Международная система ip адресов: Всё об IP адресах и о том, как с ними работать / Хабр

Содержание

Всё об IP адресах и о том, как с ними работать / Хабр

Доброго времени суток, уважаемые читатели Хабра!

Не так давно я написал свою первую статью на Хабр. В моей статье была одна неприятная шероховатость, которую моментально обнаружили, понимающие в сетевом администрировании, пользователи. Шероховатость заключается в том, что я указал неверные IP адреса в лабораторной работе. Сделал это я умышленно, так как посчитал что неопытному пользователю будет легче понять тему VLAN на более простом примере IP, но, как было, совершенно справедливо, замечено пользователями, нельзя выкладывать материал с ключевой ошибкой.

В самой статье я не стал править эту ошибку, так как убрав её будет бессмысленна вся наша дискуссия в 2 дня, но решил исправить её в отдельной статье с указание проблем и пояснением всей темы.

Для начала, стоит сказать о том, что такое IP адрес.

IP-адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной на основе стека протоколов TCP/IP

(TCP/IP – это набор интернет-протоколов, о котором мы поговорим в дальнейших статьях).

IP-адрес представляет собой серию из 32 двоичных бит (единиц и нулей). Так как человек невосприимчив к большому однородному ряду чисел, такому как этот 11100010101000100010101110011110 (здесь, к слову, 32 бита информации, так как 32 числа в двоичной системе), было решено разделить ряд на четыре 8-битных байта и получилась следующая последовательность: 11100010.10100010.00101011.10011110. Это не сильно облегчило жизнь и было решение перевести данную последовательность в, привычную нам, последовательность из четырёх чисел в десятичной системе, то есть 226.162.43.158. 4 разряда также называются октетами. Данный IP адрес определяется протоколом IPv4. По такой схеме адресации можно создать более 4 миллиардов IP-адресов.

Максимальным возможным числом в любом октете будет 255 (так как в двоичной системе это 8 единиц), а минимальным –

Далее давайте разберёмся с тем, что называется классом IP (именно в этом моменте в лабораторной работе была неточность).

IP-адреса делятся на 5 классов (A, B, C, D, E). A, B и C — это классы коммерческой адресации. D – для многоадресных рассылок, а класс E – для экспериментов.

Класс А: 1.0.0.0 — 126.0.0.0, маска 255.0.0.0
Класс В: 128.0.0.0 — 191.255.0.0, маска 255.255.0.0
Класс С: 192.0.0.0 — 223.255.255.0, маска 255.255.255.0
Класс D: 224.0.0.0 — 239.255.255.255, маска 255.255.255.255
Класс Е: 240.0.0.0 — 247.255.255.255, маска 255.255.255.255

Теперь о «цвете» IP. IP бывают белые и серые (или публичные и частные). Публичным IP адресом называется IP адрес, который используется для выхода в Интернет

. Адреса, используемые в локальных сетях, относят к частным. Частные IP не маршрутизируются в Интернете.

Публичные адреса назначаются публичным веб-серверам для того, чтобы человек смог попасть на этот сервер, вне зависимости от его местоположения, то есть через Интернет. Например, игровые сервера являются публичными, как и сервера Хабра и многих других веб-ресурсов.
Большое отличие частных и публичных IP адресов заключается в том, что используя частный IP адрес мы можем назначить компьютеру любой номер (главное, чтобы не было совпадающих номеров), а с публичными адресами всё не так просто. Выдача публичных адресов контролируется различными организациями.

Допустим, Вы молодой сетевой инженер и хотите дать доступ к своему серверу всем пользователям Интернета. Для этого Вам нужно получить публичный IP адрес. Чтобы его получить Вы обращаетесь к своему

интернет провайдеру, и он выдаёт Вам публичный IP адрес, но из рукава он его взять не может, поэтому он обращается к локальному Интернет регистратору (LIR – Local Internet Registry), который выдаёт пачку IP адресов Вашему провайдеру, а провайдер из этой пачки выдаёт Вам один адрес. Локальный Интернет регистратор не может выдать пачку адресов из неоткуда, поэтому он обращается к региональному Интернет регистратору (RIR – Regional Internet Registry).

В свою очередь региональный Интернет регистратор обращается к международной некоммерческой организации IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Контролирует действие организации IANA компания ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Такой сложный процесс необходим для того, чтобы не было путаницы в публичных IP адресах.

Поскольку мы занимаемся созданием локальных вычислительных сетей (LAN — Local Area Network), мы будем пользоваться именно частными IP адресами. Для работы с ними необходимо понимать какие адреса частные, а какие нет. В таблице ниже приведены частные IP адреса, которыми мы и будем пользоваться при построении сетей.

Из вышесказанного делаем вывод, что пользоваться при создании локальной сеть следует адресами из диапазона в таблице. При использовании любых других адресов сетей, как например, 20.*.*.* или 30.*.*.* (для примера взял именно эти адреса, так как они использовались в лабе), будут большие проблемы с настройкой реальной сети.

Из таблицы частных IP адресов вы можете увидеть третий столбец, в котором написана маска подсети. Маска подсети — битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу

сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети.

У всех IP адресов есть две части сеть и узел.
Сеть – это та часть IP, которая не меняется во всей сети и все адреса устройств начинаются именно с номера сети.
Узел – это изменяющаяся часть IP. Каждое устройство имеет свой уникальный адрес в сети, он называется узлом.

Маску принято записывать двумя способами: префиксным и десятичным. Например, маска частной подсети A выглядит в десятичной записи как 255.0.0.0, но не всегда удобно пользоваться десятичной записью при составлении схемы сети. Легче записать маску как префикс, то есть /8.

Так как маска формируется добавлением слева единицы с первого октета и никак иначе, но для распознания маски нам достаточно знать количество выставленных единиц.

Таблица масок подсети

Высчитаем сколько устройств (в IP адресах — узлов) может быть в сети, где у одного компьютера адрес 172.16.13.98 /24.

172.16.13.0 – адрес сети
172.16.13.1 – адрес первого устройства в сети
172.16.13.254 – адрес последнего устройства в сети
172.16.13.255 – широковещательный IP адрес
172.16.14.0 – адрес следующей сети

Итого 254 устройства в сети

Теперь вычислим сколько устройств может быть в сети, где у одного компьютера адрес 172.16.13.98 /16.

172.16.0.0 – адрес сети
172.16.0.1 – адрес первого устройства в сети
172.16.255.254 – адрес последнего устройства в сети
172.16.255.255 – широковещательный IP адрес
172.17.0.0 – адрес следующей сети

Итого 65534 устройства в сети

В первом случае у нас получилось 254 устройства, во втором 65534, а мы заменили только номер маски.

Посмотреть различные варианты работы с масками вы можете в любом калькуляторе IP. Я рекомендую этот.

До того, как была придумана технология масок подсетей (VLSM – Variable Langhe Subnet Mask), использовались классовые сети, о которых мы говорили ранее.

Теперь стоит сказать о таких IP адресах, которые задействованы под определённые нужды.

Адрес 127.0.0.0 – 127.255.255.255 (loopback – петля на себя). Данная сеть нужна для диагностики.
169.254.0.0 – 169.254.255.255 (APIPA – Automatic Private IP Addressing). Механизм «придумывания» IP адреса. Служба APIPA генерирует IP адреса для начала работы с сетью.

Теперь, когда я объяснил тему IP, становиться ясно почему сеть, представленная в лабе, не будет работать без проблем. Этого стоит избежать, поэтому исправьте ошибки исходя из информации в этой статье.

Ссылка на лабу

Скоро мы начнем переходить на другие IP-адреса. Что это значит для обычных пользователей?

В России и на Ближнем Востоке закончились IP-адреса самого используемого интернет-протокола IPv4, о чем сообщил интернет-регистратор RIPE, который распределяет интернет-ресурсы в этих регионах. По прогнозам это должно было случиться еще в сентябре 2019. Сейчас мировое IT-сообщество готовится к переходу со старого массового интернет-протокола IPv4 на новый IPv6, где IP-адресов будет намного больше. ТАСС – о том, что нужно знать об этом переходе и почувствуют ли изменения пользователи?

IP — это протоколы для передачи данных в интернете. Все компьютеры (смартфоны, планшеты и т.д.) связываются друг с другом по IP-адресам в этих протоколах. Проще, протокол — это как система телефонных номеров, а IP-адрес — как телефонный номер.

У протоколов есть версии, как, скажем, у операционных систем. IPv4 — не первая версия интернет-протокола, что понятно по ее номеру, но первые три были экспериментальными. Так, IPv4 стала первой массовой версией, которая была описана в 1978 году. Мы — владельцы обычных персональных компьютеров и прочих гаджетов — начали пользоваться и сейчас пользуемся, скорее всего, IPv4, а не IPv6.

IPv6 — это новая версия протокола (пятой не было — этот номер пропустили). Эта система придет на смену IPv4.

Ресурсы в нашем мире исчерпаемы — в том числе и в цифровой среде. В интернете тоже может что-то закончиться. В протоколе IPv4 уже закончились уникальные IP-адреса.

Протокол IPv4 устроен так, что количество адресов в нем ограничено и конечно — всего в нем было запланировано 4,3 млрд адресов. Сейчас организация RIPE NCC, которая распределяет адреса, выдает не новые, а те, которые ранее использовались, но были возвращены.

Посмотреть, сколько свободных и зарезервированных адресов осталось в протоколе IPv4, можно здесь.

Вообще, примерно с 2011 года специалисты начали популярно рассказывать о проблеме. Тогда прошел международный день IPv6 (World IPv6 Day). Это мероприятие по тестированию перехода глобального интернет-сообщества с IPv4 на IPv6.

«В протоколе IPv6 количество адресов тоже конечно, — говорит Андрей Воробьев, директор Координационного центра доменов .RU/.РФ. — Но их в миллиарды раз больше. Кто-то говорил, что можно раздать по несколько сотен тысяч IPv6-адресов каждому насекомому на планете. В обозримом будущем мы сможем не задумываться о такой проблеме, как то, что IP-адреса заканчиваются».

Нет, пользователи не должны заметить каких-либо изменений, потому что они получают конечную услугу — выход в интернет. То, как технически это организовано, — забота операторов связи. По данным представителей «Билайна», МТС, «Мегафона», опрошенных ТАСС, они уже подготовили или скоро начнут готовить инфраструктуру для перехода на IPv6.

Хотя трудности с использованием интернета могут возникнуть у пользователей очень старых гаджетов, признают в Координационном центре доменов .RU/.РФ.

«В 2012 году Apple представила iPhone 5 и потребовала от разработчиков приложений обязательную поддержку протокола IPv6, — объясняет Андрей Воробьев, директор Координационного центра доменов .RU/.РФ. — Примерно такие же изменения в политике появились у Google и китайских платформ в те же годы — плюс-минус пара лет. То есть 2011–2013 годы — это рубеж, когда производители и создатели программ начали создавать свои продукты с обязательной, а не опциональной поддержкой IPv6». Если ваш смартфон вышел раньше 2011–2013 года — не факт, что он сможет поддерживать новую версию протокола.

В МТС уточнили, что одна из основных проблем — поддержка IPv6 на конечных устройствах. По умолчанию в большей части смартфонов был выставлен IPv4 как протокол доступа в интернет. «Мы провели ряд мероприятий, которые позволили данную ситуацию изменить», — пояснили в пресс-службе. Сейчас доля IPv6-трафика в Сети превышает 30%, по данным компании, и продолжает расти. «После запуска IPv6 на мобильной сети потребность в public IPv4 для мобильных абонентов у нас снизилась. Мы планируем сокращать долю IPv4-адресов для мобильных абонентов по мере роста трафика IPv6».

На этот вопрос никто из экспертов не может ответить точно, но речь идет не о днях или месяцах, а о годах перехода. Так что не нужно прямо сейчас менять старый смартфон на новый из соображений, что он перестанет работать. Вероятно, когда гаджеты начнут сообщаться преимущественно в протоколе IPv6, устареют сегодняшние флагманы.

Анастасия Степанова

Ресурсы номеров

Мы отвечаем за глобальную координацию систем адресации Интернет-протокола, а также за автономную Системные номера, используемые для маршрутизации интернет-трафика.

В настоящее время активно используются два типа адресов интернет-протокола (IP): IP версии 4 (IPv4) и IP версия 6 (IPv6). IPv4 был первоначально развернут 1 января 1983 года и до сих пор остается наиболее часто используемой версией. Адреса IPv4 представляют собой 32-битные числа, часто выражаемые в виде 4 октетов в «десятичном формате с точками» (например, 192.0.2.53 ). Развертывание протокола IPv6 началось в 1999 году. Адреса IPv6 представляют собой 128-битные числа и обычно выражается с помощью шестнадцатеричных строк (например, 2001:0db8:582:ae33::29 ).

Адреса IPv4 и IPv6 обычно назначаются иерархическим образом. Пользователям назначаются IP-адреса Интернет-провайдеры (ISP).

Интернет-провайдеры получают выделение IP-адресов из локального интернет-реестра (LIR). или Национальный интернет-реестр (NIR), или из соответствующего регионального интернет-реестра (RIR):

Registry	Area Covered
AFRINIC	Africa Region
APNIC	Asia/Pacific Region
ARIN	Canada, USA, and some Caribbean Islands
LACNIC	Латинская Америка и некоторые Карибские острова
RIPE NCC	Европа, Ближний Восток и Центральная Азия

Наша основная роль в отношении IP-адресов заключается в выделении пулов нераспределенных адресов RIR в соответствии с их потребностями. как описано в глобальной политике и назначения протоколов документов, сделанные IETF. Когда RIR требует больше IP-адреса для выделения или присвоения в пределах своего региона мы делаем в РИР дополнительно.

Мы делаем не выделять непосредственно интернет-провайдерам или конечным пользователям, за исключением особых обстоятельств, таких как выделение многоадресные адреса или другие специфические потребности протокола.

Распределение IP-адресов

Интернет-протокол версии 4 (IPv4)

Адресное пространство IPv4
Назначение многоадресных адресов IPv4
Реестр адресов специального назначения IPv4
Реестр восстановленного адресного пространства IPv4
Реестр службы начальной загрузки для адресного пространства IPv4

Интернет-протокол версии 6 (IPv6)

Адресное пространство IPv6
Глобальные распределения одноадресной рассылки IPv6
Параметры IPv6 (параметры, описанные для IPv6, включая типы заголовков, коды действий и т. д.)
Распределение адресов IPv6 Anycast
Распределение многоадресных адресов IPv6
Назначение Sub-TLA IPv6 (УСТАРЕЛО)
Специальный реестр IANA IPv6
Реестр службы начальной загрузки для адресного пространства IPv6
Объявление о всемирном развертывании IPv6 (14 июля 1999 г. )
Сравнительный обзор политик RIR

Распределение номеров автономных систем

Номера автономных систем
Присвоение номеров AS специального назначения
Реестр служб начальной загрузки для пространства номеров AS

Процедуры

Процедура запроса ресурса номера Интернета

Создание регионального интернет-реестра

Критерии создания новых региональных интернет-реестров (ICP-2) (4 июня 2001 г.)
Отчет IANA о признании LACNIC региональным интернет-регистратором (7 ноября 2002 г.)
Отчет IANA о признании AfriNIC региональным интернет-регистратором (8 апреля 2005 г.)

Техническая документация

RFC 4632 — Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR): план назначения и агрегации интернет-адресов
RFC 1918 — Распределение адресов для частных интернетов
RFC 5737 — Блоки адресов IPv4 зарезервированы для документации
RFC 4291 — Архитектура адресации Интернет-протокола версии 6 (IPv6)
RFC 3587 — Формат глобального индивидуального адреса IPv6
RFC 6177 — Назначение адресов IPv6 конечным узлам
RFC 6890 — Реестры IP-адресов специального назначения
RFC 7020 — Система реестра номеров Интернета
RFC 7249 — Реестры номеров Интернета

Локально обслуживаемые зоны DNS

IP-адрес по странам 2022

Каждый компьютер или другое устройство с выходом в Интернет (умный телевизор, мобильный телефон, веб-сервер и т. д.) в сети должен иметь уникальный идентификатор. Большинство устройств и сетей взаимодействуют с использованием протокола TCP/IP, в котором каждое устройство идентифицируется с помощью числовой метки, известной как адрес интернет-протокола, обычно называемый IP-адресом. IP-адреса могут быть либо статическими, то есть устройство всегда имеет один и тот же IP-адрес; или динамический, что означает, что IP-адрес может время от времени меняться, например, когда устройство выключается и перезагружается. IP-адреса также можно использовать повторно, то есть, если устройству больше не требуется доступ к сети, его IP-адрес можно переназначить другому устройству.

Топ-10 стран с наибольшим количеством IP-адресов (IPv4):*

США — 1 541 605 760
Китай — 330 321 408
Япония — 202 183 168
Великобритания — 123 500 144
Германия — 188 132 104
Южная Корея — 112 239 104
Франция — 95 078 032
Канада — 79 989 760
Италия — 50 999 712
Бразилия — 48 572 160

*Полные данные о количестве IPv4-адресов в каждой стране см. в таблице, следующей за этим текстом.

Типы IP-адресов: IPv4 и IPv6 определены и дифференцированы

Текущие IP-адреса соответствуют одному из двух стандартов: IP версии 4 (IPv4) или IP версии 6 (IPv6). IPv4, оригинальный IP-протокол Интернета, использует 32 двоичных бита для создания единого уникального адреса, который выражается четырьмя числами в диапазоне от 0 до 255, разделенными десятичными знаками. Например: 104.221.95.92.

Для сравнения, более новый и сложный стандарт IPv6 использует 128 двоичных битов для создания единого уникального адреса, который выражается восемью группами шестнадцатеричных чисел (которые включают не только числа 0-9но буквы AF), каждая из которых находится в диапазоне от 0 до FFFF и разделена двоеточием. Например: 2001:23F5:B415:2F61:02A2:8C4B:A375:8149.

Почему существует два типа IP-адресов?

IP-адреса уникальны и имеют фиксированную длину. Из-за этих ограничений количество возможных IP-адресов, которые могут существовать, ограничено. Существует 4 294 967 296 (почти 4,3 миллиарда) IPv4-адресов, 600 миллионов из которых зарезервированы и не могут использоваться для общедоступной маршрутизации. Это ограничение не вызывало особого беспокойства в первые дни существования Интернета из-за огромного количества доступных адресов IPv4. Однако рост Интернета и распространение устройств с выходом в Интернет в последующие десятилетия ясно показали, что в конечном итоге даже четырех миллиардов IP-адресов будет слишком мало.

Чтобы предотвратить надвигающуюся нехватку адресов IPv4, было сформулировано несколько новых технологий, включая трансляцию сетевых адресов (NAT) и бесклассовую междоменную маршрутизацию (CIDR). Окончательное решение пришло с запуском IPv6. В то время как IPv4 был 32-битным протоколом, ограниченным чуть менее 4,3 миллиардами адресов (2 в степени 32), IPv6 — это 128-битный протокол с почти 340 ундециллионами возможных адресов (2 в степени 128), функционально бесконечный запас .

Сети IPv4 и IPv6 несовместимы друг с другом. Это означает, например, что сотовый телефон с адресом IPv4 не может получить доступ к веб-сайту, хранящемуся на веб-сервере, который использует только IPv6. Однако подавляющее большинство современных устройств и операционных систем могут подключаться к Интернету по любому протоколу. В настоящее время IPv4 по-прежнему является доминирующим протоколом благодаря постоянной поддержке на уровне устройств и наличию более 4 миллиардов уже выделенных адресов IPv4. Однако ожидается, что IPv6 в какой-то момент обгонит его.

Распределение IP-адресов по странам по всему миру

Администрация адресного пространства Интернета (IANA) — это организация, отвечающая за распространение всех незарезервированных IP-адресов по всему миру. Этот процесс выполняется с использованием вложенной системы, в которой все более мелкие спутниковые агентства выделяют IP-адреса на все более мелкие территории. IANA выполняет первое распределение, распределяя IP-адреса по региональным интернет-регистратурам (RIR) в пяти обширных регионах (которые примерно соответствуют континентам)9. 0003

Региональные интернет-реестры проводят второй раунд распределения, распределяя IP-адреса в Национальный интернет-реестр (NIR) каждой отдельной страны. Затем NIR выделяют IP-адреса более мелким локальным интернет-реестрам (LIR), которые выделяют их поставщикам интернет-услуг (ISP), которые выделяют их отдельным пользователям и устройствам. Используемые IP-адреса классифицируются как используемых . В странах, где отсутствуют местные реестры, национальные реестры распределяют ресурсы непосредственно среди интернет-провайдеров.

Глобальные регионы размещения интернет-провайдеров (все данные IANA 2022/09):

Регион	Покрываемая площадь	Адреса IPv6
		Выделено	В наличии	Зарезервировано	Используется
АФРИНИК	Африка	1 049 088	1 016 846	22 382	9 860
АПНИК	Южная Азия и Океания	1 066 993	838 810	129 485	98 698
АРИН	Северная Америка	2 099 712	1 393 318	636 344	70 050
ЛАКНИК	Центральная и Южная Америка	1 048 934	994 465	38 471	15 998
RIPE NCC	Европа и Северная/Центральная Азия, включая Ближний Восток	2 131 964	843 772	1 117 609	170 583

Количество адресов, выделенных для данной страны, не обязательно коррелирует с численностью населения этой страны. Скорее, это более тесно связано с потребностями каждой страны в IP-адресах. Как правило, страны с высокими доходами, более развитые или демонстрирующие высокий уровень инноваций и технического прогресса имеют более надежную интернет-инфраструктуру и большее количество интеллектуальных устройств, веб-сайтов и других интернет-предприятий, что приводит к большему потребность в IP-адресах, чем в странах с низким и средним уровнем доходов, которые все еще развиваются.

Страны с наибольшим (и наименьшим) распределением IPv4-адресов

Из более чем 4 миллиардов существующих IPv4-адресов 1 541 605 760 (около 35,9% от общего числа) выделены США. Это, безусловно, самое большое число, выделенное любой стране. Используя показатели населения за 2012 год (год после того, как IANA выделила окончательные адреса IPv4 различным региональным реестрам), это соответствует примерно 4911 IP-адресам на 1000 человек.

Китай занимает второе место по количеству адресов IPv4 — 330 321 408, что составляет около 7,7% от общего числа существующих. За Китаем следуют Япония с 202 183 168 и Великобритания с 123 500 144. Германия занимает пятое место по количеству IPv4-адресов — 118 132 104.

В Ватикане, с самым маленьким населением среди суверенных государств, имеется 17 920 адресов IPv4. Это соответствует 21 435 IP-адресам на 1000 человек (поскольку в Ватикане проживает менее 1000 жителей).

Что такое богоны?

В 4,294 миллиона существующих IPv4-адресов включены миллионы адресов bogon (сокращение от «фиктивных входов в систему»), которые представляют собой IP-адреса, которые либо неточны, либо еще не были назначены провайдером. Большинство интернет-провайдеров и брандмауэров отфильтровывают богоны, которые обычно создаются либо случайно из-за неправильной настройки сети, либо преднамеренно потенциальными хакерами.

Наконец, IP-адреса не следует путать с доменными именами, похожими, но разными идентификаторами, которые могут помочь определить страну происхождения веб-сайта.

IP-адреса по странам 2022

Идет загрузка. ..

IP-адреса по странам 2022

Хотя существующие адреса IPv4 могут быть повторно использованы на местном или национальном уровне, они не будут перераспределены в другие страны. В столбце % указан процент от общего глобального количества IPv4-адресов, выделенных каждой стране. | Адреса IPv6 распределяются в блоках «/32», которые могут включать тысячи, миллионы или миллиарды отдельных адресов в зависимости от того, как они реализованы. Таким образом, отображаемые суммы указывают на выделенные блоки, а не на отдельные адреса. | Показанные номера IPv6 представляют собой суммарные выделения из всех регионов вместе взятые. Например, Албания получила 510 выделений IPv6 от RIPE NCC, а также 1 от APNIC, всего 511 выделений. | Показанные общие количества адресов IPv6 включают только те блоки, которые были назначены NIR отдельных стран по состоянию на август 2022 года. Полное распределение IPv6 по регионам см. в таблице в основном тексте.

IP-адреса по странам 2022

Ресурсы номеров — Администрация адресного пространства Интернета
Адреса IPv6 и IPv6 — IPCisco
Список стран по распределению адресов IPv4 — Wiki
ИАНА | (ратифицировано 6 мая 2012 г.

Международная система ip адресов: Всё об IP адресах и о том, как с ними работать / Хабр