IP-адрес и его особенности

Категория: Фундаментальные статьи

– Автор: Игорь (Администратор)

Данная статья позволит вам подробнее узнать о том, что такое IP адрес, широкополосный IP, соотношение пропускной способности к пользователям, способы использования IP адресов и ряд других особенностей, включая разницу между IPv4 и IPv6.

Что такое IP-адрес?

IP адрес это техническое название цифрового адреса компьютера или ресурса в сети, который состоит из четырех чисел от 0 до 255 соединенных символом "." (точка). Сами инициалы IP означают Internet Protocol или на русском интернет-протокол. Несмотря на то, что правильно говорить и писать именно «IP-адрес», часто технические специалисты используют просто «IP».

Любая сеть имеет IP-адрес, в том числе крупнейшая сеть Интернет и ваша внутренняя домашняя сеть, обычно состоящая из пары компьютеров и одного маршрутизатора. На самом деле, даже ваш собственный компьютер имеет локальную сеть внутри себя, с локальным IP адресом. Так что если у вас установлено серверное веб-приложение на компьютере, то вы можете использовать его по стандартному адресу 127.0.0.1. Так же этот IP адрес часто используется на серверах для обеспечения движения локального трафика, как например, в случае баз данных MySQL.

Примечание: Безусловно, существуют специфические сети, где не используется IP-адресация. Однако, в большинстве своем с ними имеют дело только лишь технические специалисты, поэтому в рамках этой статьи основной упор будет идти именно на IP-адресацию.

Примечание: В большинстве случаев, под сервером понимают обычный компьютер, как правило, с установленной системой Linux вместо Windows, имеющим большой объем оперативной памяти, быстрые диски, мощные процессоры и слабые графические возможности.

Широкополосный IP

Большинство людей хотели бы знать об широкополосных IP. На DSL (DSL это ADSL, который в свою очередь является широкополосным), все IP адреса являются динамическими. Для простоты вы можете заменить слово динамический на изменяющиеся, непостоянные и прочие. DSL IP адреса никогда не являются статичными и не привязываются к определенному компьютеру.

Примечание: Обычно, под названием широкополосный понимают наличие высокой пропускной способности, как в одну, так и в другую сторону.

Примечание: В случае проводных локальных сетей от интернет-провайдеров, IP адреса могут закрепляться за компьютерами, но, обычно, эта услуга не входит в стандартный пакет и предоставляется отдельно.

Поставщик широкополосного доступа, он же интернет-провайдер, изменяет ваши IP адреса по мере необходимости. К примеру, такие адреса могут изменяться ежедневно в определенный час или промежуток времени. В данном случае, единственным постоянным является то, что адреса будут меняться. Такое поведение провайдера происходит из-за двух важных аспектов: соотношение пропускной способности к пользователям и ограничения технических возможностей.

Соотношение пропускной способности к пользователям

Соотношение пропускной способности к пользователям это соотношение фактической емкости сетевого оборудования интернет-провайдера к числу клиентов. Ни у одного провайдера (только если он не появился пару дней назад и еще не имеет клиентов) никогда не будет достаточно оборудования, чтобы физически предоставить сетевые услуги на полной скорости для всех абонентов, так как это было бы экономически не выгодно. Основной в этом является то, что большинство клиентов не будет использовать предоставляемые услуги полностью в любой момент времени. Поэтому оборудование подключают по мере необходимости, другими словами, по мере появления клиентов и необходимости в поддержании пропускной способности. Обычно, соотношение клиентов к реальной пропускной способности 50 к 1. Хотя в случае более дорогостоящих услуг такое соотношение может быть 20 к 1 или 10 к 1. Но, оно все равно будет.

На модемных соединениях, которые до сих пор используются в ряде регионов, такое соотношение может достигать 100 к 1, что в полной мере сказывается на качестве доступа в интернет.

В случае модемных соединений, вполне может происходить ситуация, когда у клиентов вообще не будет доступа к интернету. В этом смысле широкополосный доступ в интернет более выгоден, так как даже в часы пик доступ все же будет, хоть и пропускная способность будет явно ниже. Другими словами, если у вас на тарифе 10 Мбитная скорость (которая по факту является теоретической), то в часы пик реальная скорость может опустится, скажем, до 1 Мбита, но доступ при этом все же будет.

Примечание: Необходимо понимать, что скорость, предоставляемая на тарифах обычных интернет-провайдеров, в реальности будет меньше не только из-за соотношения. Дело в том, что при подсчете скорости будут учитываться не только передаваемые данные (нужные вам данные, к примеру, скачиваемые файлы), но и все технические данные, необходимые для передачи пользовательских данных по сети.

Доменные имена

Одним из способов обойти необходимость в постоянном статическом IP адресе является DNS или система доменных имен. Людям намного легче использовать имена, а не цифры, поэтому использование доменных имен вида example.ru, вместо цифровой последовательности вида 211.11.23.41, будет всегда более приоритетным. Однако, построить 100 с лишним миллионную сеть, с использованием одних лишь имен, практически не возможно (а даже если и построить, то эффективность такой сети будет серьезно сказываться), поэтому для построения сети все же используются цифровые адреса, но при помощи специальной системы DNS, которая позволяет сопоставлять доменные имена вида «example.ru» с их реальными IP адресами вида 211.11.23.41.

На практике, это происходит следующим образом. Вы открываете браузер и вводите желаемый сайт, например, тот же «example.ru». В этот момент, браузер не знает IP адрес этого сайта. Поэтому он обращается к системе DNS для получения цифрового адреса, по которому в последствии он будет передавать все запросы. Для вас, как для пользователей, весь процесс будет происходить незаметно. Именно по этой причине многие начинающие пользователи и вовсе не знают, что такое IP адрес.

Более подробно о DNS вы можете прочитать в обзоре устройство DNS сервера.

Динамический DNS (DynamicDNS)

Еще одним из распространенных способов обойти необходимость в статическом IP адресе является использование динамического DNS. Суть его достаточно проста. Используя сервис DynamicDNS, вы можете, при каждой смене IP адреса, присваивать доменным именам ваш текущий IP адрес. К примеру, допустим, вы захотели создать сайт «mysite.ru». Вы зарегистрировали доменное имя. Ваш провайдер позволяет другим пользователям открывать ваш сайт по вашему текущему IP адресу, но каждый день меняет этот адрес. В таком случае, вы можете установить специальную программу, которая будет обновлять ваш текущий IP адрес на сервере регистратора доменного имени. Это позволит пользователям вашего сайта не зависеть от вашего текущего IP адреса и спокойно открывать его по доменному имени «mysite.ru».

Но, на практике, далеко не всем интернет-провайдерам нравится такая система, особенно предоставляющим дешевый широкополосный доступ, так как наличие сайта означает, что вы будете больше загружать имеющуюся пропускную способность, чем средний статистический клиент. Поэтому, часто, можно встретить различные ограничения, как например, закрытый по умолчанию порт 80 (стандартный порт для всех веб-сайтов), открытие которого потребует с вашей стороны определенных действий, включая дополнительную оплату.

Как изменить текущий IP?

IP адрес назначается вам интернет-провайдером, поэтому смена IP адреса напрямую зависит от политики провайдера. К примеру, если провайдер придерживается частого изменения IP адреса, то, обычно, для изменения текущего IP адреса достаточно отключить маршрутизатор или вынуть кабель из компьютера (если вы подключены напрямую к интернету), а затем секунд через 10 снова включить маршрутизатор или подсоединить кабель в компьютер. Однако, в случае, если провайдер прикрепляет адрес на долго, то смена IP адреса может и не произойти, даже если вы отключите все устройства на день. Поэтому, прежде, чем пытаться изменить IP адрес простым выключением, узнайте подробности у вашего провайдера, к примеру, на ресурсах поддержки пользователей.

Примечание: 10 секунд обычно применяется для того, чтобы была возможность отличить сбой от недоступности устройства.

Примечание: Если изменить IP адрес, путем отключения и подключения к интернет-провайдеру, не получается, то вам необходимо использовать прокси-сервера, но это тема отдельной статьи.

Использование NAT для использования одного IP адреса многими пользователями

Некоторые провайдеры используют специальную технологию NAT (Network Address Translation), которая позволяет предоставлять один внешний IP адрес для многих клиентов. В таком случае, вам так же будет присвоен IP адрес, но с рядом серьезных ограничений. К примеру, просто так кто-либо из интернета не сможет обратится к вашему компьютеру по IP адресу и вам понадобятся специальные программы для организации доступа. Обычно, эта технология применяется для домашних сетей или закрытых сетей, в которых в основном расчет идет на получение информации по запросу (например, открытие сайта).

Использование одного IP адреса для разных сайтов

В основном, использование одного IP адреса применяется различными хостинг провайдерами, которые за счет минимизации затрат на IP адреса и техническое оснащение, предоставляют своим клиентам относительно дешевый способ разместить свои сайты в интернете. Плюсом такого подхода является то, что вам не нужно задумываться о технической составляющей и что пользователи вашего сайта получат доступ к вашему сайту. Минусом такого подхода являются различные ограничения. К примеру, так как один и тот же адрес используется многими сайтами, то загрузка по сети одного из них будет сказываться на доступности остальных.

IP адрес вашего компьютера

Ответ на это вопрос не столь прост, как это может показаться. Компьютер может иметь далеко не один IP адрес в одно и то же время. Прежде всего, как уже говорилось, любой компьютер имеет локальный IP адрес «127.0.0.1», который используется только для движения трафика внутри вашего компьютера. Далее, каждая сетевая карта на вашем компьютере может иметь свой собственный IP адрес. Так же, на компьютере могут быть установлены дополнительные виртуальные адаптеры, которые так же могут иметь свои IP адреса, как например, это происходит, при использовании виртуальных машин. Кроме того, необходимо понимать разницу между внутренним и внешним IP адресов. Далеко не всегда он совпадает. К примеру, ваш интернет-провайдер может присваивать вашей сетевой карте или маршрутизатору внутренний IP адрес, который используется только в локальной сети провайдера. При обращении же в интернет, провайдер будет использовать другой внешний IP адрес, который будет вам присваиваться на маршрутизаторах провайдера.

Примечание: Учтите, что ваш IP адрес, который отображается на сайтах в интернете, это всегда внешний IP адрес.

Ваши домашние сетевые IP адреса

Часть IP адресов из общего числа выделено для обустройства домашних или офисных сетей. И по этим адресам гарантированно не будет расположено ни одного сайта или сервиса в интернете. Это позволяет вам без особых ограничений обустраивать свою собственную сеть. Вот сами диапазоны:

• 10.0.0.1 – 10.255.255.254
• 172.16.0.1 – 172.31.255.254
• 192.168.0.1 – 192.168.255.254

Однако, на практике, первые два диапазона достаточно часто используют интернет-провайдеры для создания собственных локальных сетей. По этой причине, большинство домашних сетей использует последний диапазон 192.168.0.1 – 192.168.255.254.

Чаще всего это:

• 192.168.0.1 до 192.168.0.255 (самая часто встречаемая)
• 192.168.1.1 до 192.168.1.255
• 192.168.2.1 до 192.168.2.255

IPv4 и IPv6

Когда создавался интернет, никто даже не предполагал, что интернет станет огромным международным ресурсом и что он будет насчитывать миллиарды пользователей. Никто даже не мог себе представить, что в интернете будет существовать более, чем 100 миллионов веб-сайтов. Поэтому, несмотря на то, что структура IPv4 адреса, которая сегодня используется, как основная система адресации, создавалась с огромным запасом, ее попросту начинает не хватать (количество свободных адресов начинает заканчиваться). IPv4 предусматривает около 4 млрд доступных адресов, но несмотря на то, что эта цифра огромна, есть две проблемы и один факт:

1. Адреса распределяются блоками, иногда, очень крупными. Это означает, что свободные IP адреса в блоках не доступны для свободного использования.
2. В любом случае, с той скоростью развития интернет ресурсов, которая сейчас существует, ситуация с полным исчерпанием адресов IPv4 имеет практически 100% вероятность.
3. В конечном счете, использование IPv4 дойдет до той точки, что пользователи не смогут свободно получить отдельный IP адрес.

В связи с этим, осуществляется постепенное внедрение структуры IPv6, которая существенно превосходит возможности IPv4 по количеству адресов.

Вот пример адреса IPv4 (текущая система) и IPv6-адреса (внедряемая система):

• IPv4-адрес: 192.0.2.235
• IPv6-адрес: 1009: 0db8: 85a3: 08d3: 1319: 8a2e: 0370: 8459

В отличии от IPv4, число потенциальных адресов IPv6 настолько велик, что его нельзя выразить простыми словами. Однако, если вам интересно, то:

• В цифрах это: 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
• В цитате: "Таким образом, можно назначить IPv6-адрес каждому атому на поверхности земли и останется еще достаточно адресов, чтобы сделать это еще для более 100 таких же планет".

Однако, всегда существует вероятность, что через 30-40 лет, вопрос с кончающимися адресами может снова возникнуть.

Теперь, вы знаете немного больше об IP адресе и его особенностях.