IP-adress: Vad det är, hur den fungerar och olika typer

Anta att en av våra vänner vill träffa oss men inte vet vår adress. Han frågar efter vår adress och vi ger vår adress som 02, Vidyapuri Road, Supaul, Bihar, Indien. När han eller hon har angett adressen kan han eller hon lätt hitta vår adress. Samma sak gäller för Internet. Varje nätverk tilldelas en adress.

IANA (Internet Assigned Numbers Authority) tilldelar IP-adressen. IANA ansvarar för IP-adresseringssystemet.

En IP-adress är ett långt binärt tal som består av ettor och nollor. En IPv4-adress är 32 binära siffror (eller bitar) lång. En IPv6-adress är 128 bitar lång, vilket gör det möjligt att använda många fler IP-adresser. IP-adresser skrivs vanligtvis i människoläsbar form, där 8 bitar grupperas i en oktett. IPv4-adresser skrivs vanligtvis som en grupp av fyra siffror. Varje nummer kan ha ett värde mellan 0 och 255. IPv6-adresser skrivs som en grupp av åtta hexadecimala tal. Många Ipv6-adresser innehåller många nollor. Det finns särskilda regler som säger att dessa nollor i vissa fall inte behöver skrivas.

Vissa IP-adresser kan tilldelas fritt i det lokala nätverket. Eftersom de inte är unika, kan de inte dirigeras på Internet. De adresser som kan tilldelas fritt kallas privata IP-adresser, de som är unika kallas offentliga. För att kunna dirigeras måste en privat adress översättas till en offentlig adress. Denna process för att översätta mellan privata och offentliga adresser kallas nätverksadressöversättning, eller NAT. Routrar och brandväggar utför ofta också denna uppgift.

Det finns tre olika typer av adresser:

• Unicast-adresser: Adressen tilldelas en specifik enhet. Detta är det vanligaste fallet, de flesta adresser är unicast-adresser.
• Broadcast-adresser: adresserar alla datorer i samma nätverk. Det finns vissa fall där detta är användbart, t.ex. för att få en ny adress automatiskt. Avsändaren skickar uppgifterna en gång och de enheter som används för att vidarebefordra uppgifterna gör kopior vid behov.
• Multicast-adresser: Det här fallet liknar det som gäller för sändningar ovan: Vissa enheter är intresserade av att ta emot vissa data, och nätverket kopierar data efter behov. Den stora skillnaden mot broadcast-fallet ovan är att alla enheter som är anslutna till broadcast-nätverket ser de data som skickas med broadcast. Med multicast måste enheterna prenumerera för att få se ett visst innehåll. De enheter i samma nätverk som inte är prenumererade kommer inte att se innehållet.

Det finns olika sätt att få en ny IP-adress och inte längre bli blockerad för vandalism. Ett av dem kallas Bootstrap Protocol (vanligtvis förkortat BOOTP). Enheten som behöver en ny adress vet inte vilket nätverk den befinner sig i, så den använder en IP-adress med bara nollor (0.0.0.0.0) som den skickar som en broadcast till det aktuella nätverket, på en särskild port. Dessutom skickas MAC-adressen för nätverkskortet plus ett slumpmässigt nummer på 4 byte. BOOTP-servern kommer att skicka ett svar, också som broadcast, adresserat till en annan port. Svaret kommer att innehålla klientens MAC-adress, slumptalet och klientens IP-adress. När klienten tar emot uppgifterna kommer den att ställa in den angivna adressen. Om BOOTP-servern är konfigurerad på det sättet kommer den också att skicka BOOTP-serverns IP-adress och värdnamn, namnet och sökvägen till en fil som ska laddas för att starta upp klienten (med hjälp av TFTP) eller namnet på en katalog som klienten ska montera med hjälp av NFS.

DHCP utökar BOOTP och gör det möjligt att skicka mer information, t.ex. adressen till en tidsserver eller information som är användbar för routning.

IP-adresser som erhålls automatiskt kan vara dynamiska eller statiska. Statisk adressering innebär att samma maskin alltid får samma IP-adress. Med dynamiska adresser får en enhet nästa adress som inte används. Dynamiska adresser som används måste ses över från tid till annan. Om de inte förnyas kan de användas för andra enheter.

I IPv4 består varje adress av fyra 8-siffriga binära tal, så kallade oktetter. En IPv4-adress består av totalt 32 bitar. Det största tal man kan skapa med 8 vanliga siffror är 99 999 999 999, men det största tal man kan skapa med 8 binära siffror är 255 (1111111111 på binärspråk), så varje oktett kan vara ett valfritt tal från 0 till 255.

En IPv4-adress kan se ut så här:

198.51.100.137

Varje oktett omvandlas till decimalform och separeras med en punkt.

Det finns också särskilda betydelser förknippade med två olika slutnummer. I allmänhet står sista siffran 0 för nätverket (kallas basadress) och sista siffran 255 för alla värdar i nätverket (kallas sändningsadress). Datorer som befinner sig i samma lokala nätverk delar 3 av de 4 siffrorna. En dator kan finnas i mer än ett nätverk. Den kan också ha flera namn.

Offentliga/privata adresser

Problemet med IPv4 är att det bara finns 4,3 miljarder adresser, och vi har nästan använt alla. För att fördröja detta skapades NAT (Network Address Translation). Network Address Translation innebär att ett nätverk delar en offentlig IP-adress och ger varje dator i nätverket en privat IP-adress. Alla som bor i samma hus använder samma adress, men post kan vara avsedd för flera olika personer som bor i huset.

Särskilda IP-adresser

Vissa IP-adresser är reserverade för särskilda ändamål. Adressen 127.0.0.0.1 kallas till exempel Loopback-adress och kommer att "loopa tillbaka" alla paket som skickas till denna adress till den dator som skickade dem, som att skicka e-post till dig själv. Även om detta kanske inte verkar användbart används den för att testa servrar.

Den kan definieras som den identifierar den klass av nätverk.

Det kan definieras som att det identifierar värden i nätverket.

Det är en permanent internetadress. Den kan inte ändras och vi måste konfigurera den manuellt. Den används i mindre nätverk där alla servrar använder statiska IP-adresser. Det är ett enkelt sätt att kommunicera.

(Dynamisk betyder att den ständigt förändras)

Det är en tillfällig internetadress. Den tilldelas av en DHCP-server (Dynamic Host Configuration Protocol) från ett visst intervall av IP-adresser.

IPv4-undernätning

För att få ett nätverk att fungera snabbare delas det upp i undernät. För att göra detta innehåller en IP-adress ett nätverks-ID, ett undernäts-ID och ett värd-ID. Ett särskilt binärt tal som kallas subnätmask används för att bestämma storleken på nätverks-, subnät- och värd-ID:n.

Den ursprungliga IPv4-versionen hade endast stöd för 254 nätverk, så 1981 ändrades specifikationen för Internetadressering till en klassvis nätverksarkitektur. Den klassmässiga nätverksdesignen gjorde det möjligt att skapa ett större antal enskilda nätverk. De tre första bitarna i en IP-adress fastställde dess klass. Tre klasser (A, B och C) definierades för normal datorkommunikation (Unicast). Storleken på nätverks-ID:t baserades på IP-adressens klass. Varje klass använde fler oktetter för nätverks-ID:t, vilket gjorde värd-ID:t mindre och minskade antalet möjliga värdar.

Klassbaserade nätverk har ersatts av Classless Inter-Domain Routing (CIDR) sedan 1993. CIDR ger också en nätverksadress och en värdadress. CIDR har inga klasser, vilket innebär att nätverks- och värdadresser inte behöver anges i oktetter.

En IPv4-adress i CIDR-notation ser ut på följande sätt

192.168.0.14/24

Snedstrecket och siffran representerar det antal bitar som nätverksidet använder, i det här fallet 24 eller 3 oktetter.

Eftersom IPv4 endast består av 32 bitar kommer antalet tillgängliga adresser att ta slut. För att förhindra detta skapade en organisation som heter IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) IP Version 6 (IPv6), som så småningom kommer att ersätta IPv4.

IP version 6 använder 16 oktetter, eller totalt 128 bitar. Oktetter i IPv6 skrivs i hexadecimal form och separeras med kolon (:). En IPv6-adress kan se ut så här:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

En IPv6-adress kan vara lång och det kan leda till misstag när du skriver in den i datorn eller skriver ner den. Det finns två sätt att göra en IPv6-adress kortare utan att något utelämnas:

• Nio kan utelämnas: 2001:0db8:00b8:0008:0000:0000:0000:0001 becomes 2001:db8:b8:8:0:0:0:1
• Ett valfritt antal sekventiella "chunks" som är helt noll kan komprimeras till helt enkelt ::. Detta kan endast göras en gång i samma adress: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 kan skrivas som 2001:db8::1.

DNS står för Domain Name System (system för domännamn)

Den kallas också tjänsteserver. Den bygger på en klient-server-nätverksarkitektur. Den innehåller en databas med offentliga IP-adresser. DNS är som en telefonbok.

Versioner före IPv4 var experimentella och användes aldrig i stor utsträckning. Version 5 användes uteslutande för Internet Stream Protocol, som inte heller användes i någon större utsträckning.