Adres IP

Co to jest adres IP?

Adres IP (ang. IP address) to liczbowy identyfikator przypisywany interfejsowi sieciowemu, grupie interfejsów (np. broadcast, multicast) lub całej sieci komputerowej w protokole IP. Jego główną funkcją jest identyfikacja elementów sieci w warstwie trzeciej modelu OSI, zarówno w obrębie sieci lokalnej, jak i poza nią (tzw. adres publiczny).

Adres IP nie jest „numerem rejestracyjnym” komputera, ponieważ nie identyfikuje jednoznacznie konkretnego fizycznego urządzenia. Może on zmieniać się wielokrotnie (na przykład przy każdym połączeniu z Internetem), a także kilka urządzeń może korzystać z jednego publicznego adresu IP. Z kolei pojedynczy adapter sieciowy może mieć przypisane wiele adresów IP (tzw. IP aliasing). Ustalenie rzeczywistego adresu IP użytkownika, z którym następuje komunikacja w danym momencie, jest możliwe w systemach odpornych na tzw. IP spoofing (zob. man in the middle, zapora sieciowa, ettercap), na podstawie historycznych zapisów systemowych.

Wersja IPv4

W najczęściej stosowanej wersji czwartej (IPv4) adres IP zapisywany jest zazwyczaj w postaci czterech oktetów, przedstawianych w systemie dziesiętnym i oddzielanych kropkami. Rzadziej stosuje się zapis w systemie szesnastkowym lub dwójkowym (oddzielonymi dwukropkami lub spacjami). Każda z tych liczb mieści się w zakresie od 0 do 255.

IP w kontekście innych warstw modelu OSI

W odróżnieniu od adresu sprzętowego (MAC; warstwa druga modelu OSI), adres IP nie musi jednoznacznie identyfikować urządzenia ani w czasie, ani fizycznie (szczególnie, jeśli nie jest to adres publiczny, a adres podlegający translacji lub przydzielany dynamicznie). Protokół komunikacyjny IP działa w trzeciej warstwie modelu (warstwie sieciowej) niezależnie od rodzaju nośnika w warstwie pierwszej. Jest trasowalny (routowalny), co umożliwia trasowanie w warstwie trzeciej. Aby zapewnić prawidłową komunikację w tym protokole, konieczne jest przyporządkowanie adresów IP do interfejsów sieciowych urządzeń.

Komunikacja z warstwą łącza danych (drugą warstwą modelu) odbywa się zazwyczaj przy użyciu protokołów ARP i RARP. ARP informuje warstwę trzecią o adresie sprzętowym urządzenia, natomiast RARP umożliwia określenie adresu IP, znając adres sprzętowy.

Protokół IP jedynie lokalizuje interfejs lub grupę interfejsów sieciowych w danej sieci, nie zapewniając jednak poprawności transmisji danych. Współpraca z czwartą warstwą modelu OSI, która odpowiada za tę funkcjonalność, odbywa się m.in. za pomocą protokołu TCP. Dlatego powstał stos protokołów TCP/IP, który łączy m.in. te dwa protokoły.

Adresy IP są stosowane nie tylko w Internecie, ale również w lokalnych sieciach korzystających z TCP/IP. W przypadku dostępu do Internetu, adres jest przydzielany przez dostawcę usług internetowych, natomiast w sieciach lokalnych odpowiedzialność za poprawne przypisanie adresów leży zazwyczaj w gestii administratora.

Aby zapewnić jednoznaczność identyfikacji uczestników komunikacji, stosuje się system odwzorowania unikatowej nazwy symbolicznej na adresy IP (protokół DNS), co pozwala użytkownikom Internetu na łatwiejsze zapamiętywanie nazw. Na przykład adresowi 208.80.152.2 odpowiada interfejs sieciowy obsługujący serwis Wikipedii. Użytkownicy mogą korzystać z łatwiejszej do zapamiętania nazwy wikipedia.org, która jest tłumaczona na adres IP przez serwery DNS (w warstwach piątej, szóstej i siódmej modelu OSI, znanych jako sesji, prezentacji i aplikacji).

Rodzaje adresów IP

Od 1977 roku w Internecie stosowane są adresy IP w wersji czwartej, IPv4. Zwiększone zapotrzebowanie na adresy IPv4 doprowadziło do wyczerpania puli dostępnych adresów (w 2011 roku przewidywano, że w zależności od regionu nastąpi to w latach 2011-2016). W odpowiedzi na ten problem stworzono nową wersję protokołu – IPv6, której testy miały miejsce 8 czerwca 2011 roku. Adres IPv6 jest kodem alfanumerycznym składającym się z 8 grup po 4 znaki, oddzielonych dwukropkami. Każda grupa zawiera cyfry od 0 do 9 oraz litery od a do f, które odpowiadają liczbom od 10 do 15.

Piąta wersja, IPv5, która miała rozszerzyć możliwości IPv4, nie zdobyła popularności; jest bardziej znana pod nazwą Internet Stream Protocol (protokół strumieni internetowych), skracaną do ST.

Dynamiczne i statyczne adresy IP

Adresy IP przydzielane są na dwa główne sposoby: dynamicznie i statycznie. Dynamiczne adresy IP są przydzielane przez serwer DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) w sieci. Serwer DHCP zarządza pulą dostępnych adresów IP i tymczasowo przydziela je urządzeniom w sieci na żądanie. Gdy urządzenie opuszcza sieć lub wygasa czas jego przydzielonego adresu IP, serwer DHCP może przypisać ten adres innemu urządzeniu. Dynamiczne adresy IP są powszechnie stosowane w sieciach domowych i firmowych, ponieważ pozwalają na oszczędność dostępnych adresów IP.

Statyczne adresy IP są przypisywane ręcznie przez administratora sieci i nie zmieniają się automatycznie. Używa się ich dla urządzeń wymagających stałego adresu IP, takich jak serwery, drukarki sieciowe czy systemy monitoringu. Statyczne adresy IP ułatwiają zarządzanie siecią oraz dostęp do kluczowych zasobów, ale jednocześnie zwiększają ryzyko wyczerpania puli dostępnych adresów IP oraz wystąpienia konfliktów adresowych, jeśli nie są odpowiednio zarządzane.

Zapis adresów IP

Adresy IPv4 są 32-bitowymi liczbami całkowitymi. Na przykład adres serwisu działającego pod adresem wikipedia.org to liczba 3 494 942 722, która w zapisie szesnastkowym ma postać d0 50 98 02. W formie szesnastkowej adres zapisywany jest jako d0:50:98:02, co można łatwo przekształcić na bardziej przystępną formę dziesiętną, oddzielaną kropkami: 208.80.152.2 (każdą z liczb szesnastkowych zamienia się na jej dziesiętny odpowiednik w zakresie 0-255). Adresy IP w postaci dwójkowej są rzadko wykorzystywane, głównie do określenia maski sieci lub maski podsieci; powyższy adres w postaci dwójkowej to:

11010000 01010000 10011000 00000010.

Adresy IPv6 mają 128 bitów i są również zapisane w systemie szesnastkowym, zgodnie z specyfikacją Media:CIDR, która dotyczy również IPv4 (RFC1518, RFC1519, RFC1812). Przykładowy adres sieci IPv6 w takim zapisie wygląda następująco:

3ffe:0902:0012:0000:0000:0000:0000:0000/48,

gdzie /48 oznacza długość pierwszego prefiksu wyrażoną w bitach (człony adresu grupuje się po 16 bitów, oddzielając je dwukropkiem). Przyjmuje się, że najstarsze niewykorzystane bity danej sekcji są zerami (np. :: oznacza :0000:), co prowadzi do skróconej wersji adresu: 3ffe:902:12::/48. Adres IPv6 w zapisie dziesiętnym byłby cztery razy dłuższy i składałby się z 16 liczb dziesiętnych w zakresie 0-255.

Zobacz też

wirtualny adres IP
adres prywatny
IP spoofing
podsiec
ping
voice over Internet Protocol
model TCP/IP

Przypisy

Bibliografia

JonJ. Postel JonJ., Internet Protocol, STD 5, RFC 791, IETF, wrzesień 1981, DOI: 10.17487/RFC0791, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).

P.P. Almquist P.P., Type of Service in the Internet Protocol Suite, RFC 1349, IETF, lipiec 1992, DOI: 10.17487/RFC1349, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).

V.V. Fuller V.V. i inni, Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation Strategy, RFC 1519, IETF, wrzesień 1993, DOI: 10.17487/RFC1519, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).

Y.Y. Rekhter Y.Y. i inni, Address Allocation for Private Internets, BCP 5, RFC 1918, IETF, luty 1996, DOI: 10.17487/RFC1918, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).

R.R. Hinden R.R., S.S. Deering S.S., IP Version 6 Addressing Architecture, RFC 2373, IETF, lipiec 1998, DOI: 10.17487/RFC2373, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).

R.R. Hinden R.R., S.S. Deering S.S., Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture, RFC 3513, IETF, kwiecień 2003, DOI: 10.17487/RFC3513, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).

R.R. Hinden R.R., S.S. Deering S.S., IP Version 6 Addressing Architecture, RFC 4291, IETF, luty 2006, DOI: 10.17487/RFC4291, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667 (ang.).