Podstawy i zasady adresowania w Internecie
Aby globalna sieć mogła sprawnie funkcjonować, każdy serwer w Internecie musi mieć swój własny adres. Poprzednio zapewniał to protokół IPv4/. Teraz aktywnie wdrażana jest bardziej zaawansowana wersja – IPv6. Aby w pełni korzystać z Internetu, należy wiedzieć, jak działają i jak różnią się od siebie.
Przedstawienie adresu
W sieci World Wide Web znajduje się ogromna ilość informacji. Dane te znajdują się na ogromnej ilości serwerów. Każdy z nich ma swoją unikalną domenę w Internecie, dzięki czemu łatwo go znaleźć. Mimo że w sieci są miliardy serwerów, każdy z nich można znaleźć za pomocą tej domeny. Adresowanie w Internecie jest ważnym elementem jego funkcjonowania.
Powszechne jest używanie nazwy domeny, gdy mówimy o adresie. Jednym z dobrze znanych przykładów jest na przykład google.com. Jednak taki sposób nazewnictwa jest głównie dla wygody użytkowników. Dla komputerów adres to grupa czterech cyfr o postaci: a.b.c.d (z cyframi zamiast znaków). W każdym z czterech miejsc, oddzielonych kropkami, można użyć liczby całkowitej z zakresu od 0 do 255. Taki ciąg liczb nazywany jest adresem IP. Choć z wyglądu dość proste, w ten sposób można zaadresować 2^32 stopnie adresów.
Kiedy użytkownik wpisuje do przeglądarki adres alfabetyczny (nazwę domeny), komputer kontaktuje się z serwerem DNS, aby dowiedzieć się, jaki adres IP mu odpowiada. Po otrzymaniu odpowiedzi przeglądarka nawiguje i umożliwia użytkownikowi obejrzenie zawartości strony.
Symboliczny adres ma dodatkowe funkcje. Ostatnia część adresu wskazuje, w jakim kraju znajduje się strona lub jaki jest jej rodzaj. Na przykład oznaczenie “.com” w nazwie wskazuje, że jest to strona internetowa, natomiast końcówka “.org” oznacza stronę organizacji non-profit.
Rola i przeznaczenie IP w modelu TCP/IP
Działanie Internetu oparte jest na modelu TCP/IP. Obejmuje on siedem warstw.
Protokół IP działa na poziomie sieci.
Te siedem poziomów jest ułożonych hierarchicznie w taki sposób, że każdy poziom świadczy usługi na rzecz wyższego poziomu (jeśli taki istnieje) i korzysta z pracy niższego poziomu (jeśli taki istnieje).
Protokół IP realizuje następujące funkcje:
- Zapewnia unikalność wydawanych adresów publicznych w Internecie.
- Protokół ten zapewnia dostarczanie pakietów sieciowych między serwerami poprzez tworzenie trasy między nimi przez punkty pośrednie.
- Wykorzystuje do pracy poziom dolny (kanał).
- Wspomaga działanie wyższego (transportowego) poziomu.
Przewiduje on dwa główne rodzaje adresów internetowych: publiczne i prywatne. Te pierwsze muszą być unikalne na całym świecie. To właśnie one są uznawane za adresy IP. Należy zaznaczyć, że nie zawsze taka unikalność w sieci jest konieczna. Przykładowo, jeśli komputery są częścią sieci lokalnej, muszą się komunikować tylko w jej obrębie. Takie oznaczenia adresów nazywane są adresami prywatnymi. Ich ważną cechą jest to, że można je powtarzać dowolną ilość razy w obrębie całej światowej sieci. Chodzi o to, że każdy z nich będzie używany tylko w obrębie własnej sieci lokalnej.
Hosty i podsieci
W praktyce adresowanie w Internecie polega na podziale na podsieci. Czyli każdy adres IP identyfikuje sieć i znajdujący się w niej komputer (zwany hostem).
Maska podsieci służy do rozróżnienia, która część adresu odnosi się do podsieci, a która do hosta.
Adres IP składa się z czterech liczb od 0 do 255. Każda z tych wartości może być wyrażona w postaci bajtu składającego się z ośmiu bitów. Jest to zatem binarna notacja liczby. Układając wartości binarne czterech bajtów jedna po drugiej otrzymujemy cztery bajty lub 32-bitową liczbę binarną.
Pewna liczba bitów będzie dotyczyła adresu podsieci, a pozostałe bity będą adresem hosta przeznaczonym do identyfikacji komputera w obrębie podsieci.
Dla jasności, adresowanie w Internecie zostanie wyjaśnione na przykładzie:
Rozważmy adres 01011101.10111011.01001000.00110000. W postaci dziesiętnej wygląda to tak: 93.187.72.48. Załóżmy, że maska podsieci to 11111111.111111.000000. W tym przypadku adres IP podsieci to 01011101.10111011.01001000.000000 lub 93.187.72.0. W masce część adresu odpowiadająca hostowi jest oznaczona zerami. Jest ona równa 0.0.0.48. W ten sposób zostanie zidentyfikowany adres hosta – komputera w obrębie sieci.
Przypisanie podsieci
Globalna sieć komputerowa udostępnia w Internecie różne rodzaje adresów. Nazywane są one klasami i dzielą się według pierwszych bitów. Każdemu z nich odpowiada określony rozmiar maski podsieci.
W Internecie tylko cyfry adresujące podsieć muszą być unikalne.
Później do adresowania zastosowano system bezklasowy, w którym adres podsieci mógł mieć dowolną, rozsądną długość.
Podsieci służą do nadawania adresów znajdującym się w nich komputerom. Każda z nich posiada bramę, do której docierają pakiety ze świata zewnętrznego. Następnie informacje są przesyłane do komputera znajdującego się wewnątrz sieci. Wysyłanie danych do internetu odbywa się w odwrotnej kolejności.
Ważne: Kiedy router jest zainstalowany w mieszkaniu lub biurze, w rzeczywistości organizuje własną podsieć. Kiedy dostawca usług internetowych dystrybuuje Internet, czasami uważa komputer tego klienta za część większej podsieci Internetu.
Struktura nagłówka pakietu
Przesyłanie informacji w Internecie odbywa się poprzez wysyłanie i odbieranie pakietów. Każdy pakiet, zanim dotrze do celu, pokonuje określoną trasę. Pakiet informacyjny, zgodnie z dokumentacją, jest zorganizowany w ściśle określony sposób.
Jest on podzielony na dwie części: nagłówek i dane.
Składa się z dużej liczby pól serwisowych. Poniżej opisano główne z nich:
- Pole “Wersja” wskazuje na “4”.
- Następnie podawany jest rozmiar nagłówka. Pole to służy do tego, aby komputer mógł określić, gdzie zaczynają się dane i czy nie nastąpił nieprawidłowy odczyt.
- Następna jest informacja o rodzaju usługi. Pierwsza część ma długość 6 bitów i wskazuje klasę usługi, druga część wskazuje, czy kanał informacyjny jest przeciążony.
- W polu “Packet size” system podaje całkowitą długość całego pakietu, w tym nagłówek i dane. Minimalna wartość to 20, a maksymalna 65335 bajtów.
- Identyfikator jest ważny, gdy pakiet sieciowy został podzielony na części podczas transmisji. Każda z nich musi mieć taki identyfikator, aby złożenie odbyło się prawidłowo.
- Flagi dostarczają dodatkowych informacji na temat prowadzenia fragmentacji.
- Lifetime określa co zrobić z danymi, które nie dotarły do odbiorcy, po określonym czasie zostaną zniszczone w przypadku nieudanego transportu.
Pakiet zawiera również inne dane potrzebne do zorganizowania transmisji pakietu sieciowego do konsumenta.
Wersje protokołu IP: IPv4 i IPv6
Obecnie istnieją dwie wersje protokołu internetowego: IPv4 i IPv6. Drugą z nich można traktować jako wyższy etap rozwoju pierwszej.
Ważne: Jak wiadomo, IPv4 udostępnia użytkownikom 32-bitowe adresy. Obecnie liczba serwerów gwałtownie rośnie. Wzmacnia to potrzebę znacznego zwiększenia przestrzeni adresowej. IPv6 zapewnia 128-bitowe adresy serwerów.
Korzyści z IPv6
Protokół ten znany jest z następujących zalet
- Nie ma potrzeby stosowania translacji adresów sieciowych (NAT).
- Dostępnych jest tak wiele adresów, że nie ma potrzeby dzielenia ich na publiczne i prywatne.
- Mechanizm routingu został dopracowany, uproszczony i bardziej wydajny.
- Podczas korzystania z tego protokołu stosowana jest autokonfiguracja.
- Uproszczony został format nagłówka.
Podczas pracy z tym protokołem wbudowana jest obsługa prywatności.
Główne różnice w protokołach
Adres IPv4 jest 32-bitowy i zapisywany jest jako cztery liczby całkowite, nie przekraczające 255. W IPv6 zapisuje się go jako osiem czterocyfrowych cyfr szesnastkowych. Oto przykład: 3ffe:1904:4546:3:201:f8ff:fe22:68cf.
Różnice są nie tylko w wielkości i kształcie płyt. Zmienił się mechanizm działania. Stał się on nie tylko lepszy i bardziej niezawodny, ale także prostszy.
Procedura nadawania adresu internetowego nie uległa zmianie.
Wyczerpanie przestrzeni adresowej
Protokół IPv4 jest w stanie zaadresować ogromną liczbę serwerów. Jednak Internet rozwija się tak szybko, że te możliwości nie są już wystarczające. IPv6 został opracowany w odpowiedzi na te zwiększone wymagania, znacznie rozszerzając przestrzeń adresową. Przy jego wykorzystaniu nie przewiduje się wyczerpania przestrzeni adresowej w najbliższych latach.
Praca z IPv6
Aby się połączyć, otwórz Panel sterowania, przejdź do ustawień sieci i wybierz żądane połączenie sieciowe.
Klikając na przycisk “Właściwości” można dokonać ustawienia.
Jak włączyć
Jeśli przejdziesz do właściwości połączenia, musisz odznaczyć pole wyboru IPv4 na pierwszej stronie i umieścić IPv6 w linii. Po zaznaczeniu tego pola wyboru należy przejść do Właściwości. Jeśli dostawca usług internetowych używa statycznego adresu, musisz zaznaczyć go na liście i wprowadzić parametry, a następnie potwierdzić je.
Połączenie IPv6 zacznie wtedy działać.
Autotune
Niektórzy dostawcy usług internetowych automatycznie udostępniają dane dotyczące połączenia. Aby z tego skorzystać, na stronie, na której wprowadzasz parametry połączenia, musisz określić na liście, że adres zostanie uzyskany automatycznie. Następnie należy nacisnąć przycisk OK, aby potwierdzić.
Alternatywna konfiguracja
Podczas ustawiania parametrów połączenia należy zdecydować, w jaki sposób będą wybierane serwery DNS. Mogą one zostać uzyskane automatycznie lub jako alternatywna konfiguracja określona przez użytkownika.
Sprawdzanie IPv6
Po wprowadzeniu ustawień można sprawdzić, czy jest połączenie. Można to zrobić uruchamiając konsolę i wpisując następujące polecenie.
netsh interface ipv6 show interface “Połączenie sieci lokalnej”
Następnie naciśnij Enter. Zostaniesz wtedy poinformowany, że istnieje połączenie.
Odwrócone przecinki wskazują na nazwę sprawdzanego połączenia.
IPv6 i VPN
IPv6 jest w stanie współpracować z większością istniejących sieci VPN. Można korzystać zarówno z sieci płatnych, jak i darmowych.
Wykorzystanie prywatnych sieci prywatnych umożliwi skorzystanie z tego protokołu internetowego przy dostępie do nich.
Adresowanie internetowe za pomocą IPv4 i IPv6 zapewnia sprawne działanie sieci WAN. Wprowadzenie bardziej zaawansowanej wersji wyeliminuje ryzyko wyczerpania adresów serwerów.