IP-адрес

IP-адрес (aй-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — уникальный идентификатор (адрес) устройства (обычно компьютера), подключённого к локальной сети или интернету.

IP-адрес представляет собой 32-битовое (по версии IPv4) или 128-битовое (по версии IPv6) двоичное число. Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса, а 10000000 00001010 00000010 00011110 — двоичная форма представления этого же адреса).

IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень протокола IP передаёт пакеты между сетями. IP-адрес назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. В случае изолированной сети её адрес может быть выбран администратором из специально зарезервированных для таких сетей блоков адресов (192.168.0.0/16, 172.16.0.0/12 или 10.0.0.0/8). Если же сеть должна работать как составная часть Интернета, то адрес сети выдаётся провайдером либо pегиональным интернет-регистратором (Regional Internet Registry, RIR). Согласно [1] существует пять RIR: ARIN, обслуживающий Северную Америку; APNIC, обслуживающий страны Юго-Восточной Азии; AfriNIC, обслуживающий страны Африки; LACNIC, обслуживающий страны Южной Америки и бассейна Карибского моря; и RIPE NCC, обслуживающий Европу, Центральную Азию, Ближний Восток. Региональные регистраторы получают номера автономных систем и большие блоки адресов у ICANN, а затем выдают номера автономных систем и блоки адресов меньшего размера локальным интернет-регистраторам (Local Internet Registries, LIR), обычно являющимся крупными провайдерами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Классы IP-адресов

Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая — к номеру узла, определяется значениями первых бит адреса. Значения этих бит являются также признаками того, к какому классу относится тот или иной IP-адрес.

На рисунке показана структура IP-адреса разных классов.

Первый байт адреса полностью определяет класс сети:

• A: (0000 0000 -- 0111 1111)₂ (0 -- 127)₁₀ мнемоника -- local network 127.0.0.0/8
• B: (1000 0000 -- 1011 1111)₂ (128 -- 191)₁₀
• C: (1100 0000 -- 1101 1111)₂ (192 -- 223)₁₀
• D: (1110 -- 1110 1111)₂ (224 -- 255)₁₀ мнемоника -- multicast 224.0.0.0/4

Безклассовая адресация

Со второй половины 90-х годов XX века классовая адресация повсеместно вытеснена бесклассовой адресацией, при которой количество адресов в сети определяется только и исключительно маской подсети.

Запись IP-адресов через косую черту (слэш)

Иногда встречается запись IP-адресов вида 10.96.0.0/11. Данный вид записи заменяет собой указание диапазона IP-адресов. Число после слэша означает количество единичных разрядов в маске подсети. Для приведённого примера маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11100000 00000000 00000000 или то же самое в десятичном виде: 255.224.0.0. 11 разрядов IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32-11=21 разрядов полного адреса - под локальный адрес в этой сети. Итого, 10.96.0.0/11 означает диапазон адресов от 10.96.0.0 до 10.127.255.255

Значение маски	1	2	3	4
1	128	0	0	0
2	192	0	0	0
3	224	0	0	0
4	240	0	0	0
5	248	0	0	0
6	252	0	0	0
7	254	0	0	0
8	255	0	0	0
9	255	128	0	0
...
32	255	255	255	255

Особые IP-адреса

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

• eсли весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP;
• eсли в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;
• eсли все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);
• eсли в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, в сети 192.190.21.0 с маской 255.255.255.0 пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам этой сети. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

Динамические IP-адреса

IP-адрес называют динамическим, если он назначается автоматически при подключении устройства к сети и используется в течение ограниченного промежутка времени, как правило, до завершения сеанса подключения.

Для получения IP-адреса клиент может использовать один из следующих протоколов:

• DHCP (RFC 2131) — наиболее распространённый протокол настройки сетевых параметров.
• BOOTP (RFC 951) — простой протокол настройки сетевого адреса, обычно используется для бездисковых станций.
• IPCP (RFC 1332) в рамках протокола PPP (RFC 1661).
• Zeroconf (RFC 3927) — протокол настройки сетевого адреса, определения имени, поиск служб.

Useful tables

Class ranges

The address ranges used for each class are given in the following table, in the standard dotted decimal notation.

Class	Leading bits	Start	End	CIDR equivalent	Default subnet mask
Class A	0	0.0.0.0	127.255.255.255	/8	255.0.0.0
Class B	10	128.0.0.0	191.255.255.255	/16	255.255.0.0
Class C	110	192.0.0.0	223.255.255.255	/24	255.255.255.0
Class D (multicast)	1110	224.0.0.0	239.255.255.255	/4	not defined
Class E (reserved)	1111	240.0.0.0	255.255.255.255	/4	not defined

Special ranges

Some addresses are reserved for special uses (RFC 3330).

Addresses	CIDR Equivalent	Purpose	RFC	Class	Total # of addresses
0.0.0.0 - 0.255.255.255	0.0.0.0/8	Zero Addresses	RFC 1700	A	16,777,216
10.0.0.0 - 10.255.255.255	10.0.0.0/8	Private IP addresses	RFC 1918	A	16,777,216
127.0.0.0 - 127.255.255.255	127.0.0.0/8	Localhost Loopback Address	RFC 1700	A	16,777,216
169.254.0.0 - 169.254.255.255	169.254.0.0/16	Zeroconf / APIPA	RFC 3330	B	65,536
172.16.0.0 - 172.31.255.255	172.16.0.0/12	Private IP addresses	RFC 1918	B	1,048,576
192.0.2.0 - 192.0.2.255	192.0.2.0/24	Documentation and Examples	RFC 3330	C	256
192.88.99.0 - 192.88.99.255	192.88.99.0/24	IPv6 to IPv4 relay Anycast	RFC 3068	C	256
192.168.0.0 - 192.168.255.255	192.168.0.0/16	Private IP addresses	RFC 1918	C	65,536
198.18.0.0 - 198.19.255.255	198.18.0.0/15	Network Device Benchmark	RFC 2544	C	131,072
224.0.0.0 - 239.255.255.255	224.0.0.0/4	Multicast	RFC 3171	D	268,435,456
240.0.0.0 - 255.255.255.255	240.0.0.0/4	Reserved	RFC 1700, Fuller 240/4 space draft[1]	E	268,435,456

Bit-wise representation

In the following table:

• n indicates a binary slot used for network ID.
• H indicates a binary slot used for host ID.
• X indicates a binary slot (without specified purpose).

Class A
0.  0.  0.  0 = 00000000.00000000.00000000.00000000
127.255.255.255 = 01111111.11111111.11111111.11111111
               0nnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH
Class B
128.  0.  0.  0 = 10000000.00000000.00000000.00000000
191.255.255.255 = 10111111.11111111.11111111.11111111
               10nnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH.HHHHHHHH

Class C
192.  0.  0.  0 = 11000000.00000000.00000000.00000000
223.255.255.255 = 11011111.11111111.11111111.11111111
               110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.HHHHHHHH

Class D
224.  0.  0.  0 = 11100000.00000000.00000000.00000000
239.255.255.255 = 11101111.11111111.11111111.11111111
               1110XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX

Class E
240.  0.  0.  0 = 11110000.00000000.00000000.00000000
255.255.255.255 = 11111111.11111111.11111111.11111111
               1111XXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX.XXXXXXXX