Каждый компьютер в сети имеет IP-адрес, по которому он может быть уникально идентифицирован и адресован. IP-адрес — это логический адрес уровня 3 (сетевой уровень). Этот адрес может меняться каждый раз при перезагрузке компьютера. Компьютер может иметь один IP-адрес в один момент времени и другой IP-адрес в другое время.
Протокол разрешения адресов (ARP)
Во время связи хосту необходим адрес уровня 2 (MAC) машины назначения, которая принадлежит тому же широковещательному домену или сети. MAC-адрес физически записывается в сетевую интерфейсную карту (NIC) машины и никогда не меняется.
С другой стороны, IP-адрес в открытом доступе редко изменяется. Если сетевой адаптер изменяется в случае какой-либо неисправности, MAC-адрес также изменяется. Таким образом, для связи уровня 2 требуется сопоставление между ними.
Чтобы узнать MAC-адрес удаленного хоста в домене широковещания, компьютер, желающий инициировать связь, отправляет широковещательное сообщение ARP, спрашивающее: «У кого есть этот IP-адрес?». Поскольку это широковещательная рассылка, все хосты в сегменте сети (широковещательный домен). ) получить этот пакет и обработать его. Пакет ARP содержит IP-адрес хоста назначения, с которым хост-отправитель хочет общаться. Когда хост получает ARP-пакет, предназначенный ему, он отвечает своим собственным MAC-адресом.
Как только хост получает MAC-адрес назначения, он может связываться с удаленным хостом, используя протокол связи уровня 2. Это сопоставление MAC-адреса и IP-адреса сохраняется в кэше ARP как отправляющего, так и принимающего хостов. В следующий раз, если им потребуется обмен данными, они могут напрямую обратиться к соответствующему кешу ARP.
Обратный ARP — это механизм, при котором хост знает MAC-адрес удаленного хоста, но для связи требуется знать IP-адрес.
Протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP)
ICMP — это протокол диагностики сети и сообщения об ошибках. ICMP принадлежит к комплекту протоколов IP и использует IP в качестве протокола-носителя. После создания пакета ICMP он инкапсулируется в пакет IP. Поскольку сам IP является ненадежным протоколом с максимальными усилиями, также как и ICMP.
Любые отзывы о сети отправляются обратно на исходный хост. Если в сети происходит какая-либо ошибка, об этом сообщается посредством ICMP. ICMP содержит десятки диагностических сообщений и сообщений об ошибках.
ICMP-echo и ICMP-echo-reply являются наиболее часто используемыми сообщениями ICMP для проверки достижимости сквозных хостов. Когда хост получает запрос ICMP-эхо, он обязан отправить обратно ответ ICMP-эхо. Если в транзитной сети возникнут какие-либо проблемы, ICMP сообщит об этой проблеме.
Интернет-протокол версии 4 (IPv4)
IPv4 — это 32-битная схема адресации, используемая в качестве механизма адресации хоста TCP / IP. IP-адресация позволяет каждому хосту в сети TCP / IP быть однозначно идентифицируемыми.
IPv4 обеспечивает иерархическую схему адресации, которая позволяет ему делить сеть на подсети, каждая с четко определенным числом хостов. IP-адреса делятся на множество категорий:
-
Класс A — он использует первый октет для сетевых адресов и последние три октета для адресации хоста
-
Класс B — он использует первые два октета для сетевых адресов и два последних для адресации хоста
-
Класс C — он использует первые три октета для сетевых адресов и последний для адресации хоста
-
Класс D — это обеспечивает плоскую схему IP-адресации в отличие от иерархической структуры для выше трех.
-
Класс E — используется как экспериментальный.
Класс A — он использует первый октет для сетевых адресов и последние три октета для адресации хоста
Класс B — он использует первые два октета для сетевых адресов и два последних для адресации хоста
Класс C — он использует первые три октета для сетевых адресов и последний для адресации хоста
Класс D — это обеспечивает плоскую схему IP-адресации в отличие от иерархической структуры для выше трех.
Класс E — используется как экспериментальный.
IPv4 также имеет четко определенные адресные пространства для использования в качестве частных адресов (не маршрутизируемых в Интернете) и общедоступных адресов (предоставляемых интернет-провайдерами и маршрутизируемых в Интернете).
Хотя IP не является надежным; он обеспечивает механизм «Best-Effort-Delivery».
Интернет-протокол версии 6 (IPv6)
Исчерпание адресов IPv4 привело к появлению версии 6 Интернет-протокола следующего поколения. IPv6 обращается к своим узлам с 128-битным адресом, обеспечивая достаточно адресного пространства для будущего использования на всей планете или за ее пределами.
IPv6 ввел адресацию Anycast, но удалил концепцию вещания. IPv6 позволяет устройствам самостоятельно получать адрес IPv6 и обмениваться данными внутри этой подсети. Эта автоконфигурация устраняет зависимость серверов DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Таким образом, даже если DHCP-сервер в этой подсети не работает, узлы могут связываться друг с другом.
IPv6 предоставляет новую функцию мобильности IPv6. Машины с мобильным IPv6 могут перемещаться без необходимости менять свои IP-адреса.
IPv6 все еще находится на переходном этапе и, как ожидается, полностью заменит IPv4 в ближайшие годы. В настоящее время существует несколько сетей, работающих на IPv6. Есть несколько механизмов перехода, доступных для сетей с поддержкой IPv6, чтобы они могли легко говорить и перемещаться по разным сетям по IPv4. Это: