IP-osoite

Esimerkki

Oletetaan, että yksi ystävistämme haluaa tavata meidät, mutta hän ei tiedä osoitettamme. Hän kysyy osoitettamme, ja me annamme osoitteen 02, Vidyapuri Road, Supaul, Bihar, Intia. Kun hän on antanut osoitteen, hän voi helposti löytää osoitteemme. Samoin toimitaan internetissä. Jokaiselle verkolle annetaan osoite.

Kuka jakaa IP-osoitteen

IANA (Internet Assigned Numbers Authority) jakaa IP-osoitteen. IANA vastaa IP-osoitejärjestelmästä

Miltä IP-osoite näyttää

IP-osoite on pitkä binääriluku, joka koostuu ykkösistä ja nollista. IPv4-osoite on 32 binäärinumeroa (bittiä) pitkä. IPv6-osoite on 128 bittiä pitkä, mikä mahdollistaa paljon useampien IP-osoitteiden käytön. IP-osoitteet kirjoitetaan yleensä ihmiselle luettavaan muotoon, jossa 8 bittiä on ryhmitelty yhdeksi oktetiksi. IPv4-osoitteet kirjoitetaan yleensä neljän numeron ryhmänä. Kukin numero voi olla arvoltaan 0-255. IPv6-osoitteet kirjoitetaan kahdeksan heksadesimaaliluvun ryhmänä. Monet Ipv6-osoitteet sisältävät useita nollia. On olemassa erityissääntöjä, joiden mukaan näitä nollia ei tietyissä tapauksissa tarvitse kirjoittaa.

Julkiset ja yksityiset osoitteet

Tietyt IP-osoitteet voidaan määrittää vapaasti lähiverkossa. Koska ne eivät ole yksilöllisiä, niitä ei reititetä Internetissä. Vapaasti jaettavia osoitteita kutsutaan yksityisiksi IP-osoitteiksi, kun taas yksilöllisiä osoitteita kutsutaan julkisiksi osoitteiksi. Jotta yksityinen osoite voidaan reitittää, se on muunnettava julkiseksi osoitteeksi. Tätä prosessia, jossa yksityiset ja julkiset osoitteet muunnetaan toisistaan, kutsutaan verkko-osoitteiden muuntamiseksi eli NAT:ksi. Reitittimet ja palomuurit suorittavat usein myös tämän tehtävän.

Yhden tai useamman laitteen tavoittaminen

Osoitteita on kolmea eri tyyppiä:

• Unicast-osoitteet: Osoite on osoitettu yhdelle tietylle laitteelle. Tämä on yleisin tapaus, useimmat osoitteet ovat unicast-osoitteita.
• Broadcast-osoitteet: osoitetaan kaikille saman verkon tietokoneille. Joissakin tapauksissa tämä on hyödyllistä, esimerkiksi uuden osoitteen saamiseksi automaattisesti. Lähettäjä lähettää tiedot kerran, ja tiedon välittämiseen käytettävät laitteet tekevät tarvittaessa kopioita.
• Multicast-osoitteet: Tämä tapaus on samanlainen kuin edellä mainittu broadcast-tapaus: Jotkin laitteet ovat kiinnostuneita vastaanottamaan tiettyjä tietoja, ja verkko kopioi tiedot tarpeen mukaan. Suuri ero edellä mainittuun broadcast-tapaukseen on se, että kaikki broadcast-verkkoon liitetyt laitteet näkevät broadcast-verkon avulla lähetetyt tiedot. Monilähetysverkossa laitteiden on tilattava, jotta ne näkevät tietyn sisällön. Samassa verkossa olevat laitteet, joita ei ole tilattu, eivät näe sisältöä.

Uuden IP-osoitteen hankkiminen

On olemassa erilaisia tapoja saada uusi IP-osoite ja olla enää estämättä vandalismia. Yksi niistä on nimeltään Bootstrap Protocol (yleensä lyhennettynä BOOTP). Laite, joka tarvitsee uuden osoitteen, ei tiedä, missä verkossa se on, joten se käyttää IP-osoitetta, jossa on vain nollia (0.0.0.0), jonka se lähettää broadcastina nykyiseen verkkoon erityisellä portilla. Lisäksi se lähettää verkkokortin MAC-osoitteen ja neljän tavun satunnaisluvun. BOOTP-palvelin lähettää vastauksen, myös broadcastina, joka on osoitettu eri porttiin. Vastaus sisältää asiakkaan mac-osoitteen, satunnaisluvun ja asiakkaan IP-osoitteen. Kun asiakas vastaanottaa tiedot, se asettaa määritetyn osoitteen. Jos BOOTP-palvelin on konfiguroitu siten, se lähettää myös BOOTP-palvelimen IP-osoitteen ja isäntänimen, tiedoston nimen ja polun, joka on ladattava asiakkaan käynnistämistä varten (TFTP:n avulla), tai sen hakemiston nimen, joka asiakkaan on liitettävä NFS:n avulla.

DHCP laajentaa BOOTP:tä, ja sen avulla voidaan lähettää enemmän tietoja, kuten aikapalvelimen osoite tai reitityksessä hyödyllisiä tietoja.

Automaattisesti saadut IP-osoitteet voivat olla dynaamisia tai staattisia. Staattinen osoite tarkoittaa, että sama kone saa aina saman IP-osoitteen. Dynaamisissa osoitteissa laite saa seuraavan käyttämättömän osoitteen. Käytössä olevat dynaamiset osoitteet on tarkistettava aika ajoin. Jos niitä ei uusita, niitä voidaan käyttää muihin laitteisiin.

IP-versio 4

IPv4:ssä jokainen osoite koostuu neljästä 8-numeroisesta binääriluvusta, joita kutsutaan okteteiksi. IPv4-osoite on yhteensä 32 bittiä. Suurin luku, jonka voi muodostaa kahdeksalla tavallisella numerolla, on 99 999 999 999, mutta suurin luku, jonka voi muodostaa kahdeksalla binäärinumerolla, on 255 (1111111111 binäärinä), joten jokainen oktetti voi olla mikä tahansa luku välillä 0-255.

IPv4-osoite voi näyttää jotakuinkin tältä:

198.51.100.137

Jokainen oktetti muunnetaan desimaalimuotoonsa ja erotetaan pisteellä.

Myös kahteen eri loppunumeroon liittyy erityisiä merkityksiä. Yleensä loppunumero 0 tarkoittaa verkkoa (perusosoite) ja loppunumero 255 kaikkia kyseisen verkon isäntäkoneita (lähetysosoite). Samassa lähiverkossa olevat tietokoneet jakavat kolme neljästä numerosta. Tietokone voi olla useammassa kuin yhdessä verkossa. Sillä voi myös olla useita nimiä.

Julkiset/yksityiset osoitteet

IPv4:n ongelmana on, että siihen mahtuu vain 4,3 miljardia osoitetta, ja olemme käyttäneet ne melkein kaikki. Tämän viivästyttämiseksi luotiin NAT (Network Address Translation). Verkko-osoitteiden kääntämisessä verkko jakaa yhden julkisen IP-osoitteen ja antaa jokaiselle verkossa olevalle tietokoneelle yksityisen IP-osoitteen. Kaikki samassa talossa asuvat käyttävät samaa osoitetta, mutta posti voi olla tarkoitettu useille eri talossa asuville henkilöille.

Erityiset IP-osoitteet

Joitakin IP-osoitteita on varattu erityistarkoituksiin. Esimerkiksi osoitetta 127.0.0.1 kutsutaan Loopback-osoitteeksi, ja se palauttaa kaikki tähän osoitteeseen lähetetyt paketit takaisin ne lähettäneelle tietokoneelle, kuten lähettämällä sähköpostia itsellesi. Vaikka tämä ei ehkä vaikuta hyödylliseltä, sitä käytetään palvelimien testaamiseen.

Verkko

Se voi määritellä verkon luokan, jonka se tunnistaa.

Isäntäosa

Se voidaan määritellä siten, että se tunnistaa verkossa olevan isännän.

Staattinen IP-osoite

Se on pysyvä internet-osoite. Sitä ei voi muuttaa, joten se on määritettävä manuaalisesti. Sitä käytetään pienemmissä verkoissa kaikki palvelimet käyttävät staattisia IP-osoitteita. Se on yksinkertainen tapa kommunikoida.

Dynaaminen IP-osoite

(Dynaaminen tarkoittaa jatkuvasti muuttuvaa)

Se on väliaikainen internet-osoite. Sen määrittää DHCP-palvelin (Dynamic Host Configuration Protocol) tietystä IP-osoitealueesta.

IPv4-alaverkkojako

Jotta verkko toimisi nopeammin, se jaetaan aliverkkoihin. Tätä varten IP-osoite sisältää verkkotunnuksen, aliverkkotunnuksen ja isäntätunnuksen. Verkon, aliverkon ja isäntätunnusten koon määrittämiseen käytetään erityistä binäärilukua, jota kutsutaan aliverkkomaskiksi.

Alkuperäinen IPv4-verkko tuki vain 254 verkkoa, joten vuonna 1981 Internetin osoitemäärittely muutettiin luokkamuotoiseksi verkkoarkkitehtuuriksi. Luokkamuotoinen verkkorakenne mahdollisti suuremman määrän yksittäisiä verkkoja. IP-osoitteen kolme ensimmäistä bittiä määräsivät sen luokan. Normaalia tietokoneviestintää (Unicast) varten määriteltiin kolme luokkaa (A, B ja C). Verkkotunnuksen koko perustui IP-osoitteen luokkaan. Kukin luokka käytti enemmän oktetteja verkkotunnukseen, jolloin isäntätunnus pieneni ja mahdollisten isäntien määrä väheni.

Luokkakohtaiset verkot on korvattu luokattomalla verkkotunnusten välisellä reitityksellä (Classless Inter-Domain Routing, CIDR) vuodesta 1993 lähtien. CIDR tarjoaa myös verkko-osoitteen ja isäntäosoitteen. CIDR:ssä ei ole luokkia, joten verkko- ja isäntäosoitteiden koon ei tarvitse olla okteteissa.

IPv4-osoite CIDR-merkinnällä näyttää seuraavalta

192.168.0.14/24

Vinoviiva ja numero edustavat verkkotunnuksen käyttämien bittien määrää, tässä tapauksessa 24 eli 3 oktettia.

IP-versio 6

Koska IPv4 on vain 32-bittinen, käytettävissä olevien osoitteiden määrä loppuu pian. Tämän estämiseksi Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) -niminen järjestö loi IP Version 6:n (IPv6), joka korvaa IPv4:n lopulta.

IP-versio 6 käyttää 16 oktettia eli yhteensä 128 bittiä. IPv6:n oktetit kirjoitetaan heksadesimaalimuodossa ja erotetaan kaksoispisteillä (:). IPv6-osoite voi näyttää seuraavalta:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

IPv6-osoite voi olla pitkä, mikä voi johtaa virheisiin, kun se kirjoitetaan tietokoneeseen tai kirjoitetaan ylös. IPv6-osoite voidaan lyhentää kahdella tavalla jättämättä mitään pois:

• Johtavat nollat voidaan jättää pois: 2001:0db8:00b8:0008:0000:0000:0000:0001 becomes 2001:db8:b8:8:0:0:0:1
• Mikä tahansa määrä peräkkäisiä, nollanumerottomia "kappaleita" voidaan pakata yksinkertaisesti ::. Tämä voidaan tehdä vain kerran samassa osoitteessa: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 voitaisiin kirjoittaa muodossa 2001:db8::1.

DNS

DNS tarkoittaa verkkotunnusjärjestelmää

Sitä kutsutaan myös palvelupalvelimeksi. Se perustuu asiakaspalvelinverkkoarkkitehtuuriin. Se sisältää tietokannan julkisista IP-osoitteista. DNS on kuin puhelinluettelo.

Muut versiot

IPv4:ää edeltävät versiot olivat kokeiluluonteisia, eikä niitä koskaan käytetty laajalti. Versiota 5 käytettiin yksinomaan Internet Stream Protocol -protokollaan, jota ei myöskään koskaan käytetty laajasti.