Čo je to IP adresa, maska ​​siete, brána?

Na výmenu údajov medzi aspoň dvoma počítačmi je potrebné vytvoriť vyhradenú počítačovú sieť. Vo vytvorenej sieti zariadenia medzi sebou komunikujú prostredníctvom prenosových médií, pričom využívajú príslušné komunikačné protokoly. V súčasnosti do počítačovej siete pripájame nielen počítače a servery, ale aj CCTV zariadenia, alarmy, prvky inteligentnej domácnosti a domáce spotrebiče.
Pri konfigurácii sieťových rozhraní takýchto zariadení je používateľ požiadaný o zadanie vyhradených sieťových nastavení. Najbežnejšie parametre, ktoré treba zadať, sú:
  • IP adresa
  • masku podsiete
  • sieťová brána
  • DNS
  • porty (pre špecifické služby)

IP adresa


IP adresa – ide o identifikačné číslo hostiteľa, ktoré sa používa na správnu komunikáciu medzi zariadeniami. IP adresa je číslo priradené sieťovému rozhraniu, skupine rozhraní (broadcast, multicast adresy) alebo celej počítačovej sieti, ktoré slúži na identifikáciu prvkov siete a je jedným z prvkov umožňujúcich komunikáciu medzi nimi.
Existujú dve verzie IP adries:
  • IP verzia 4 (IPv4) - IP adresa je 32-bitové číslo (od 0 do 4294967295), zapísané v poradí big endian (záznam údajov, v ktorom je najvýznamnejší bajt umiestnený ako prvý). Adresa sa zapisuje ako 4 samostatné bajty, nazývané oktety, pretože v binárnej forme majú osem bitov. Týchto osem bitov dáva 256 kombinácií, takže každý oktet predstavuje číslo od 0 do 255.
    Najbežnejším spôsobom zápisu adries IP je uvádzať ich ako 4 čísla od 0 do 255 oddelené bodkami. V skutočnosti počítače považujú adresu webovej stránky DIPOLu za 32-bitové číslo: 1048150566. Tento zápis je ťažko čitateľný, takže IP adresa je rozdelená do štyroch oktetov.
    Binárne napísaná adresa webovej stránky www.dipol.sk má tvar:
00111110011110011000001000100110
(desatinné číslo: 1048150566)
    Rozdelenie na 4 oktety: 00111110.01111001.10000010.00100110
    Konverzia štyroch 8-bitových skupín na desiatkové číslo vytvorí čitateľnejšiu adresu:
62.121.130.38
    Vzhľadom na konečný počet adries a potrebu ich agregácie pre zjednodušenie smerovania boli vytvorené regionálne internetové registre (RIR). Ide o organizácie, ktoré prideľujú súbor adries pre poskytovateľov internetu (ISP). Najvýznamnejšou organizáciou je Internet Numbering Management Agency (IANA), ktorá sa zaoberá distribúciou jednotlivých polí adries. Medzi regionálne organizácie patria:
    • APNIC (Informačné centrum ázijsko-pacifickej siete) – ázijsko-pacifický región
    • ARIN (Americký register internetových čísel) – región Severnej Ameriky
    • LACNIC (Regionálny register IP adries Latinskej Ameriky a Karibiku) – región Latinskej Ameriky a karibských ostrovov
    • RIPE (fr. Réseaux IP Européens) - región Európy, Stredného východu a strednej Ázie
    • AfriNIC – pre africký región (začalo fungovať 22. februára 2005, predtým distribuované spoločnosťami RIPE NCC, APNIC a ARIN)
      IPv4 sa pôvodne rozhodol rozdeliť všetky adresy IP do piatich tried adries:
      • A – veľké organizácie (127 sietí – 7 bitov) s veľmi veľkým počtom hostiteľov (16 miliónov – 24 bitov),
        1 bit na definíciu triedy
      • B – veľký počet organizácií (16 tisíc sietí – 14 bitov) s veľkým počtom hostiteľov (65 tisíc – 16 bitov),
        2 bity na definíciu triedy
      • C – malé organizácie (2 milióny sietí – 21 bitov), ​​malý počet hostiteľov (256 – 8 bitov),
        3 bity na definíciu triedy
      • D - multicasting paketov
      • E - vyhradené pre výskumné účely
      Od roku 1997 sú sieťové triedy zastarané a nepoužívané. V súčasnosti sú IPv4 adresy prideľované bez ohľadu na sieťové triedy. Rozdelenie už nepoužívajú zariadenia, úlohu tried preberajú masky podsiete. V súčasnosti celý internet funguje na tzv Beztriedne smerovanie medzi doménami (CSDIR).
    • IP verzia 6 (IPv6) – IP adresa je 128-bitové číslo v hexadecimálnom, nie desiatkovom kóde. To znamená, že IP adresa pozostáva z ôsmich skupín číslic, pričom v každej skupine sú štyri číslice od 0 do F. Na rozdiel od predchádzajúcej verzie protokolu je rozsah adries, teda oblasť jej viditeľnosti, obmedzený príslušným prefixom.
      Dostupný fond adries IPv6 je 2128, čo dáva 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 adries.
      IP adresa je zapísaná ako osem 16-bitových hexadecimálnych blokov oddelených dvojbodkou. Je povolené vynechať úvodné nuly v bloku, ako aj vynechať jednu sekvenciu blokov pozostávajúcu iba z núl.
      Vynechané bloky núl sú označené dvojitým oddeľovačom blokov (dvojbodkou). V adrese je povolená iba jedna dvojitá dvojbodka „::“. Ekvivalentná adresa je uvedená nižšie: 2003:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ac:
      • 2003:0db8:0:0:0:0:1428:57ac
      • 2003:0db8:0:0::1428:57ac
      • 2003:0db8::1428:57ac

    Maska podsiete


    Maska podsiete (pre IPv4), podobne ako IP adresa vo verzii 4, je 32-bitové číslo (pre IPv6 je to 128 bitov). Maska sa používa na oddelenie časti IP adresy, ktorá je adresou podsiete, a časti, ktorá je adresou hostiteľa v tejto podsieti. Maska podsiete má veľmi charakteristickú štruktúru - začína sa postupnosťou jednotiek a potom prechádza do postupnosti núl - časť s jednotkami je sieťová časť masky, pričom postupnosť núl je tzv. časť hostiteľa.
    V prípade IPv4 sa najčastejšie uvádza vo forme štyroch 8-bitových čísel zapísaných v desiatkovej sústave a oddelených bodkami (napríklad 255.255.255.0). Hodnota masky musí byť známa všetkým smerovačom a počítačom v danej podsieti. V dôsledku porovnania masky adresy (napr. 255.255.255.0) s konkrétnou IP adresou (napr. 192.168.1.122) dostane router informáciu o tom, ktorá časť adresy identifikuje podsieť (v tomto prípade 192.168.1.) a ktorá časť identifikuje zariadenie, ktorému bola pridelená táto IP adresa (končiaca adresa: .122).
    Často sa môžete stretnúť so skráteným zápisom masky v tvare udávajúcom počet počiatočných bitov s hodnotou 1. V prípade IP adresy 192.168.1.249 a masky 255.255.255.0 vyzerá skrátený zápis takto:
    192.168.1.249/24
    Nižšie uvedená tabuľka obsahuje informácie o veľkosti masky podsiete (počet bitov zaberajúcich sieťovú časť adresy) a zodpovedajúci počet dostupných IP adries v rámci danej podsiete. Pozor! Počet hostiteľov je o 2 menší ako počet IP adries priradených danej podsieti (2 adresy majú tzv. sieťovú adresu a vysielaciu adresu pre danú sieť)
    Maska podsieteKrátené označeniePočet IP adries
    255.0.0.0/816777216
    255.128.0.0/98388608
    255.192.0.0/104194304
    255.224.0.0/112097152
    255.240.0.0/121048576
    255.248.0.0/13524288
    255.252.0.0/14262144
    255.254.0.0/15131072
    255.255.0.0/1665536
    255.255.128.0/1732768
    255.255.192.0/1816384
    255.255.224.0/198192
    255.255.240.0/204096
    255.255.248.0/212048
    255.255.252.0/221024
    255.255.254.0/23512
    255.255.255.0/24256
    255.255.255.128/25128
    255.255.255.192/2664
    255.255.255.224/2732
    255.255.255.240/2816
    255.255.255.248/298
    255.255.255.252/304
    255.255.255.254/312
    255.255.255.255/321
    Funkciou masky je určiť, koľko po sebe idúcich bitov v IP adrese tvorí sieťovú adresu. Zvyšné bity určujú adresy konkrétneho hostiteľa v tejto sieti (adresa koncového zariadenia). Ak je bit v maske nastavený na 1, zodpovedajúci bit adresy IP patrí sieťovej adrese a ak je bit 0, zodpovedajúci bit adresy IP patrí adrese hostiteľa.
    Bity masky podsiete sú vždy nastavené na 1, počnúc najvýznamnejším (zvyčajne najstarším) bitom, napríklad:
    Adresa IPv4: 192.168.10.111 = 11000000.10101000.00001010.01101111
    maska ​​podsiete: 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000
    V tomto prípade môžete vidieť, že sieťová adresa je:
    adresa siete 192.168.10.0 = 11000000.10101000.00001010.00000000
    Príklad výpočtu sieťových a vysielacích adries.
    Ak sa má vypočítať sieťová adresa a sú k dispozícii IP adresa a maska ​​zariadenia, výpočty by sa mali vykonať pomocou funkcie AND (výsledok obsahuje jeden, keď oba reťazce obsahujú jeden):
    IP adresa: 192.168.11.189 binárne: 11000000.10101000.00001011.10111101
    Maska: 255.255.255.128 binárne: 11111111.11111111.11111111.10000000
    Výsledok operácie AND v binárnom formáte: 11000000.10101000.00001011.10000000
    Výsledkom funkcie AND je sieťová adresa, po prevedení do desiatkového zápisu má tvar - 192.168.11.128.
    Keď máte adresu podsiete, môžete jednoducho vypočítať adresu vysielania. Na tento účel sa bity masky negujú a výsledné číslo sa pridá k sieťovej adrese:
     Binárne Dziesiętnie
    Maska11111111111111111111111110000000255.255.255.128
    NOT operácia000000000000000000000000011111110.0.0.127

     

    Každý oktet musí byť pridaný k príslušnému oktetu sieťovej adresy. Keďže prvé 3 oktety sú 0, stačí pridať posledný: 128+127=255. Adresa vysielania, ktorú hľadáte v tejto sieti, je: 192.168.11.255.
    IP adresy, ktoré ležia medzi sieťovou adresou a broadcast adresou, sú adresy vyhradené pre hostiteľov. V uvedenom príklade sú to tieto adresy:
    Prvý hostiteľ 192.168.11.129 binárne: 11000000.10101000.00001011.10000001
    Posledný hostiteľ 192.168.11.254 binárne: 11000000.10101000.00001011.11111110
    Rozsah adries 192.168.11.129 - 192.168.11.254 nám umožňuje pripojiť maximálne 126 hostiteľov.
    Samozrejme, nie je potrebné manuálne počítať rozsahy IP adries. V tomto ohľade sú užitočné špeciálne kalkulačky dostupné aj pre mobilné zariadenia:
    Kalkulačka IP a podsiete
    Kalkulačka siete IP

    Sieťová brána


    Brána je sieťové zariadenie, ktoré funguje ako vstupný bod z jednej siete do iných sietí. Hostiteľ posiela všetky pakety smerované na iných hostiteľov mimo lokálnej siete na predvolenú bránu (konkrétne na adresu IP brány), čo znamená, že hostiteľ bez adresy predvolenej brány si môže vymieňať pakety iba s počítačmi v rovnakej lokálnej sieti. V dôsledku popularizácie sietí TCP/IP sa koncept sieťovej brány stal prakticky totožným s routerom.
    Brána je vytvorená na hranici siete, aby spravovala všetku dátovú komunikáciu, ktorá sa vymieňa medzi internou sieťou a externými sieťami. Vo všeobecnosti platí, že v prípade jednoduchých domácich sietí brána funguje ako zabezpečenie miestnej siete tým, že ju pripája k verejným sieťam.
    Pri nastavovaní IP adresy pre sieťovú bránu (zo strany lokálnej siete) sa najčastejšie používa prvá dostupná adresa z fondu adries hostiteľov dostupných v danej sieti.

    DNS


    Služba DNS (Domain Name System) slúži na prevod verejných (externých) IP adries z číselných na doménové. To znamená, že nie je potrebné pamätať si adresy v tvare 62.121.130.38 – stačí si zapamätať oveľa prívetivejšiu adresu www.dipol.sk. Preklad číselného vstupu do názvu domény vykoná príslušný DNS server, na ktorý počítač odošle dotaz na preklad adresy. Po prijatí odpovede s číselnou adresou sa počítač pripojí k príslušnému počítaču.
    1. Aká je IP adresa www.dipol.sk (dotaz na server DNS 8.8.8.8)
    2. www.dipol.sk je 62.121.130.38
    3. Dobrý deň, 62.121.130.38! Pošlite mi svoj web
    4. Tu je môj web

    Ilustračná schéma komunikácie medzi klientom a serverom pomocou DNS adries.

    Sieťové porty


    Protokolové porty sú konceptom súvisiacim s protokolom TCP/IP používaným na internete na rozlíšenie medzi mnohými rôznymi službami a pripojeniami. Porty protokolu sú označené celými číslami v rozsahu od 1 do 65535. Niektoré porty (od 1 do 1023) sú vyhradené pre štandardné služby, napr.
    • 53 - DNS
    • 20 - FTP - prenos dát
    • 21 - FTP - odosielanie príkazov
    • 67 - DHCP - server
    • 68 - DHCP - klient
    • 79 - prst
    • 70 - Gopher
    • 80 – HTTP
    • 443 – HTTPS (HTTP na SSL)
    • 143 - IMAP
    • 220 - IMAP3
    • 3306 - MySQL
    • 119 - NNTP
    • 110 - POP3
    • 995 – POP3S (POP3 na SSL)
    • 25 - SMTP
    • 22 - SSH
    • 23 - Telnet
    • 69 – TFTP
    Napríklad, ak je hostiteľ zároveň webovým serverom, potom ak je potrebné zdieľať webové zdroje s iným hostiteľom, musí otvoriť port 80.