¶ Что такое IP и для чего он нужен?
IP адрес - это адрес устройства в сети, он используется для идентификации устройства с сети. Если объяснять проще, то представьте что ваше устройство это дом, а IP это его адрес. Допустим вам пришла посылка с OZON и она должна придти к вам курьером. Если у номер вашего дома будет совпадать с номером другого дома, то курьер просто не сможет доставить посылку на нужный адресат, так и с IP, он нужен чтоб не путать устройства в сети.
Кстати, IP - расшифровывается как Internet Protocol, правда никто его так не называет, самые распространенные названия это: айпишник, ипшник. АЙПИ, адрес, ип.
Существует несколько версий IP, самые популярные из них это IPv4 и IPv6 (Internet Protocol version 4 и Internet Protocol version 6) их непросто так определили в разные версии, между ними есть огромные отличия:
¶ IPv4
IPv4 (Internet Protocol version 4) — это первая версия протокола IP, которая была разработана в 1980-х годах. Это привычный для нас всех формат IP. Основные характеристики IPv4:
Формат адреса: IPv4-адрес состоит из 32 бит и обычно представляется в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками (например, 192.168.1.1). Каждое число может варьироваться от 0 до 255.
Количество адресов: В IPv4 существует около 4,3 миллиарда уникальных адресов 232. Это количество кажется большим, но с ростом числа устройств, подключенных к интернету, оно оказалось недостаточным.
Подсети: IPv4 поддерживает использование масок подсети, что позволяет разделять адресное пространство на более мелкие сети.
Проблемы: Из-за исчерпания адресов IPv4 возникли проблемы с выделением уникальных адресов для новых устройств.
Проблему исчерпания IP адресов 4 версии решил NAT, но о нем мы поговорим позже.
¶ IPv6
IPv6 (Internet Protocol version 6) — это новая версия протокола IP, разработанная для решения проблем, связанных с исчерпанием адресов IPv4. Основные характеристики IPv6:
Формат адреса: IPv6-адрес состоит из 128 бит и обычно представляется в виде восьми групп шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями (например, 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Это позволяет создать огромное количество уникальных адресов.
Количество адресов: В IPv6 существует 340 триллионов триллионов триллионов 2128 уникальных адресов, что обеспечивает практически неограниченное количество адресов для всех устройств в мире.
Упрощение конфигурации: IPv6 поддерживает автоматическую настройку адресов (stateless address autoconfiguration), что упрощает процесс подключения устройств к сети.
Безопасность: IPv6 изначально включает поддержку шифрования и аутентификации, что делает его более безопасным по сравнению с IPv4.
Совместимость: IPv6 не является прямой заменой IPv4, и оба протокола могут использоваться одновременно в переходный период. Это называется "двойной стек" (dual stack).
Основной проблемой почему сеть еще не перешла на IPv6 является стоимость и время. Если бы человечество не придумало NAT, то прогресс в сфере IT остановился бы примерно на 10 лет, так как это был бы очень трудоемкий и дорогой процесс. Но стоит отметить , что рано или поздно переход на IPv6 все равно произойдет.
¶ ARP
Ранее мы уже знакомились с MAC адресами и теперь познакомились с IP, поэтому можно обсудить ARP - это протокол, используемый в компьютерных сетях для определения физического адреса (MAC-адреса) устройства по его IP-адресу. Простыми словами, ARP помогает устройствам в локальной сети находить друг друга. Очень часто встречается такое понятие как ARP лист или ARP таблица, не стоит этого бояться, она выглядит так:
| IP Адрес | MAC адрес |
| 192.168.100.1 | FF:FF:FF:FF |
| 192.168.100.10 | EF:1D:8B:1F |
В разных устройствах она может содержать дополнительные поля, такие как HOSTNAME и другие, но основной вид везде примерно один и тот же.
¶ Как работает ARP:
Запрос ARP: Когда устройство (например, компьютер) хочет отправить данные другому устройству в локальной сети, оно сначала проверяет свою таблицу ARP, чтобы узнать, есть ли у него уже соответствующий MAC-адрес для нужного IP-адреса. Если адреса нет, устройство отправляет широковещательный запрос ARP (ARP request) в сеть. Этот запрос содержит IP-адрес, для которого нужно узнать MAC-адрес.
Ответ ARP: Все устройства в сети получают этот запрос, но только то устройство, у которого есть указанный IP-адрес, отвечает на запрос, отправляя свой MAC-адрес обратно (ARP reply).
Обновление таблицы ARP: Получив ответ, отправляющее устройство обновляет свою таблицу ARP, сохраняя соответствие между IP-адресом и MAC-адресом. Теперь оно может отправлять данные напрямую на нужное устройство.
¶ Зачем нужен ARP:
Локальная связь: ARP необходим для связи между устройствами в локальной сети (например, в домашней или офисной сети), где устройства используют IP-адреса для маршрутизации, но фактически передают данные по MAC-адресам.
Упрощение процесса: ARP автоматизирует процесс поиска MAC-адресов, что упрощает взаимодействие между устройствами в сети.