آدرس IP (آدرس پروتکل اینترنت) یک نمایش عددی است که به طور منحصر به فرد یک رابط خاص را در شبکه شناسایی می کند.
آدرس ها در IPv4، به صورت 32 بیتی هستند. این اجازه می دهد تا حداکثر 4,294,967,296 (2 به توان 32) آدرس منحصر به فرد ایجاد شود. آدرس‌ها در IPv6 به صورت 128 بیتی هستند که امکان ایجاد 2 به توان 128 آدرس‌های منحصربه‌فرد را فراهم می‌کند. کل مجموعه آدرس قابل استفاده هر دو نسخه با آدرس های رزرو شده مختلف و ملاحظات دیگر کاهش می یابد.
آدرس‌های IP اعداد باینری هستند اما معمولاً به صورت اعشاری (IPv4) یا هگزا دسیمال (IPv6) بیان می‌شوند تا خواندن و استفاده از آنها برای انسان آسان‌تر شود.
IP مخفف Internet Protocol است و مجموعه ای از استانداردها و الزامات را برای ایجاد و انتقال بسته های داده یا دیتاگرام در سراسر شبکه ها توصیف می کند. پروتکل اینترنت (IP) بخشی از لایه اینترنت مجموعه پروتکل اینترنت است. در مدل OSI، IP بخشی از لایه شبکه در نظر گرفته می شود. IP به طور سنتی در ارتباط با یک پروتکل سطح بالاتر، به ویژه TCP استفاده می شود. استاندارد IP توسط RFC 791 کنترل می شود.
IP برای کار روی یک شبکه پویا طراحی شده است. این بدان معناست که IP باید بدون دایرکتوری مرکزی یا مانیتور کار کند و نمی تواند به پیوندها یا گره های خاص موجود تکیه کند. IP یک پروتکل بدون اتصال است که دیتاگرام گرا است، بنابراین هر بسته باید حاوی آدرس IP مبدا، آدرس IP مقصد و سایر داده ها در هدر باشد تا با موفقیت تحویل داده شود.
در مجموع، این عوامل IP را به یک پروتکل تحویل قابل اعتماد تبدیل می کند. تصحیح خطا به جای آن توسط پروتکل های سطح بالا انجام می شود. این پروتکل ها عبارتند از TCP که یک پروتکل اتصال گرا و UDP که یک پروتکل بدون اتصال است.
بیشتر ترافیک اینترنت TCP/IP است.
امروزه دو نسخه IP وجود دارد، IPv4 و IPv6. پروتکل اصلی IPv4 هنوز هم در اینترنت و هم در بسیاری از شبکه های شرکتی استفاده می شود. با این حال، پروتکل IPv4 فقط برای 232 آدرس مجاز است. این، همراه با نحوه تخصیص آدرس‌ها، منجر به وضعیتی شد که آدرس‌های منحصربه‌فرد کافی برای همه دستگاه‌های متصل به اینترنت وجود نخواهد داشت.
IPv6 توسط گروه ضربت مهندسی اینترنت (IETF) توسعه داده شد و در سال 1998 رسمیت یافت. این ارتقا به طور قابل ملاحظه ای فضای آدرس موجود را افزایش داد و اجازه 2 به توان 128 آدرس را داد. علاوه بر این، تغییراتی برای بهبود کارایی هدرهای بسته IP و همچنین بهبودهایی در مسیریابی و امنیت وجود داشت.
آدرس‌های IPv4 در واقع اعداد باینری 32 بیتی هستند که از دو آدرس فرعی (شناسه) ذکر شده در بالا تشکیل شده‌اند که به ترتیب شبکه و میزبان شبکه را با مرزی فرضی که این دو را از هم جدا می‌کند، شناسایی می‌کنند. به این ترتیب، یک آدرس IP معمولاً به صورت 4 ردیف 8 گانه اعداد از 0 تا 255 نشان داده می شود که به جای شکل باینری به صورت اعشاری نشان داده می شود.
به عنوان مثال، آدرس 168.212.226.204 نشان دهنده عدد باینری 32 بیتی 10101000.11010100.11100010.11001100 است.
عدد باینری مهم است زیرا تعیین می کند که آدرس IP متعلق به کدام کلاس از شبکه است. یک آدرس IPv4 معمولاً با نماد اعشاری نقطه‌دار بیان می‌شود و هر هشت بیت (هشت بیت) با عددی از یک تا 255 نشان داده می‌شود که هر کدام با یک نقطه از هم جدا می‌شوند. یک نمونه آدرس IPv4 به شکل زیر است:
192.168.17.43
آدرس های IPv4 از دو بخش تشکیل شده است. اعداد اول در آدرس شبکه را مشخص می کنند، در حالی که اعداد دوم میزبان خاص را مشخص می کنند. زیر شبکه ماسک (Subnet masks) مشخص می کند که کدام قسمت از یک آدرس قسمت شبکه است و کدام قسمت به میزبان خاص آدرس می دهد.
بسته ای با آدرس مقصد که در همان شبکه با آدرس مبدأ نباشد، به شبکه مناسب ارسال یا مسیریابی می شود. هنگامی که در شبکه صحیح قرار گرفت، قسمت میزبان آدرس تعیین می کند که بسته به کدام رابط تحویل داده شود.
یک آدرس IP واحد هم یک شبکه و هم یک رابط منحصر به فرد در آن شبکه را شناسایی می کند. ماسک زیر شبکه همچنین می تواند با نماد اعشاری نقطه چین نوشته شود و تعیین می کند که قسمت شبکه یک آدرس IP به کجا ختم می شود و قسمت میزبان آدرس شروع می شود.
وقتی به صورت باینری بیان می شود، هر بیتی که روی یک تنظیم می شود به این معنی است که بیت مربوطه در آدرس IP بخشی از آدرس شبکه است. تمام بیت های تنظیم شده روی صفر، بیت های مربوطه را در آدرس IP به عنوان بخشی از آدرس میزبان مشخص می کنند.
بیت هایی که زیرشبکه ماسک را علامت گذاری می کنند باید متوالی باشند. اکثر ماسک‌های زیر شبکه با 255 شروع می‌شوند و تا زمانی که ماسک شبکه به پایان برسد ادامه می‌یابد. ماسک زیر شبکه کلاس C برابر یا معادل 255.255.255.0 خواهد بود.
قبل از اینکه ماسک‌های فرعی با طول متغیر (با RFC-1519 در سال 1993 معرفی شدند) به شبکه‌هایی با هر اندازه‌ای اجازه می‌دادند بدون توجه به آدرس واقعی پیکربندی شوند، فضای آدرس IPv4 به پنج کلاس به شرح زیر تقسیم می‌شد:
| کلاس ها | منتهی شدن بیت ها |
اندازه شبکه فیلد بیت عددی |
اندازه استراحت میدان بیت |
تعداد شبکه ها |
تعداد آدرس ها در شبکه ها |
کل آدرس ها در کلاس |
آدرس پایه | آدرس نهایی |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Class A | 0 | 8 | 24 | 128 (27) | 16,777,216 (224) | 2,147,483,648 (231) | 0.0.0.0 | 127.255.255.255 |
| Class B | 10 | 16 | 16 | 16,384 (214) | 65,536 (216) | 1,073,741,824 (230) | 128.0.0.0 | 191.255.255.255 |
| Class C | 110 | 24 | 8 | 2,097,152 (221) | 256 (28) | 536,870,912 (229) | 192.0.0.0 | 223.255.255.255 |
| Class D (multicast) | 1110 | not defined | not defined | not defined | not defined | 268,435,456 (228) | 224.0.0.0 | 239.255.255.255 |
| Class E (reserved) | 1111 | not defined | not defined | not defined | not defined | 268,435,456 (228) | 240.0.0.0 | 255.255.255.255 |
در یک شبکه کلاس A، هشت بیت اول یا اولین اعشار نقطه‌گذاری شده، بخش شبکه آدرس است و قسمت باقیمانده آدرس، قسمت میزبان آدرس است. 128 شبکه کلاس A ممکن وجود دارد.
0.0.0.0 تا 127.0.0.0
با این حال، هر آدرسی که با 127. شروع شود یک آدرس حلقه بک در نظر گرفته می شود.
مثال برای آدرس IP کلاس A:
2.134.213.2
در یک شبکه کلاس B، 16 بیت اول بخش شبکه آدرس است. همه شبکه های کلاس B بیت اول خود را روی 1 و بیت دوم را روی 0 تنظیم می کنند. در نماد اعشاری نقطه چین، 128.0.0.0 تا 191.255.0.0 به عنوان شبکه های کلاس B می شود. 16384 شبکه کلاس B ممکن است.
مثال برای آدرس IP کلاس B:
135.58.24.17
در یک شبکه کلاس C، دو بیت اول روی 1 و بیت سوم روی 0 تنظیم می شود. این باعث می شود 24 بیت اول آدرس آدرس شبکه و بقیه به عنوان آدرس میزبان باشد. آدرس های شبکه کلاس C از 192.0.0.0 تا 223.255.255.0 متغیر است. بیش از 2 میلیون شبکه کلاس C ممکن وجود دارد.
مثال برای آدرس IP کلاس C:
192.168.178.1
آدرس های کلاس D برای برنامه های چندپخشی استفاده می شود. برخلاف کلاس های قبلی، کلاس D برای عملیات شبکه "عادی" استفاده نمی شود. آدرس‌های کلاس D سه بیت اول روی «1» و بیت چهارم روی «0» تنظیم شده‌اند. آدرس های کلاس D آدرس های شبکه 32 بیتی هستند، به این معنی که تمام مقادیر در محدوده 224.0.0.0 – 239.255.255.255 برای شناسایی منحصر به فرد گروه های چندپخشی استفاده می شود. هیچ آدرس میزبانی در فضای آدرس کلاس D وجود ندارد، زیرا همه میزبان های یک گروه آدرس IP گروه را برای اهداف گیرنده به اشتراک می گذارند.
مثال برای آدرس IP کلاس D:
227.21.6.173
شبکه های کلاس E با داشتن چهار بیت آدرس شبکه اول به صورت 1 تعریف می شوند. که آدرس هایی از 240.0.0.0 تا 255.255.255.255 را در بر می گیرد. در حالی که این کلاس رزرو شده است، استفاده از آن هرگز تعریف نشده است. در نتیجه، بیشتر پیاده‌سازی‌های شبکه، این آدرس‌ها را غیرقانونی یا تعریف‌نشده کنار می‌گذارند. استثنا 255.255.255.255 است که به عنوان آدرس پخش استفاده می شود.
مثال برای آدرس IP کلاس D:
243.164.89.28
نمای کلی: کلاس های آدرس IP و نمایش های بیتی
کلاس A
0. 0. 0. 0 = 00000000.00000000.00000000.00000000
127.255.255.255 = 01111111.11111111.11111111.11111111
0nnnnnn.ههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههههه
کلاس B
128. 0. 0. 0 = 10000000.00000000.00000000.00000000
191.255.255.255 = 10111111.11111111.11111111.11111111
10nnnnnn.nnnnnnn.HHHHHHHHHHHHHHHHH
کلاس C
192. 0. 0. 0 = 11000000.00000000.00000000.00000000
223.255.255.255 = 11011111.11111111.11111111.11111111
110nnnnn.nnnnnnn.nnnnnnn.HHHHHHHH
کلاس D
224. 0. 0. 0 = 11100000.00000000.00000000.00000000
239.255.255.255 = 11101111.11111111.11111111.11111111
1110XXXX.XXXXXXXXX.XXXXXXXXX.XXXXXXXXX
کلاس E
240. 0. 0. 0 = 11110000.00000000.00000000.00000000
255.255.255.255 = 11111111.11111111.11111111.11111111
1111XXXX.XXXXXXXXX.XXXXXXXXX.XXXXXXXXX
در فضای آدرس، شبکه های خاصی برای شبکه های خصوصی رزرو شده اند. بسته های این شبکه ها از طریق اینترنت عمومی هدایت نمی شوند. این روشی را برای شبکه های خصوصی فراهم می کند تا از آدرس های IP داخلی بدون تداخل با شبکه های دیگر استفاده کنند. شبکه های خصوصی هستند
10.0.0.1 - 10.255.255.255
172.16.0.0 - 172.31.255.255
192.168.0.0 - 192.168.255.255
آدرس های IPv4 خاصی برای استفاده های خاص کنار گذاشته شده اند:
127.0.0.0 آدرس Loopback (رابط خود میزبان)
224.0.0.0 IP Multicast
255.255.255.255 پخش (ارسال شده به تمام رابط های موجود در شبکه)
مشخصات اولیه IPv4 برای شبکه دارپا طراحی شده بود که در نهایت به اینترنت تبدیل شد. در اصل یک شبکه آزمایشی بود، هیچ کس به این فکر نکرد که در آینده به چند آدرس ممکن است نیاز باشد. در آن زمان، 232 آدرس (4.3 میلیارد) مطمئنا کافی در نظر گرفته شد. با این حال، با گذشت زمان، آشکار شد که همانطور که در حال حاضر پیاده‌سازی می‌شود، فضای آدرس IPv4 برای یک اینترنت جهانی با دستگاه‌های متصل متعدد برای هر نفر به اندازه کافی بزرگ نخواهد بود. آخرین بلوک های آدرس سطح بالا در سال 2011 اختصاص داده شد.
برای جلوگیری از مشکل ظاهرا تکراری در فناوری، جایی که محدودیت مشخصات در آن زمان بیش از حد کافی به نظر می رسد، اما به ناچار بسیار کوچک می شود، طراحان IPv6 فضای آدرس عظیمی را برای IPv6 ایجاد کردند. اندازه آدرس از 32 بیت در IPv4 به 128 بیت در IPv6 افزایش یافت.
IPv6 دارای محدودیت نظری 3.4 x 1038 آدرس است. این بیش از 340 آدرس undecilion است که طبق گزارش‌ها برای اختصاص یک آدرس به هر اتم روی سطح زمین کافی است.
آدرس‌های IPv6 با هشت مجموعه از چهار رقم هگزا دسیمال نشان داده می‌شوند و هر مجموعه از اعداد با یک دو نقطه از هم جدا می‌شوند. یک نمونه آدرس IPv6 به شکل زیر است:
2DAB:FFFF:0000:3EAE:01AA:00FF:DD72:2C4A
با توجه به طولانی بودن آدرس های IPv6، قراردادهایی وجود دارد که مخفف آنها را مجاز می کند. ابتدا، صفرهای اول از هر گروهی از اعداد ممکن است حذف شوند. برای مثال، :0033: را می توان به صورت :33 نوشت:
دوم، هر بخش متوالی صفر را می توان با دو نقطه نشان داد. این کار فقط یک بار در هر آدرسی قابل انجام است. تعداد بخش های حذف شده با استفاده از این مخفف می تواند به عنوان تعداد مورد نیاز برای بازگرداندن آدرس به هشت بخش تعیین شود. به عنوان مثال، 2DAB::DD72:2C4A باید پنج بخش صفر به جای دو نقطه اضافه شود.
(2DAB:0000:0000:0000:0000:0000:DD72:2C4A)
0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001
ممکن است به صورت اختصاری ::1 باشد.
مانند IPv4 بلوک های آدرس خاصی برای شبکه های خصوصی رزرو شده اند. این آدرس ها از طریق اینترنت عمومی هدایت نمی شوند. در IPv6، آدرس های خصوصی را آدرس های محلی منحصر به فرد (ULA) می نامند. آدرس های بلوک FC00:: /7 نادیده گرفته می شوند و به طور پیش فرض مسیریابی نمی شوند.
