كيف تعمل عناوين IP؟
كل جهاز متصل بجهاز كمبيوتر لوحي أو جهاز لوحي أو كاميرا أو أيًا كان يحتاج إلى معرف فريد حتى تتمكن الأجهزة الأخرى من معرفة كيفية الوصول إليه. في عالم شبكات TCP / IP ، هذا المعرّف هو عنوان بروتوكول الإنترنت (IP).
إذا كنت قد عملت مع أجهزة الكمبيوتر لأي فترة من الوقت ، فمن المحتمل أنك تعرضت لعناوين IP - تلك التسلسلات الرقمية التي تشبه 192.168.0.15. في معظم الأوقات ، لا يتعين علينا التعامل معها مباشرة ، نظرًا لأن أجهزتنا وشبكاتنا تهتم بهذه الأشياء من وراء الكواليس. عندما يكون علينا التعامل معهم ، غالباً ما نتبع التعليمات حول الأرقام التي يجب وضعها فيها. ولكن ، إذا كنت تريد أن تغوص أعمق قليلاً في ما تعنيه هذه الأرقام ، فهذه المقالة لك.
لماذا يجب أن تهتم؟ حسنًا ، إن فهم كيفية عمل عناوين IP أمر حيوي إذا كنت ترغب في استكشاف أخطاء استخدام شبكتك بشكل صحيح ، أو سبب عدم اتصال جهاز معين بالطريقة التي تتوقعها. وإذا احتجت في أي وقت إلى إعداد شيء أكثر تطوراً مثل استضافة خادم ألعاب أو خادم وسائط يمكن لأصدقائك من الإنترنت الاتصال به ، فستحتاج إلى معرفة شيء ما عن معالجة بروتوكول الإنترنت. بالاضافة الى ذلك ، انها رائعة.
ملاحظة: سنغطي أساسيات عناوين IP في هذه المقالة ، وهذا النوع من الأشياء التي يستخدمها الأشخاص الذين يستخدمون عناوين IP ، ولكنهم لم يفكروا كثيرًا في ذلك ، قد يرغبون في معرفة ذلك. لن نقوم بتغطية بعض الأشياء الأكثر تقدمًا ، أو مستوى احترافي ، مثل فئات IP ، والتوجيه بدون طبقات ، والشبكة الفرعية المخصصة ... ولكن سنشير إلى بعض المصادر لمزيد من القراءة بينما نتابع.
ما هو عنوان IP?
يقوم عنوان IP بشكل فريد بتعريف جهاز على الشبكة. لقد رأيت هذه العناوين من قبل ؛ يشبهون شيئًا مثل 192.168.1.34.
عنوان IP هو دائما مجموعة من أربعة أرقام من هذا القبيل. يمكن أن يتراوح كل رقم من 0 إلى 255. لذلك ، ينتقل نطاق عناوين IP الكامل من 0.0.0.0 إلى 255.255.255.255.
السبب في أن كل رقم يمكن أن يصل إلى 255 فقط هو أن كل رقم هو رقم ثنائي مكون من ثمانية أرقام (يسمى أحيانًا ثماني بتات). في ثماني بتات ، سيكون الرقم صفر 00000000 ، بينما يكون الرقم 255 هو 11111111 ، وهو العدد الأقصى الذي يمكن أن تصل إليه الثمانية. عنوان IP الذي ذكرناه من قبل (192.168.1.34) في الملف الثنائي سيبدو هكذا: 11000000.10101000.00000001.00100010.
تعمل أجهزة الكمبيوتر مع التنسيق الثنائي ، ولكن نحن البشر نجد أنه أسهل بكثير للعمل مع التنسيق العشري. ومع ذلك ، فإن معرفة أن العناوين عبارة عن أرقام ثنائية فعلاً ستساعدنا في فهم سبب عمل بعض الأشياء المحيطة بعناوين IP بالطريقة التي تعمل بها.
لا تقلق ، على الرغم من! لن نقوم بإلقاء الكثير من البيانات الثنائية أو الرياضيات عليك في هذا المقال ، لذا فقط تحمل معنا فترة أطول قليلاً.
الجزء الثاني من عنوان IP
يتكون عنوان IP الخاص بالجهاز بالفعل من جزئين منفصلين:
- عنوان الشبكة: معرف الشبكة هو جزء من عنوان IP يبدأ من اليسار الذي يحدد الشبكة المحددة التي يوجد عليها الجهاز. على الشبكة المنزلية النموذجية ، حيث يكون للجهاز عنوان IP 192.168.1.34 ، سيكون الجزء 192.168.1 من العنوان هو معرف الشبكة. من المعتاد ملء الجزء النهائي المفقود بصفر ، لذلك قد نقول إن معرف الشبكة الخاص بالجهاز هو 192.168.1.0.
- معرف المضيف: معرف المضيف هو جزء من عنوان IP لم يتم استخدامه بواسطة معرف الشبكة. فهو يحدد جهازًا محددًا (في عالم TCP / IP ، نسميه الأجهزة "hosts") على تلك الشبكة. استمرارًا على مثالنا على عنوان IP 192.168.1.34 ، سيكون رقم المضيف 34-معرف المضيف الفريد على الشبكة 192.168.1.0.
في شبكتك المنزلية ، قد ترى عدة أجهزة بها عنوان IP مثل 192.168.1.1 و 192.168.1.2 و 192.168.1 30 و 192.168.1.34. كل هذه الأجهزة فريدة من نوعها (مع هوية المضيفين 1 و 2 و 30 و 34 في هذه الحالة) على نفس الشبكة (مع معرف الشبكة 192.168.1.0).
لتصوير كل هذا أفضل قليلاً ، دعونا ننتقل إلى القياس. تشبه إلى حد كبير طريقة عمل عناوين الشوارع داخل المدينة. خذ عنوانًا مثل 2013 Paradise Street. يشبه اسم الشارع معرف الشبكة ، ورقم المنزل يشبه معرف المضيف. داخل مدينة ، لن يتم تسمية أي شارعين بنفس الاسم ، تمامًا كما لن يتم تسمية أيٍّ من معرّفات الشبكة على نفس الشبكة بنفس الاسم. في شارع معين ، كل رقم منزل فريد من نوعه ، تمامًا كما هو الحال تمامًا مثل كل أجهزة iD المضيف داخل معرف شبكة معين.
قناع الشبكة الفرعية
إذن ، كيف يحدد جهازك أي جزء من عنوان IP هو معرف الشبكة وأي جزء هو رقم تعريف المضيف؟ لذلك ، يستخدمون رقمًا ثانيًا ستراه دائمًا مع عنوان IP. يسمى هذا الرقم قناع الشبكة الفرعية.
على معظم الشبكات البسيطة (مثل تلك الموجودة في المنازل أو الشركات الصغيرة) ، سترى أقنعة الشبكة الفرعية مثل 255.255.255.0 ، حيث تكون الأرقام الأربعة إما 255 أو 0. يشير موضع التغييرات من 255 إلى 0 إلى التقسيم بين الشبكة ومعرف المضيف. في 255s "يخرج" معرف الشبكة من المعادلة.
ملاحظة: أقنعة الشبكة الفرعية الأساسية التي نعرضها هنا تُعرف باسم أقنعة الشبكة الفرعية الافتراضية. تصبح الأمور أكثر تعقيدًا من ذلك على الشبكات الأكبر. غالبًا ما يستخدم الأشخاص أقنعة الشبكة الفرعية المخصصة (حيث يتم وضع موضع الفاصل بين الأصفار والأزرار داخل ثماني بتات) لإنشاء شبكات فرعية متعددة على نفس الشبكة. هذا أبعد قليلاً عن نطاق هذه المقالة ، ولكن إذا كنت مهتمًا ، فإن Cisco لديها دليل جيد جدًا حول الشبكات الفرعية.
عنوان البوابة الافتراضية
بالإضافة إلى عنوان IP نفسه وقناع الشبكة الفرعية المقترن ، سترى أيضًا عنوان بوابة افتراضية مدرجًا مع معلومات عنونة IP. اعتمادًا على النظام الأساسي الذي تستخدمه ، قد يُطلق على هذا العنوان شيئًا مختلفًا. يطلق عليه أحيانًا "جهاز التوجيه" أو "عنوان جهاز التوجيه" أو "المسار الافتراضي" أو "العبارة" فقط. هو عنوان IP الافتراضي الذي يرسل إليه الجهاز بيانات الشبكة عندما يكون الغرض من هذه البيانات هو الانتقال إلى شبكة مختلفة (واحد بمعرف شبكة مختلف) عن الجهاز الذي يعمل عليه.
تم العثور على أبسط مثال على ذلك في شبكة منزلية نموذجية.
إذا كان لديك شبكة منزلية مزودة بأجهزة متعددة ، فمن المحتمل أن يكون لديك جهاز توجيه متصل بالإنترنت من خلال مودم. قد يكون هذا الموجه جهازًا منفصلاً ، أو قد يكون جزءًا من وحدة التحرير والسرد المودم / الموجه التي يوفرها مزود الإنترنت الخاص بك. يجلس جهاز التوجيه بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الموجودة على الشبكة الخاصة بك والأجهزة الأكثر عمومية على الإنترنت ، مرور (أو توجيه) حركة المرور ذهابًا وإيابًا.
لنفترض أنك أطلقت متصفحك وتوجه إلى www.howtogeek.com. يرسل جهاز الكمبيوتر الخاص بك طلبًا إلى عنوان IP الخاص بموقعنا. نظرًا لأن خوادمنا تعمل على الإنترنت بدلاً من الشبكة المنزلية ، يتم إرسال هذه الزيارات من جهاز الكمبيوتر إلى جهاز التوجيه (البوابة) ، ويقوم جهاز التوجيه الخاص بك بإعادة توجيه الطلب إلى الخادم الخاص بنا. يرسل الخادم المعلومات الصحيحة مرة أخرى إلى جهاز التوجيه الخاص بك ، والذي يقوم بتوجيه المعلومات مرة أخرى إلى الجهاز الذي طلبها ، وترى موقعنا المنبثق في متصفحك.
عادةً ، يتم تكوين أجهزة التوجيه بشكل افتراضي لجعل عنوان IP الخاص بها (عنوانها على الشبكة المحلية) هو معرف المضيف الأول. لذلك ، على سبيل المثال ، على شبكة منزلية تستخدم 192.168.1.0 لمعرّف الشبكة ، سيكون جهاز التوجيه عادة 192.168.1.1. بالطبع ، مثل معظم الأشياء ، يمكنك تكوين ذلك ليكون شيئا مختلفا إذا كنت تريد.
خوادم نظام أسماء النطاقات
هناك جزء واحد من المعلومات التي ستراها مخصصة بجانب عنوان IP الخاص بالجهاز وقناع الشبكة الفرعية وعنوان البوابة الافتراضية: عناوين واحد أو اثنين من خوادم نظام أسماء المجالات الافتراضية (DNS). نحن البشر نعمل بشكل أفضل مع الأسماء من العناوين العددية. إن كتابة www.howtogeek.com في شريط عناوين المتصفح الخاص بك أسهل بكثير من تذكر وكتابة عنوان IP الخاص بموقعنا.
يعمل نظام أسماء النطاقات DNS مثل دفتر الهاتف ، يبحث عن أشياء يمكن قراءتها على البشر مثل أسماء مواقع الويب ، وتحويلها إلى عناوين IP. يقوم DNS بذلك عن طريق تخزين كل هذه المعلومات على نظام من خوادم DNS المرتبطة عبر الإنترنت. تحتاج أجهزتك إلى معرفة عناوين خوادم DNS التي ترسل إليها طلبات البحث الخاصة بها.
على شبكة نمطية صغيرة أو منزلية ، تكون عناوين IP لملقم DNS غالبًا نفس عنوان البوابة الافتراضية. ترسل الأجهزة استعلامات DNS الخاصة بها إلى جهاز التوجيه الخاص بك ، ثم تقوم بإعادة توجيه الطلبات إلى خوادم DNS التي تم تكوين جهاز التوجيه من أجل استخدامها. بشكل افتراضي ، تكون هذه عادةً خوادم DNS التي يوفرها ISP الخاص بك ، ولكن يمكنك تغييرها لاستخدام خوادم DNS مختلفة إذا أردت. في بعض الأحيان ، قد يكون لديك نجاح أفضل باستخدام خوادم DNS التي تقدمها الجهات الخارجية ، مثل Google أو OpenDNS.
ما هو الفرق بين IPv4 و IPv6?
ربما تكون قد لاحظت أيضًا أثناء تصفح الإعدادات نوعًا مختلفًا من عناوين IP ، يسمى عنوان IPv6. أنواع عناوين IP التي تحدثنا عنها حتى الآن هي عناوين يستخدمها بروتوكول IP الإصدار 4 (IPv4) - a الذي تم تطويره في أواخر السبعينيات. وهي تستخدم 32 بتة ثنائية تحدثنا عنها (في أربع ثمانيات) لتوفير ما مجموعه 4.29 مليار عنوان فريد ممكن. على الرغم من أن هذا يبدو كثيرًا ، إلا أن جميع العناوين المتاحة للجمهور كانت مخصصة للشركات منذ فترة طويلة. العديد منها غير مستخدم ، ولكن يتم تعيينها وغير متوفرة للاستخدام العام.
في منتصف تسعينات القرن الماضي ، قلقًا بشأن النقص المحتمل في عناوين IP ، صمم فريق مهام هندسة الإنترنت (IETF) IPv6. يستخدم IPv6 عنوان 128 بت بدلاً من عنوان 32 بت من IPv4 ، لذلك يتم قياس العدد الإجمالي للعناوين الفريدة في عدم التكرار - عدد كبير بما يكفي من غير المحتمل أن ينفد.
بخلاف الترقيم العشري المنقط المستخدم في IPv4 ، يتم التعبير عن عناوين IPv6 على هيئة ثمانية مجموعات ، مقسومة على النقطتين. تحتوي كل مجموعة على أربعة أرقام سداسية عشرية تمثل 16 رقمًا ثنائيًا (لذا يشار إليها باسم hextet). قد يبدو عنوان IPv6 نموذجي كما يلي:
2601: 7c1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e
الشيء هو أن نقص عناوين IPv4 التي تسببت في كل المخاوف انتهى إلى حد كبير من خلال زيادة استخدام عناوين IP الخاصة خلف أجهزة التوجيه. أنشأ المزيد والمزيد من الأشخاص شبكاتهم الخاصة ، باستخدام عناوين IP الخاصة التي لم يتم كشفها علنًا.
لذا ، على الرغم من أن IPv6 لا يزال لاعبًا رئيسيًا وسيستمر هذا الانتقال ، فإنه لم يحدث كما كان متوقعًا على الأقل حتى الآن. إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد ، فراجع هذا التاريخ والجدول الزمني لـ IPv6.
كيف يمكن لجهاز الحصول على عنوان IP الخاص به?
الآن بعد أن تعرفت على أساسيات عمل عناوين IP ، دعنا نتحدث عن كيفية حصول الأجهزة على عناوين IP الخاصة بها في المقام الأول. يوجد بالفعل نوعان من تعيينات IP: ديناميكية وثابتة.
يتم تعيين عنوان IP ديناميكي تلقائيًا عندما يتصل الجهاز بشبكة. تستخدم الغالبية العظمى من الشبكات اليوم (بما في ذلك شبكتك المنزلية) شيئًا يسمى بروتوكول تكوين المضيف الديناميكي (DHCP) لتحقيق ذلك. يتم تضمين DHCP في جهاز التوجيه الخاص بك. عندما يتصل جهاز بالشبكة ، فإنه يرسل رسالة بث يطلب فيها عنوان IP. يعترض DHCP هذه الرسالة ، ثم يقوم بتعيين عنوان IP لهذا الجهاز من مجموعة من عناوين IP المتاحة.
هناك بعض نطاقات عناوين IP الخاصة التي ستستخدمها أجهزة التوجيه لهذا الغرض. ويعتمد ذلك على من قام بجعل الموجه أو كيف قمت بإعداد الأشياء بنفسك. تشتمل نطاقات IP الخاصة هذه على:
- 10.0.0.0 - 10.255.255.255: إذا كنت أحد عملاء Comcast / Xfinity ، فإن الموجه الذي يوفره مزود ISP يعيّن العناوين في هذا النطاق. يستخدم بعض مزودي خدمات الإنترنت الآخرين هذه العناوين أيضًا على أجهزة التوجيه الخاصة بهم ، كما تفعل Apple على أجهزة توجيه AirPort الخاصة بهم.
- 192.168.0.0 - 192.168.255.255: يتم إعداد معظم أجهزة التوجيه التجارية لتعيين عناوين IP في هذا النطاق. على سبيل المثال ، تستخدم معظم أجهزة توجيه Linksys شبكة 192.168.1.0 ، بينما تستخدم كل من D-Link و Netgear النطاق 198.168.0.0
- 172.16.0.0 - 172.16.255.255: ونادرا ما يستخدم هذا النطاق من قبل أي بائعين تجاريين.
- 169.254.0.0 - 169.254.255.255: هذا هو نطاق خاص يستخدمه بروتوكول يسمى "عنوان IP خاص تلقائي". إذا تم إعداد الكمبيوتر (أو أي جهاز آخر) لاسترداد عنوان IP الخاص به تلقائيًا ، ولكن لا يمكن العثور على خادم DHCP ، فإنه يعيّن نفسه عنوانًا في هذا النطاق. إذا رأيت أحد هذين العنوانين ، فإنه يخبرك أن جهازك لا يمكنه الوصول إلى خادم DHCP عندما يحين وقت الحصول على عنوان IP ، وقد يكون لديك مشكلة في الشبكة أو مشكلة في جهاز التوجيه الخاص بك.
الشيء المتعلق بالعناوين الديناميكية هو أنها يمكن أن تتغير في بعض الأحيان. تقوم خوادم DHCP بتأجير عناوين IP للأجهزة ، وعندما ترتفع هذه الإيجارات ، يجب أن تقوم الأجهزة بتجديد عقد الإيجار. في بعض الأحيان ، ستحصل الأجهزة على عنوان IP مختلف من مجموعة العناوين التي يمكن للخادم تعيينها.
في معظم الأوقات ، هذه ليست مشكلة كبيرة ، وكل شيء "سيعمل فقط". من حين لآخر ، قد ترغب في إعطاء عنوان IP لجهاز لا يتغير. على سبيل المثال ، ربما يكون لديك جهاز تحتاج إلى الوصول إليه يدويًا ، وتجد أنه من السهل تذكر عنوان IP بدلاً من اسم. أو ربما لديك بعض التطبيقات التي لا يمكنها الاتصال إلا بأجهزة الشبكة باستخدام عنوان IP الخاص بها.
في هذه الحالات ، يمكنك تعيين عنوان IP ثابت لهذه الأجهزة. هناك عدة طرق للقيام بذلك. يمكنك تكوين الجهاز يدويًا باستخدام عنوان IP ثابت بنفسك ، على الرغم من أن ذلك قد يكون أحيانًا غير مرغوب فيه. أما الحل الآخر الأكثر أناقة فهو تكوين الموجّه لتعيين عناوين IP ثابتة لأجهزة معينة أثناء ما يكون عادةً تعيين ديناميكي بواسطة خادم DHCP. بهذه الطريقة ، لا يتغير عنوان IP أبداً ، لكنك لا تقاطع عملية DHCP التي تبقي كل شيء يعمل بسلاسة.
