IP-adresse: Definition, typer, tildeling og hvordan den virker

Lad os antage, at en af vores venner ønsker at mødes med os, men de kender ikke vores adresse. Han spørger efter vores adresse, og så giver vi vores adresse som 02, Vidyapuri Road, Supaul, Bihar, Indien. Når han eller hun har opgivet adressen, kan han eller hun nemt finde vores adresse. Det samme sker på internettet. Hvert netværk har fået tildelt en adresse.

IANA (Internet Assigned Numbers Authority) tildeler IP-adressen. IANA er ansvarlig for IP-adresseringssystemet

En IP-adresse er et langt binært tal, der består af eter og nuller. En IPv4-adresse er 32 binære cifre (eller bits) lang. En IPv6-adresse er 128 bit lang, hvilket gør det muligt at bruge mange flere IP-adresser. IP-adresser skrives normalt i menneskeligt læsbar form, hvor 8 bits er grupperet i en oktet. IPv4-adresser skrives normalt som en gruppe af fire tal. Hvert tal kan antage en værdi fra 0 til 255. IPv6-adresser skrives som en gruppe af otte hexadecimale tal. Mange Ipv6-adresser indeholder mange nuller. Der findes særlige regler, som siger, at disse nuller i visse tilfælde ikke behøver at blive skrevet.

Visse IP-adresser kan tildeles frit på det lokale netværk. Da de ikke er unikke, videresendes de ikke på internettet. De adresser, der kan tildeles frit, kaldes private IP-adresser, mens de unikke adresser kaldes offentlige. For at blive videresendt skal en privat adresse oversættes til en offentlig adresse for at blive videresendt. Denne proces med at oversætte mellem private og offentlige adresser kaldes network address translation eller NAT. Routere og firewalls udfører ofte også denne opgave.

Der findes tre forskellige typer adresser:

• Unicast-adresser: Adressen er tildelt en bestemt enhed. Dette er det mest almindelige tilfælde, de fleste adresser er unicast-adresser.
• Broadcast-adresser: adresserer alle computere på samme netværk. Der er visse tilfælde, hvor dette er nyttigt, f.eks. for at få en ny adresse automatisk. Afsenderen sender dataene én gang, og de enheder, der bruges til at videresende dataene, laver kopier efter behov.
• Multicast-adresser: Dette tilfælde svarer til broadcast-sagen ovenfor: Nogle enheder er interesserede i at modtage bestemte data, og netværket kopierer dataene efter behov. Den store forskel i forhold til broadcast-sagen ovenfor er, at alle enheder, der er forbundet til broadcast-netværket, ser de data, der sendes ved hjælp af broadcast. Ved multicast skal enhederne abonnere på at se et givet indhold. De enheder på det samme netværk, der ikke er tilmeldt, vil ikke se indholdet.

Der er forskellige måder at få en ny IP-adresse på, så man ikke længere bliver blokeret for hærværk. En af dem kaldes Bootstrap Protocol (normalt forkortet til BOOTP). Enheden, der har brug for en ny adresse, ved ikke, hvilket netværk den befinder sig i, så den bruger en IP-adresse med alle nuller (0.0.0.0.0), som den sender som en broadcast til det aktuelle netværk på en særlig port. Desuden sender den netværkskortets MAC-adresse plus et tilfældigt 4-byte-tal. BOOTP-serveren sender et svar, også som broadcast, adresseret til en anden port. Svaret vil indeholde klientens MAC-adresse, det tilfældige tal og klientens IP-adresse. Når klienten modtager dataene, vil den indstille den angivne adresse. Hvis BOOTP-serveren er konfigureret på den måde, vil den også sende IP-adressen og værtsnavnet på BOOTP-serveren, navnet og stien til en fil, der skal indlæses for at starte klienten op (ved hjælp af TFTP) eller navnet på en mappe, som klienten skal montere ved hjælp af NFS.

DHCP udvider BOOTP og gør det muligt at sende flere oplysninger, f.eks. adressen på en tidsserver eller oplysninger, der er nyttige for routing.

IP-adresser, der opnås automatisk, kan være dynamiske eller statiske. Statisk adressering betyder, at den samme maskine altid får den samme IP-adresse. Med dynamiske adresser får en enhed den næste adresse, som ikke er brugt. Dynamiske adresser, der anvendes, skal revideres fra tid til anden. Hvis de ikke fornyes, kan de bruges til andre enheder.

Med IPv4 består hver adresse af fire 8-cifrede binære tal, kaldet oktetter. En IPv4-adresse består af i alt 32 bit. Det største tal, man kan lave med 8 almindelige cifre, er 99 999 999 999, men det største tal, man kan lave med 8 binære cifre, er 255 (111111111111 i binær form), så hvert oktet kan være et hvilket som helst tal fra 0 til 255.

En IPv4-adresse kan se nogenlunde sådan ud:

198.51.100.137

Hvert oktet konverteres til sin decimalform og adskilles med et punktum.

Der er også særlige betydninger forbundet med to forskellige slutnumre. Generelt står et sidste tal på 0 for netværket (kaldet basisadresse), og et sidste tal på 255 står for alle værter på netværket (kaldet broadcast-adresse). Computere, der befinder sig på det samme lokale netværk, deler 3 af de 4 tal. En computer kan være på mere end ét netværk. Den kan også have flere navne.

Offentlige/private adresser

Problemet med IPv4 er, at der kun er plads til 4,3 milliarder adresser, og vi har næsten brugt dem alle. For at forsinke dette blev der skabt NAT (Network Address Translation). Ved Network Address Translation deler et netværk én offentlig IP-adresse og giver hver computer på netværket en privat IP-adresse. Alle, der bor i samme hus, bruger den samme adresse, men mail kan være beregnet til flere forskellige personer, der bor i huset.

Særlige IP-adresser

Der er nogle IP-adresser, der er reserveret til særlige formål. F.eks. kaldes adressen 127.0.0.0.1 for Loopback-adressen og vil "loop back" alle pakker, der sendes til denne adresse, tilbage til den computer, der har sendt dem, f.eks. hvis du sender post til dig selv. Selv om det måske ikke virker nyttigt, bruges den til at teste servere.

Den kan defineres som den den identificerer klassen af netværk

Den kan defineres som den den identificerer værten på netværket

Det er en permanent internetadresse. Den kan ikke ændres, og vi er nødt til at konfigurere den manuelt. Den bruges i mindre netværk, hvor alle servere bruger statiske IP'er. Det er en enkel måde at kommunikere på.

(Dynamisk betyder konstant ændring)

Det er en midlertidig internetadresse. Den tildeles af en DHCP-server (Dynamic Host Configuration Protocol) fra et bestemt interval af IP-adresser.

IPv4-underopdeling

For at få et netværk til at fungere hurtigere opdeles det i undernet. Derfor indeholder en IP-adresse et netværks-id, et undernet-id og et værts-id. Et særligt binært tal, kaldet en undernetmaske, bruges til at bestemme størrelsen af netværks-, undernet- og værts-ID'erne.

Den oprindelige IPv4 understøttede kun 254 netværk, så i 1981 blev internetadresseringsspecifikationen ændret til en klassevis netværksarkitektur. Classful-netværksdesignet gav mulighed for et større antal individuelle netværk. De første tre bits i en IP-adresse bestemte dens klasse. Der blev defineret tre klasser (A, B og C) for normal computerkommunikation (Unicast). Størrelsen af netværks-ID'et var baseret på IP-adressens klasse. Hver klasse brugte flere oktetter til netværks-id'et, hvilket gjorde værts-id'et mindre og reducerede antallet af mulige værter.

Klassebaserede netværk er siden 1993 blevet erstattet af Classless Inter-Domain Routing (CIDR). CIDR giver også en netværksadresse og en værtsadresse. CIDR har ingen klasser, hvilket betyder, at størrelsen af netværks- og værtsadresser ikke behøver at være angivet i oktetter.

En IPv4-adresse i CIDR-notation ser således ud

192.168.0.14/24

Skråstregen og tallet repræsenterer det antal bits, som netværksid'et bruger, i dette tilfælde 24 eller 3 oktetter.

Da IPv4 kun er på 32 bit, vil antallet af tilgængelige adresser slippe op. For at forhindre dette har en organisation ved navn Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) skabt IP Version 6 (IPv6), som i sidste ende vil erstatte IPv4.

IP Version 6 bruger 16 oktetter eller i alt 128 bit. Oktetter i IPv6 skrives i hexadecimalt format og adskilles med kolon (:). En IPv6-adresse kan se således ud:

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

En IPv6-adresse kan være lang, og det kan føre til fejl, når du skriver dem ind i computeren eller skriver dem ned. Der er to måder, hvorpå en IPv6-adresse kan gøres kortere uden at udelade noget:

• Nul foran kan udelades: 2001:0db8:00b8:0008:0000:0000:0000:0001 becomes 2001:db8:b8:8:0:0:0:1
• Et vilkårligt antal sekventielle "chunks", der alle er nul, kan komprimeres til blot ::. Dette kan kun gøres én gang i den samme adresse: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 kan skrives som 2001:db8::1

DNS står for Domain Name System (domænenavnsystem)

Den kaldes også serviceserver. Den er baseret på en klient-server-netværksarkitektur. Den indeholder en database med offentlige IP-adresser. DNS er som en telefonbog.

Versioner før IPv4 var eksperimentelle og blev aldrig brugt i stor udstrækning. Version 5 blev udelukkende brugt til Internet Stream Protocol, som heller aldrig blev udbredt.