آشنایی با مفاهیم اینترنت پروتکل (IP)

معنی پروتکل به زبان ساده

در کل مجموعه قوانینی که تعیین می کند چگونه دو کامپیوتر درون شبکه با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند مانند : IP  و TCP
به عنوان مثال ما می خواهیم یک سرویس FTP راه اندازی کنیم ، به معنای File Transfer protocol و همینطور که مشخص است این سرویس در جهت انتقال اطلاعات فعالیت دارد، هم اکنون ما می خواهیم برای انتقال اطلاعات از این طریق یک سری سیاست و استاندارد تدوین نماییم که کاربران این سیستم طبق این چارچوب از سرویس FTP به این قوانین و سیاست هایی که ما برای سرویس خود وضع نموده ایم پروتکل گفته می شود .
پروتکل ها یک سری قوانین، اصول ها و چارچوب هایی است که تعیین می کند یک عمل جزء چه گروه و شاخصه ای قرار می گیرد و از چه سیاست هایی پیروی می کند.

همانند این است که شما به یک کشور خارجی سفر نمایید؛ هنگامی که می خواهید با مردم آن کشور یا شهر ارتباط برقرار کنید یکی از قوانین این است که میبایست زبان رسمی آن کشور را بلد باشید و پس از آن نیز باید از قوانین و استاندارد های آن کشور پیروی نمایید. پروتکل نیز مجموعه ای از قوانین برای ارتباط رایانه ها با یکدیگر و ارتباط رایانه ها با یک شبکه داخلی یا خارجی است.

پروتکل اینترنت یا IP مخفف (Internet Protocol) از مهم‌ترین پروتکل‌های فعلی شبکه‌های کامپیوتری و یکی از پروتکل‌های بنیادی اینترنت است. پروتکل اینترنت یا آی‌پی، آدرس مقصد بسته‌های داده را تعیین و بسته‌ها را از مبدا تا مقصد مسیریابی می‌کند.

پروتکل اینترنت (IP) چیست و چگونه کار می‌کند؟

 پروتکل اینترنت (IP: Internet Protocol) شیوه‌ای استاندارد برای ارسال و مسیریابی بسته‌های داده در شبکه‌های کامپیوتری است و این کار را با استفاده از آدرس‌های آی‌پی (IP address) انجام می‌دهد. آدرس آی‌پی، شناسه منحصربه‌فردی است که هویت هر یک از کامپیوترها یا دیگر تجهیزات (گره‌های) متصل به شبکه را مشخص می‌کند.  در شبکه‌های مبتنی بر پروتکل اینترنت (آی‌پی)، هر کامپیوتر یا دستگاه متصل به شبکه، یک آدرس آی‌پی (IP address) دارد که آن را از دیگر کامپیوترهای تحت شبکه متمایز می‌کند. وقتی داده‌ای روی اینترنت ارسال می‌شود، آن داده به قطعات کوچکی به نام بسته (packet) تبدیل می‌شود. بسته، حاوی آدرس آی‌پی فرستنده و نیز آدرس آی‌پی گیرنده است. وقتی بسته‌ها به مقصد می‌رسند، با کمک پروتکل دیگری موسوم به TCP، با ترتیب صحیح‌شان به هم می‌پیوندند و به‌شکل یک‌پارچه اولیه درمی‌آیند.

وظیفه پروتکل اینترنت (IP)

پروتکل اینترنت (IP)، بسته‌های داده را آدرس‌دهی و مسیریابی می‌کند. منظور از آدرس‌دهی، تعیین آدرس مقصد بسته‌ها و منظور از مسیریابی، ارسال بسته‌های داده براساس آدرس آی‌پی‌ آن‌ها از مبدا به مقصد در شبکه است. این کار معمولا توسط مسیریاب شبکه یا همان روتر صورت می‌پذیرد. روتر با بررسی آدرس آی‌پی مقصد، مقصد بعدی بسته را مشخص می‌کند. ممکن است بسته پیش از رسیدن به مقصد نهایی از چند روتر عبور کند که در این‌صورت، روترهای مذکور نیز همین فرآیند (بررسی آدرس مقصد و ارسال به مقصد بعدی بسته) را تکرار می‌کنند.

پروتکل اینترنت (IP) اهمیتی نمی‌دهد که آیا بسته‌ها به مقصد می‌رسند یا نه. این پروتکل حتی درباره اتصالات و شماره پورت‌ها نیز چیزی نمی‌داند. کار پروتکل اینترنت ارسال و مسیریابی بسته‌ها به‌سمت کامپیوتر یا مقصد بعدی است. از نظر پروتکل اینترنت، بسته‌های IP موجودیت‌های مستقلی هستند و لذا ترتیب صحیح این بسته‌ها برایش مهم نیست. پس ممکن است بسته‌ها به ترتیبی که ارسال شده‌اند، به مقصد نرسند. اطمینان یافتن از رسیدن بسته‌ها به مقصد و نیز مرتب‌سازی بسته‌ها براساس ترتیب صحیح‌شان، وظیفه پروتکل دیگری است که پروتکل کنترل انتقال یا (Transmission Control Protocol)TCP نام دارد.

آدرس‌ آی‌پی (IP address) چیست؟

پروتکل اینترنت برای تعیین آدرس‌ بسته‌های داده از شناسه منحصربه‌فردی موسوم به آدرس آی‌پی (IP address) استفاده می‌کند. در شبکه مبتنی بر پروتکل اینترنت، هر کامپیوتر یا وسیله الکترونیکی (مانند سرور، روتر و...) باید یک آدرس آی‌پی داشته باشد. آدرس آی‌پی، شناسه عددی منحصربه‌فردی است که هویت هر کامپیوتر و هر وسیله الکترونیکی تحت شبکه را مشخص می‌کند. آدرس آی‌پی می‌تواند ثابت (استاتیک) یا متغیر (داینامیک) باشد.

آدرس آی‌پی برای مسیریابی و ارسال بسته‌های  IP از مبدا به مقصد ضروری است. بدون آدرس‌ آی‌پی مشخص نمی‌شود که داده‌های کاربران (ایمیل‌ها، فایل‌ها و...) در اینترنت کجا باید ارسال شوند.

نسخه‌های پروتکل اینترنت IPv4 و IPv6 :

در حال حاضر، پروتکل اینترنت دو نسخه کاربردی دارد که یکی IPv4 و دیگری IPv6 است. البته IPv4 فعلا بسیار رایج‌تر از IPv6 است اما محدودیت‌های بیشتری دارد.

در نسخه چهارم پروتکل اینترنت (IPv4) هر آدرس آی‌پی، 32 بیتی است. با IPv4 می‌توان 4.3 میلیارد آدرس آی‌پی منحصربه‌فرد ساخت که تنها 3.7 میلیارد آدرس آن برای تجهیزات متصل به شبکه قابل استفاده است. بقیه آدرس‌ها برای کاربردهای خاصی رزرو شده‌اند. این تعداد آدرس برای پاسخگویی به کاربران و تجهیزاتی که پیوسته بر شمارشان در اینترنت افزوده می‌شود، کافی نیست. این محدودیت سبب شد تا نسخه ششم پروتکل اینترنت موسوم به IPv6 نیز ارائه شود. در IPV6 آدرس‌های آی‌پی 128 بیتی هستند. این نسخه از پروتکل اینترنت 340 آندسیلیون یعنی 340*1036آدرس آی‌پی می‌سازد که بسیار فراتر از نیازهای فعلی بشر است.

چالش اصلی بر سر راه گسترش استفاده از IPv6 پشتیبانی نکردن آن از نسخه قدیمی‌تر یعنی IPv4 است. شبکه‌های مبتنی بر IPv6 به‌صورت بومی با شبکه‌های مبتنی بر IPv4 سازگار نیستند.

ساختمان کلی آی پی به شکل زیر است:

X.W.Y.Z

آی پی آدرس از چهار Octet تشکیل یافته است و هر Octet یک عدد ۸bit میباشد یعنی   1Byte .

آی پی آدرس ورژن ۴ یک آدرس منحصر به فرد ۳۲bit میباشد.

هر Octet عددی بین ۰ تا ۲۵۵ را دارا خواهد بود.

شکل کلی یک Octet از نظر باینری:

وقتی همه ی مقادیر صفر باشد یعنی جدول زیر:

مقدار دسیمال برابر با صفر خواهد بود.

و وقتی همه ی مقادیر برابر یک باشد یعنی جدول زیر:

مقداره دسیمال برابر با ۲۵۵ خواهد بود.

یعنی مقادیر از ۰ شروع شده و با ۲۵۵ خاتمه پیدا خواهد کرد نه کم تر نه بیشتر.

کلاس‌های آدرس IP

آی پی آدرس کلاس های مختلفی دارد برای استفاده در شبکه های مختلف.

چگونگی تعیین کلاس آی پی آدرس:

اگر Octet اول عددی بین ۰ تا ۱۲۷ باشد کلاس A میباشد. (در شبکه های بزرگ استفاده میشوند)

اگر Octet اول عددی بین ۱۲۸ تا ۱۹۱ باشد کلاس B میباشد. (در شبکه های متوسط استفاده میشوند)

اگر Octet اول عددی بین ۱۹۲ تا ۲۲۳ باشد کلاس C میباشد. (در شبکه های کوچک استفاده میشوند)

این ها سه کلاس اصلی هستند. دو کلاس دیگر هم هست ولی حداکتر برای یک شبکه میتوان از کلاس C استفاده کرد و کلاس های D و E به اصطلاح کلاس های رزرو شده هستند و برای موارد آزمایشی و آموزشی استفاده میشوند.

رنج ۱۲۷.۰.۰.۱ تا رنج ۱۲۷.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵ یک رنج رزرو شده برای موارد عیب یابی است و به آن آدرس LOOPBACK گفته میشود و از این رنج در شبکه ها برای آدرس دهی استفاده نمیشوند. 

هر آدرس آی پی از دو قسمت تشکیل میشود: NetID و HostID

پارامتر Net IDمقداری است که در تمامی هاست های یک شبکه ثابت است.

پارامتر  HostID برای هر هاست در شبکه یک مقدار منحصر به فرد است.

یک مثال ساده برای بهتر تفهیم شدن نت آیدی و هاست آیدی:

مثلا برای آدرس پستی کسی که از  برای شخصی در تهران  نامه ای میفرستد آدرس میشود ایران تهران, خیابان جردن (نلسون ماندلا), بلوار ستاری, پلاک 75

یکی دیگر هم از  تبریز  مینویسد تهران, خیابان جردن (نلسون ماندلا), بلوار ستاری, پلاک 77

این دو آدرس فقط قسمت پلاک هایشان متفاوت است

قسمتی که در هر دو نامه ثابت است میشود NetID و قسمتی که شامل پلاک ها میشود که در هر آدرس متفاوت است HostID میشود.

از NetID میشود تشخیص داد که این هاست در کدام شبکه میباشد.

از  HostID میشود تشخیص داد که هاسته چندمه شبکه میباشد.

سوال اینجاست که چرا شبکه ها کلاس بندی شده اند. شما وقتی یک Octet به NetID و سه Octet به HostID داده میشود تعداد هاستی که می تواند آدرس دهی شود بیشتر میشود. چرا که در این کلاس نت ای دی ثابت است و هاست ایدی میتواند عددی بین ۰ تا ۲۵۵ در هر Octet باشد.

تعداد هاست های هر شبکه برابر است با   ۲n-۲   که در آن n تعداد بیت های HostID است.

در صورت وجود سوال در مورد این مقاله لطفاً از طریق دیدگاه های همین بخش با ما در ارتباط باشید.