Geek Школа Навчання Windows 7 - Основи IP адресації

У цьому випуску Geek School ми розглянемо, як працює IP-адресація. Ми також розглянемо деякі додаткові теми, наприклад, як ваш комп'ютер визначає, чи пристрій, з яким ви спілкуєтеся, перебуває в тій самій мережі, що й ви. Потім завершимо короткий огляд двох протоколів розв'язання імен: LLMNR і DNS.

Обов'язково ознайомтеся з попередніми статтями цієї серії Geek School на Windows 7:

Введення How-To Geek школи
Оновлення та міграції
Налаштування пристроїв
Керування дисками
Керування програмами
Керування Internet Explorer

І залишайтеся з нами для решти серії протягом усього тижня.

Основи IP

При відправці листа через пошту потрібно вказати адресу людини, яку ви хотіли б отримати. Аналогічно, коли один комп'ютер надсилає повідомлення на інший комп'ютер, він повинен вказати адресу, на яку слід надіслати повідомлення. Ці адреси називаються IP-адресами і зазвичай виглядають приблизно так:

192.168.0.1

Ці адреси являють собою адреси IPv4 (Internet Protocol Version 4) і, як і більшість речей, вони є простою абстракцією щодо того, що комп'ютер насправді бачить. Адреси IPv4 32-бітні, що означає, що вони містять комбінацію з 32 та нулів. Комп'ютер побачить вказану вище адресу як:

11000000 10101000 00000000 00000001

Примітка: Кожен десятковий октет має максимальне значення (2 ^ 8) - 1, що дорівнює 255. Це максимальна кількість комбінацій, які можуть бути виражені за допомогою 8 бітів.

Якщо ви хочете перетворити IP-адресу у свій двійковий еквівалент, ви можете створити просту таблицю, як показано нижче. Потім візьміть один розділ IP-адреси (технічно називається октетом), наприклад 192, і перейдіть зліва направо, перевіряючи, чи можна відняти число в заголовку таблиці від десяткового числа. Існує два правила:

Якщо число в заголовку таблиці менше або дорівнює вашому номеру, позначте стовпець символом 1. Новий номер стає номером, який ви відняли від номера в заголовку стовпця. Наприклад, 128 менше 192, тому я позначаю стовпець 128s на 1. Я потім залишаюся з 192 - 128, тобто 64.
Якщо число більше, ніж число, яке ви маєте, позначте його 0 і рухайтеся далі.

Ось як це виглядає, використовуючи наш приклад адреси 192.168.0.1

128	64	32	16	8	4	2	1
1	1	0	0	0	0	0	0
1	0	1	0	1	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	1

У наведеному вище прикладі я взяв наш перший октет 192 і позначив колонку 128s з 1. Потім я залишився з 64, який є таким же, як номер у другому стовпчику, тому я також позначив його 1. Тепер мені залишилося 0, оскільки 64 - 64 = 0. Це означало, що всі інші рядки були нулями.

У другому ряду, я взяв другий октет, 168. 128 менше 168, тому я позначив його 1 і залишився з 40. 64 тоді був більше 40, тому я позначив його 0. Коли я перейшов до третій стовпець, 32 був менше 40, тому я помітив його 1 і залишився 8. 16 більше, ніж 8, тому я позначив його 0. Коли я потрапив до колонки 8s, я позначив її 1, яка залишила мене 0, так що інші стовпці були позначені 0.

Третій октет був 0, і ніщо не може перейти в 0, тому ми позначили всі стовпці нулем.

Останній октет був 1, і ніщо не може перейти в 1, окрім 1, тому я позначив всі стовпці 0, поки не дісталися до стовпця 1s, де я позначив його 1.

Маски підмережі

Примітка: маскування підмережі може бути дуже складною, тому для сфери застосування цієї статті ми будемо обговорювати лише класичні маски підмережі.

IP-адреса складається з двох компонентів: мережевої адреси та адреси хоста. Маска підмережі - це те, що використовується вашим комп'ютером для розділення IP-адреси на мережеву адресу та адресу хоста. Маска підмережі зазвичай виглядає приблизно так.

255.255.255.0

Що у двійковому виглядає так.

11111111.11111111.11111111.00000000

У масці підмережі мережні біти позначені символами 1s, а біти хоста позначені 0s. Ви можете бачити з наведеного двійкового подання, що перші три октету IP-адреси використовуються для ідентифікації мережі, до якої належить пристрій, а останній октет використовується для адреси хоста.

Враховуючи IP-адресу та маску підмережі, наші комп'ютери можуть визначити, чи пристрій працює в одній мережі, виконуючи побітову операцію AND. Наприклад, скажіть:

computerOne хоче відправити повідомлення на комп'ютерTwo.
computerOne має IP 192.168.0.1 з маскою підмережі 255.255.255.0
computerTwo має IP 192.168.0.2 з маскою підмережі 255.255.255.0

computerOne спочатку обчислить побітові AND своєї власної IP і маски підмережі.

Примітка: При використанні побітової операції AND, якщо відповідні біти є одночасно 1, результат дорівнює 1, інакше це 0.

11000000 10101000 00000000 00000001
11111111 11111111 11111111 00000000

11000000 10101000 00000000 00000000

Потім він розраховує побітові І для комп'ютера.

11000000 10101000 00000000 00000010
11111111 11111111 11111111 00000000

11000000 10101000 00000000 00000000

Як ви можете бачити, результати побітових операцій однакові, а це означає, що пристрої знаходяться в одній мережі.

Класи

Як ви, напевно, вже здогадалися, чим більше мереж (1s) у вас маска підмережі, тим менше хоста (0s) ви можете мати. Кількість хостів і мереж, які ви можете мати, розділена на 3 класи.

	Мережі	Маска підмережі	Мережі	Хости
Клас А	1-126.0.0.0	255.0.0.0	126	16 777 214
Клас B	128-191.0.0.0	255.255.0.0	16 384	65 534
Клас С	192-223.0.0.0	255.255.255.0	2 097 152	254

Зарезервовані діапазони

Ви помітите, що діапазон 127.x.x.x був виключений. Це пояснюється тим, що весь діапазон зарезервований для того, що називається адресою зворотного зв'язку. Ваша адреса зворотного зв'язку завжди вказує на ваш ПК.

Діапазон 169.254.0.x був також зарезервований для того, що називається APIPA, про який ми пізніше говоримо в серії.

Приватні діапазони IP

До декількох років тому кожен пристрій в Інтернеті мав унікальну IP-адресу. Коли IP-адреси почали вичерпуватися, була введена концепція NAT, яка додала ще один шар між нашими мережами та Інтернетом. IANA вирішила, що вони будуть резервувати ряд адрес від кожного класу IP-адрес:

10.0.0.1 - 10.255.255.254 з класу А
172.16.0.1 - 172.31.255.254 класу B
192.168.0.1 - 192.168.255.254 з класу С

Потім замість присвоєння кожному пристрою в світі IP-адреси, ваш провайдер надає вам пристрій, який називається маршрутизатором NAT, якому присвоюється одна IP-адреса. Потім можна призначити IP-адреси пристроїв з найбільш відповідного приватного діапазону IP. Потім маршрутизатор NAT підтримує таблицю NAT і проксі-з'єднання вашого підключення до Інтернету.

Примітка: IP-адреса вашого маршрутизатора NAT зазвичай призначається динамічно через DHCP, тому він зазвичай змінюється в залежності від обмежень, які має ваш провайдер.

Розділ імені

Нам легше запам'ятовувати імена, що читаються людиною, такі як FileServer1, ніж запам'ятати IP-адресу, наприклад 89.53.234.2. У невеликих мережах, де не існує інших рішень для вирішення імен, таких як DNS, під час спроби відкрити з'єднання з FileServer1 комп'ютер може надіслати багатоадресне повідомлення (це фантастичний спосіб висловити повідомлення кожному пристрою в мережі) запитує, хто є FileServer1. Цей метод розв'язання імені називається LLMNR (Роздільна здатність ієрархічних імен), і, хоча це ідеальне рішення для домашньої мережі або мережі малого бізнесу, вона не добре масштабується, по-перше, тому, що мовлення на тисячі клієнтів займе дуже багато часу, а по-друге тому що передачі не перетинають маршрутизатори.

DNS (система доменних імен)

Найбільш поширеним методом вирішення проблеми масштабування є використання DNS. Система доменних імен - це телефонна книга будь-якої мережі. Він відображає імена, що читаються людиною, до основних IP-адрес за допомогою гігантської бази даних. Коли ви намагаєтеся відкрити з'єднання з FileServer1, ваш комп'ютер запитає ваш DNS-сервер, який ви вказали, хто є FileServer1. Після цього DNS-сервер відповість IP-адресою, до якої ваш комп'ютер може з'єднатися. Це також метод розпізнавання імен, який використовується найбільшою мережею в світі: Інтернетом.

Зміна налаштувань мережі

Клацніть правою кнопкою миші на значку налаштувань мережі та виберіть у контекстному меню пункт Відкрити центр мереж і спільного доступу.

Тепер натисніть кнопку Змінити налаштування адаптера на лівій стороні.

Потім клацніть правою кнопкою миші на мережевому адаптері та виберіть у контекстному меню пункт Властивості.

Тепер виберіть Internet Protocol Version 4 і натисніть кнопку властивостей.

Тут ви можете налаштувати статичну IP-адресу, вибравши перемикач «Використовувати наступну IP-адресу». Озброївшись інформацією вище, ви можете заповнити IP-адресу та маску підмережі. Шлюз за промовчанням - це IP-адреса вашого маршрутизатора.

У нижній частині діалогового вікна ви можете вказати адресу вашого DNS-сервера. У вас, мабуть, немає DNS-сервера, але ваш маршрутизатор часто має невеликий DNS-кеш і перенаправляє запити до вашого провайдера. Крім того, ви можете використовувати загальнодоступний DNS-сервер Google, 8.8.8.8.

Домашнє завдання

На сьогоднішній день немає домашньої роботи, але це було довго, тому знову прочитайте її. Якщо ви все ще хочете отримати додаткову інформацію, ви можете прочитати на розширеній темі мереж називається CIDR (безкласова міждоменна маршрутизація).

Якщо у вас є які-небудь питання, ви можете твітти мене @taybgibb, або просто залишити коментар.