آدرس IP چیست؟ تجهیزات شبکه چگونه آدرس آی پی دریافت می‌کنند؟

امروزه بیشتر شبکه‌ها و تجهیزات شبکه از جمله تمام کامپیوترهای متصل به اینترنت، از پروتکل TCP/IP به عنوان استانداردی برای چگونگی برقراری ارتباط در شبکه استفاده می‌کنند. در پروتکل TCP/IP، شناسه منحصر به فرد برای یک کامپیوتر، آدرس IP (آدرس ای پی )  آن نامیده می‌شود. هر یک از تجهیزات شبکه (تجهیزات شبکه شامل بسیاری از لوازم مورد نیاز برای ارتباط با اینترنت می­شود، از جمله کابل شبکه و سوئیچ شبکه اما در اینجا کامپیوتر و موبایل و دیگر دستگاه‌­هایی که به اینترنت متصل می­‌شوند، مورد نظر است) دارای یک شناسه منحصر به فرد در شبکه است.

درست همانطور که شما به هنگام ارسال یک نامه، آن را در ایمیل آدرس می‌دهید، تجهیزات شبکه از شناسه­‌هایی منحصر به فرد برای ارسال داده‌ها به کامپیوترهای خاص در یک شبکه استفاده می‌کنند. تیم برقچی سعی بر این داشته که  آدرس ای پی را معرفی کند و معنا و مفهوم اعداد تشکیل دهنده آی پی را به طور کامل خدمت همراهان مجله برقچی اطلاع رسانی کند. ما تنها با این شوق به سوی ایجاد این محتوا سفر کرده‌ایم.

دو استاندارد برای آدرس‌ IP وجود دارد:

آدرس ای پی

آدرس IP نسخه ۴ (‏IPv4)‏ و آدرس IP نسخه ۶ (‏IPv6)‏. همه کامپیوترهای دارای آدرس‌های IP دارای آدرس IPv4 هستند و بیشتر آن‌ها از سیستم آدرس جدید IPv6 نیز استفاده می‌کنند. در اینجا تفاوت‌های بین این دو نوع آدرس آورده شده‌است:

• IPv4 از ۳۲ بیت دودویی یا binary برای ایجاد یک آدرس منحصر به فرد در شبکه استفاده می‌کند. یک آدرس IPv4 توسط چهار عدد که با نقطه جدا می­شوند، بیان می‌شود. هر عدد ده­دهی یا decimal (‏در پایه ۱۰)‏ نمایشی است برای یک عدد دودویی هشت رقمی (‏در پایه ۲)‏ که یک حالت هشتایی نیز نامیده می‌شود. برای مثال: 27.61.137

• IPv6 از ۱۲۸ بیت دودویی برای ایجاد یک آدرس منحصر به فرد در شبکه استفاده می‌کند. یک آدرس IPv6 توسط هشت گروه از اعداد شانزده­شانزدهی یا hexadecimal (‏در مبنای ۱۶)‏ که توسط دو­نقطه(:) جدا می­شوند، بیان می‌شود، مانند 2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652. گروه‌هایی از اعداد که شامل 4 صفر هستند اغلب برای ذخیره فضا حذف می‌شوند و یک دو­نقطه (:) برای نشان دادن فاصله باقی می‌ماند(‏مانند 2001:cdba::3257:9652).

در شروع پیدایش IPv4، عملکرد آدرس‌دهی چگونه بود؟

در آغاز کار سیستم آدرس‌­دهی IPv4، اینترنت کاربردهای تجاری که امروز دارد را نداشت، و بیشتر شبکه‌ها خصوصی بودند و از شبکه‌های دیگر در سراسر جهان مجزا بودند. زمانی که اینترنت جهانی شد، داشتن تنها ۳۲ بیت برای شناسایی یک آدرس اینترنتی منحصر به فرد باعث نگرانی‌هایی شد مبنی بر اینکه به زودی آدرس‌های IP کافی برای اختصاص به تجهیزات شبکه وجود نخواهد داشت. در IPv4، ۲۳۲ ترکیب ممکن وجود دارد که کم‌تر از ۴.۳ میلیارد آدرس منحصر به فرد از این ترکیبات ساخته می­شود. ظهور IPv6 با افزایش آدرس­های ممکن به ۱۲۲۶ آدرس، نگرانی­ها را به کلی برطرف کرد. در ادامه بررسی خواهیم کرد که چطور می­توان آدرس­های IPv4 وIPv6 اختصاص داده شده به تجهیزات شبکه مانند کامپیوترها و گوشی­های موبایل را فهمید.

این مقاله را نیز حتما بخوانید:

آموزش تصویری ساخت جیمیل

تجهیزات شبکه شما چگونه آدرس IP خود را دریافت می‌کند؟ (پویا و ثابت)

یک آدرس ای پی می‌تواند پویا(dynamic) یا ثابت(static) باشد. یک آدرس ثابت، آدرسی است که برای همیشه تعیین شده‌است. آدرس‌های IP ثابت تعیین‌شده توسط ارائه دهندگان خدمات اینترنتی بسیار کم هستند. شما می‌توانید آدرس IP ثابت را به تجهیزات شبکه محلی خود اختصاص دهید، اما اگر از آن‌ها بدون درک خوبی از TCP/IP استفاده کنید، می‌تواند مشکلاتی در شبکه ایجاد کند. آدرس‌های پویا رایج‌تر هستند. تعیین این آدرس‌­ها توسط پروتکل پیکربندی هاست پویا یا Dynamic Host Configuration Protocol که به طور مخفف DHCP نامیده می‌­شود که سرویسی در حال اجرا بر روی شبکه است‏، انجام می­‌شود. DHCP معمولا بر روی تجهیزات شبکه مانند روترها یا سرورهای DHCP اختصاصی اجرا می‌شود.

آدرس‌ IP پویا با استفاده از سیستم لیزینگ (leasing System) صادر می‌شوند، به این معنی که آدرس ای پی تنها برای زمان محدودی فعال است. اگر اجاره (lease) منقضی شود، کامپیوتر به طور خودکار یک اجاره جدید درخواست خواهد کرد. گاهی اوقات، این بدان معنی است که کامپیوتر یک آدرس IP جدید نیز دریافت خواهد کرد، به خصوص اگر کامپیوتر بین دو اجاره از شبکه خارج شده باشد. کاربر معمولا متوجه انجام این فرایند نمی­شود، مگر اینکه کامپیوتر در مورد تداخل آدرس IP در شبکه هشدار دهد (‏دو دستگاه از تجهیزات شبکه با یک آدرس IP یکسان به شبکه متصل شده باشند)‏. تداخل آدرس به ندرت رخ می­دهد و تکنولوژی امروزی معمولا به طور خودکار مشکل را حل می‌کند.

در ادامه، به صورت دقیق‌تر به بخش‌های مهم آدرس IP و وظایف خاص آدرس‌های مشخص خواهیم پرداخت.

انواع کلاس‌های آدرس IP

همانطور که گفته شد، آدرس‌های IPv4 نشان‌دهنده چهار عدد دودویی هشت رقمی است. این بدان معنی است که هر عدد می‌تواند مقادیر ۰۰۰۰۰00۰ تا ۱۱۱۱۱۱11 در سیستم دودویی، یا ۰ تا ۲۵۵ در سیستم ده­دهی (در مبنای 10) را داشته باشد‏. به عبارت دیگر از 0.0.0.0 تا 255.255.255.255. هرچند برخی از اعداد در این دامنه برای اهداف خاص در شبکه‌های TCP/IP ذخیره شده‌اند. این آدرس­های ذخیره توسط مراجع در آدرس‌­دهی TCP/IP و آیانا (Internet Assigned Numbers Authority یا به اختصار IANA)، شناخته می‌شوند. چهار آدرس ذخیره خاص عبارتند از:

• 0.0.0: این آدرس نماینده شبکه پیش‌فرض است، که مفهوم انتزاعی متصل بودن به یک شبکه TCP/IP است.
• 255.255.255: این آدرس برای پخش پیام­های عمومی روی شبکه یا پیام‌هایی که باید به تمام کامپیوترهای شبکه برود، ذخیره شده‌است.
• 0.0.1: این آدرس loopback (رجوع) نامیده می‌شود، به این معنی که کامپیوتر شما برای شناسایی خودش از آن استفاده می­کند؛ چه یک آدرس IP مشخص داشته باشد و چه نداشته باشد.
• 254.0.1 تا 169.254.255.254: این محدوده مختص به آدرس­دهی خودکار IP­های خصوصی (‏Automatic Private IP Addressing یا به اختصار APIPA) ‏است که زمانی که یک کامپیوتر موفق به دریافت آدرس از سرور DHCP نمی­شود، به طور خودکار برای آن کامپیوتر یا دیگر تجهیزات شبکه اختصاص داده می­شود.

این مقاله را نیز حتما بخوانید:

آموزش تصویری تغییر رمز وای فای

زیرشبکه یا subnet

سایر آدرس­های ذخیره، برای کلاس‌های زیرشبکه (subnet) هستند. زیرشبکه، شبکه­ای کوچک‌تر از تجهیزات شبکه متصل به یک شبکه بزرگ‌تر از طریق یک روتر است. زیرشبکه می‌تواند سیستم آدرس خود را داشته باشد بنابراین تجهیزات شبکه روی یک زیرشبکه می‌توانند به سرعت بدون ارسال داده به شبکه بزرگ‌تر، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. پیکربندی یک روتر در یک شبکه TCP/IP، از جمله اینترنت، برای شناسایی یک یا چند زیرشبکه و ترافیک شبکه صورت گرفته­است. آدرس‌های IP رزرو شده برای زیرشبکه ها در زیر آورده شده‌است:

• 0.0.0 تا 10.255.255.255: این آدرس­ها در کلاس A دامنه آدرس 1.0.0.0 تا 127.0.0.0 قرار می­گیرد، که بیت اول در آن­ها صفر است.
• 16.0.0 تا 172.31.255.255: این آدرس­ها در محدوده آدرس کلاس B 128.0.0.0 تا 191.255.0.0 قرار می‌گیرند که در آن­ها دو بیت اول ۱۰ هستند.
• 168.0.0 تا 168.255.255: این آدرس­ها در محدوده کلاس C از 192.0.0.0 تا 223.255.255.0 قرار می‌گیرند که در آن­ها سه بیت اول ۱۱۰ است.
• ارسال چندگانه یا multicast ( قبلا کلاس D نامیده می‌شد)‏: چهار بیت اول آدرس ۱۱۱۰ است، با آدرس‌هایی در محدوده 0.0.0 تا 239.255.255.255.
• ذخیره­شده برای استفاده آینده / تجربی (‏قبلا کلاس E نامیده می‌شد)‏: آدرس­های 0.0.0 تا 254.255.255.254.

سه کلاس اول (‏کلاس‌های A، B و C)‏ آن‌هایی هستند که بیشتر در ایجاد زیرشبکه‌­ها استفاده می‌شوند. در ادامه خواهیم دید که چگونه یک زیرشبکه از این آدرس‌ها استفاده می‌کند. آیانا کاربردهای خاصی را برای آدرس‌های ارسال چندگانه درون نیروی امور مهندسی اینترنت (‏Internet Engineering Task Force یا به اختصار IETF)‏ را در سند RFC_5771 مشخص کرده‌است. با اینکه ذخیره کلاس E را در سند RFC_1112 که در سال 1989 منتشر شده است، اعلام کردند، هدف خاص و یا برنامه­ای برای آینده آن اختصاص داده نشده­است. پیش از آنکه IPv6 مورد استفاده قرار بگیرد، این بحث در اینترنت جریان داشت که آیا آیانا باید کلاس E را برای استفاده عمومی برای تجهیزات شبکه موجود، در اختیار قرار دهد یا خیر.

در ادامه، به چگونگی کار زیرشبکه­ها خواهیم پرداخت و آدرس­هایی که ذخیره نیستند را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

این مقاله را نیز حتما بخوانید:

آموزش صفر تا صد مفاهیم شبکه اترنت Ethernet

چگونه آدرس IP خود را پیدا کنیم؟

در ویندوز، کلمه cmd را جستجو کنید. در نتایجی که به شما ارائه می­‌شود، کلمه ipconfig را جستجو کنید. برای مک­بوک، به System Preferences بروید و Network را انتخاب کنید، آدرس ای پی شما باید در این پنجره دیده شود. برای آدرس IP تلفن­‌های همراه، به قسمت تنظیمات (Settings) بروید، سپس WiFi و شبکه‌ای را که به آن متصل هستید، انتخاب کنید و وارد صفحه مربوط به آن شوید. شما می­توانید آدرس IP را بسته به مدل گوشی خود در Advanced یا (i) بیابید.

آدرس­های اینترنتی و زیرشبکه‌­ها

اگر از روتر استفاده می­کنید، آدرس IP زیرشبکه‌ه­ای که ممکن است بر روی کامپیوتر خانگی شما باشد، به صورت مثالی در زیر آورده شده‌است:

• آدرس IP: 168.1.102
• الگوی زیرشبکه (Subnet Mask): 255.255.0
• بیست و چهار بیت (سه عدد هشتایی) که برای Network ID ذخیره شده­است.
• هشت بیت (یک عدد هشتایی) ذخیره­شده برای تجهیزات شبکه از جمله کامپیوترها.
• ID زیرشبکه (Subnet ID) بر اساس الگوی زیرشبکه (اولین آدرس): 168.1.0
• آدرس ذخیره برای پخش پیا­م­های عمومی در زیرشبکه (آخرین آدرس): 168.1.255
• مثالی از آدرس­های روی شبکه یکسان: 168.1.1 و 192.168.1.103
• مثالی از آدرس­هایی که روی شبکه یکسانی قرار ندارند: 168.2.1 و 192.168.2.103

علاوه بر رزرو آدرس‌های IP، آیانا همچنین مسئول تعیین بلوک‌های آدرس‌های IP به نهادهای مشخصی که معمولا سازمان‌های تجاری یا دولتی هستند، می­باشد. ارائه­‌دهنده خدمات اینترنتی شما (‏ISP)‏ ممکن است یکی از این نهادها باشد، یا ممکن است بخشی از یک بلوک بزرگ‌تر تحت کنترل یکی از این نهادها باشد. وقتی به اینترنت متصل می‌شوید ISP یکی از این آدرس‌ها را به شما اختصاص می‌­دهد. شما می‌توانید لیست کاملی از واگذاری‌­ها و ذخیره‌­سازی­های آدرس‌های IPv4 را در وب­سایت آیانا (IANA) ببینید.

اگر تنها یک کامپیوتر را به اینترنت متصل کنید، آن کامپیوتر می‌تواند از آدرسی از ISP شما استفاده کند. بسیاری از خانه‌ها امروزه از روترها برای به اشتراک گذاشتن یک ارتباط اینترنتی بین تجهیزات شبکه مختلف استفاده می‌کنند.

نحوه آدرس‌دهی روتر

اگر از یک روتر برای به اشتراک­‌گذاری یک اتصال اینترنتی بین تجهیزات شبکه استفاده می‌کنید، روتر آدرس IP صادر شده را مستقیما از ISP دریافت می‌کند. روتر سپس یک زیرشبکه برای تمام تجهیزات شبکه مانند کامپیوترها و گوشی­های موبایل متصل به خود را ایجاد و مدیریت می‌کند. اگر آدرس کامپیوتر شما در یکی از محدوده‌های زیرشبکه ذخیره شده که قبلا ذکر کردیم، قرار بگیرد، تجهیزات شبکه شما به جای اینکه مستقیما به اینترنت اتصال پیدا کنند، از طریق یک روتر به اینترنت متصل می­‌شوند.

آدرس‌های IP روی یک زیرشبکه دارای دو قسمت هستند:

بخش مربوط به شبکه و بخش مربوط به گره یا node (منظور تجهیزات شبکه مورد استفاده شما از قبیل گوشی موبایل یا کامپیوتر است). بخش مربوط به شبکه، خود زیرشبکه را مشخص می‌کند. گره که میزبان (host) نیز نامیده می‌شود، یکی از تجهیزات شبکه است که به شبکه متصل و نیازمند یک آدرس منحصر به فرد است. هر کامپیوتر می‌تواند دو بخش آدرس ای پی را با استفاده از یک الگوی زیرشبکه جدا کند. الگوی زیرشبکه تا حدی شبیه به آدرس IP است، اما در واقع فقط یک فیلتر است که برای تعیین بخش­های مختلف یک آدرس IP که شبکه و گره را مشخص می‌کند، استفاده می‌شود.

یک الگوی زیرشبکه متشکل از تعدادی بیت ۱ است که با تعدادی بیت ۰ دنبال می‌شود. بیت‌های ۱ بیت­هایی از شبکه را که یک آدرس IP را نمایندگی می­کنند نشان می­دهند و به این طریق بخش­هایی که یک گره مشخص را روی شبکه نشان می­دهند، نمایان می­سازند. در استاندارد IPv4، رایج‌ترین الگوهای زیرشبکه استفاده‌شده دارای هشتایی­های کاملی از 1 و 0 ها، به شرح زیر هستند:

• 0.0.0= 11111111.00000000.00000000.00000000: 8 بیت برای شبکه‌ها و ۲۴ بیت برای گره‌ها
• 255.0.0 = 11111111.11111111.00000000.00000000: ۱۶ بیت برای شبکه‌ها و ۱۶ بیت برای گره‌ها
• 255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000: 24 بیت برای شبکه‌ها و 8 بیت برای گره‌ها

نحوه تعیین الگوهای زیرشبکه در شبکه‌های بزرگ

افرادی که شبکه‌های بزرگ ایجاد می‌کنند، براساس تعداد زیرشبکه ها یا گره‌های مورد نظر، الگوهای زیرشبکه­ای که به بهترین شکل عمل می­کنند را تعیین می­کنند. برای زیرشبکه های بیشتر، از بیت‌های بیشتری برای شبکه استفاده می­شود؛ برای گره­های بیشتر در هر زیرشبکه، از بیت‌های بیشتری برای گره‌ها استفاده می­شود. این ممکن است به معنی استفاده از مقادیر غیر­ استاندارد در الگو باشد. به عنوان مثال، اگر شما می‌خواهید از ۱۰ بیت برای شبکه‌ها و ۲۲ بیت برای گره‌ها استفاده کنید، الگوی زیرشبکه شما نیاز به استفاده از ۱۱۰۰۰۰۰ هشتایی دوم دارد، که الگوی زیرشبکه 255.192.0.0 را تولید می‌کند.

نکته مهم دیگر در مورد آدرس‌های IP در یک زیرشبکه این است که آدرس‌های اول و آخر رزرو شده‌اند. اولین آدرس خود زیرشبکه را شناسایی می‌کند و آخرین آدرس، آدرس انتشار را برای سیستم‌های آن زیرشبکه مشخص می‌کند.

برای دیدن این که چگونه تمام این اطلاعات گرد هم می‌آیند تا آدرس ای پی شما را تشکیل دهند به مطلبی که در ادامه آمده­است توجه کنید.

DCHP چگونه آدرس­ IP را اختصاص می‌دهد

آدرس ای پی

زمانی که شما یکی از تجهیزات شبکه را به شبکه‌ای اضافه می‌کنید، کامپیوتر یک فرایند چهار مرحله‌ای برای به دست آوردن یک آدرس IP از DHCP را انجام می­دهد:

• پیدا کردن: کامپیوتر یک پیام پخش را به شبکه می‌فرستد تا یک تامین‌کننده سرویس DHCP پیدا کند.
• پیشنهاد: هر تامین‌کننده DHCP که پیام را دریافت کند، آدرس سخت‌افزار منحصر به فرد کامپیوتر را تشخیص می‌دهد و پیامی شامل پیشنهاد ارائه سرویس به آن کامپیوتر می‌فرستد.
• درخواست: کامپیوتر یک ارائه‌دهنده DHCP را از پیشنهادهای خود انتخاب می‌کند و سپس درخواستی را به آن ارائه‌دهنده می‌فرستد و در آن خواستار تخصیص آدرس IP می­شود.
• تایید: تامین‌کننده DHCP مورد نظر درخواست را تایید کرده و یک آدرس ای پی  برای کامپیوتر صادر می‌کند که با هیچ نشانی IP دیگری که در حال حاضر در شبکه فعال است مطابقت ندارد.

منبع مقاله: ?What Is an IP Address