Понимание IPv4: основа интернета
Как IPv4 помогает данным находить пункт назначения, почему устройства могут совместно использовать адрес и почему ограниченное адресное пространство само по себе не определяет, кто должен управлять сетью.
Адрес направляет пакет к месту назначения. Но каждому маршрутизатору всё равно приходится выбирать следующий шаг.
Откройте сайт на ноутбуке — и ответ найдёт дорогу обратно через несколько сетей. IPv4 предоставляет часть системы адресации, благодаря которой это путешествие становится возможным. Он сообщает маршрутизаторам, куда направляется пакет; он не владеет сетью и не решает, кто должен ею управлять.
Это различие упрощает понимание IPv4. Сначала разберём доставку, а затем посмотрим, как адреса совместно используются и управляются.
Что означают четыре числа?
Адрес IPv4 выглядит так: 192.168.1.10. Каждая из его четырёх частей представляет собой восемь двоичных разрядов, поэтому каждая часть принимает значение от 0 до 255. Вместе они образуют 32-битный адрес. Всего существует 4 294 967 296 возможных комбинаций, включая диапазоны, выделенные для частных сетей и специальных целей. Однако это не означает, что все они являются общедоступными адресами для сайта.
Спецификация IPv4 описывает адреса источника и назначения в заголовках пакетов. Представьте адрес назначения как адрес на посылке. Он помогает доставить посылку, но не описывает человека, который её получает.
Как пакет добирается до места назначения?
Ваше устройство отправляет трафик к маршрутизатору. Маршрутизатор обращается к информации о пересылке и передаёт пакет по следующему подходящему каналу. Другие маршрутизаторы повторяют этот процесс, пока пакет не достигнет сети назначения. Полный маршрут не записывается в обычном адресе IPv4.
Префикс сети объединяет адреса, которыми можно управлять вместе. Например, обозначение /24 означает, что первые 24 бита определяют префикс. Если это звучит непривычно, руководство по структуре адреса и префиксам разбирает один небольшой пример.
Нужен ли каждому устройству собственный публичный адрес?
Нет. Телефон и ноутбук могут иметь разные частные адреса, совместно используя публичный адрес через домашний маршрутизатор. Другая семья может применять те же частные номера внутри своей отдельной сети. Спецификация частных адресов делает такое повторное использование возможным; эти внутренние адреса не объявляются как пункты назначения в публичном интернете.
Распространённая форма трансляции сетевых адресов, или NAT, отслеживает соединения, чтобы ответы доходили до нужного внутреннего устройства. Это экономит публичные адреса, но добавляет состояние, которое сеть должна поддерживать. О механизме и связанных с ним компромиссах читайте в материале как NAT совместно использует адрес.
Ограниченное число адресов и недоступные адреса — разные утверждения
Размер пространства IPv4 фиксирован. Но из этого не следует, сможет ли компания получить подходящие адреса, по какой цене и на каких условиях. Пул распределения, уже используемый адрес и адрес, доступный через передачу или аренду, — это разные вещи.
В заметке 45 Lu Heng оспаривает переход от утверждения об исчерпании реестрового пула к выводу, что IPv4 не может поддерживать дальнейшую экономическую деятельность. Он предлагает читателям изучить фактическую доступность и стоимость, а затем подвергнуть сомнению административную власть, оправдываемую именем дефицита. Полезное решение начинается с реальных вариантов оператора, а не только с количества битов.
Что меняет IPv6?
IPv6 использует 128-битные адреса и другой формат пакетов. Он предоставляет значительно больше адресного пространства. Но его добавление автоматически не устраняет необходимость обеспечивать доступ для клиентов, использующих IPv4. Один из способов обслужить обе группы — запускать оба протокола, выполняя операционную работу по каждому направлению.
И IPv4, и IPv6 требуют продуманной настройки безопасности. Сам по себе формат адреса не шифрует разговор и не решает, какие соединения следует разрешать.
Почему Lu Heng включает операторов в этот аргумент
Для человека, который управляет сетью, адреса связывают инженерные решения с инвестициями и контролем. Lu Heng утверждает, что люди, создающие сети и несущие связанные с ними расходы, должны иметь возможность выбирать, как эти сети будут развиваться. В заметке 29 он связывает возможность передачи IPv4 и рыночные механизмы со своей позицией в пользу децентрализации уровня регистрации.
Таким образом, практический вопрос шире, чем «Какой протокол новее?». Он звучит так: что служит пользователям, сколько стоит эксплуатация и кто принимает решения? Введение в IPv6 развивает этот вопрос на примере интернет-магазина.