Какие свойства протокола интернета версии 4

Интернет сегодня есть практически в каждой квартире. Для организации сетевой инфраструктуры, к сожалению, недостаточно приобрести все необходимое оборудование, нужно еще научиться его настраивать. Сложного в этом нет ничего, достаточно лишь строго следовать пошаговым алгоритмам.

Глобальная и локальная сетка

Пользователи порой задаются вопросом, на каком протоколе построена глобальная сеть-интернет. Прежде чем приступать к настройке IPv4, нужно оценить свой уровень знаний и выяснить отличия таких понятий, как локальный и глобальный стек. Из названия уже можно предположить, что глобальная сетка объединяет все девайсы с доступом в интернет, это и есть безграничный интернет. Доступ к нему должен предоставлять провайдер, который при заключении договора завел в квартиру/дом абонента сетевой кабель.

Если сетевой кабель подключен напрямую к компьютеру, то в доме локальной сети не будет. При этом для настройки интернета понадобится производить настройки IP-адреса, шлюза, макси и DNS-адресов, которые должны быть указаны в договоре, параметры задаются ручным режимом.

Если цифровой кабель проведен непосредственно к маршрутизатору, то настройки интернета проводятся на нем. А вот ПК, смартфоны, планшеты, смарт-ТВ будет подключены уже к локальной сети центра.

Чтобы сделать необходимую сеть, нужно знать, что к локальным сетям относиться будут следующие два числа: 192. 168. Третье значение обозначает подсеть. Например, если у маршрутизатора внутренний адрес 192.168.1.1, а на стационарном компьютере или ноутбуке 192.168.0.1., то устройства не будут друг друга видеть, как усердно не кликай по ярлыку с «доступным» подключением.

Как настроить IPv4

Протокол можно настраивать, открывать и исправлять в двух местах — на персональном компьютере и маршрутизаторе. С каждым способом нужно ознакомиться более детально.

На компьютере или ноутбуке

Прежде всего, ПК нужно подключить к любой сети. Это может быть роутер или сетевой кабель провайдера. Еще нужно предварительно подготовиться договор, заключенный с провайдером, чтобы правильно задавать необходимые параметры. Далее, последовательность действий следующая:

1. На клавиатуре одновременно зажать комбинацию клавиш «Win+R».
2. Откроется командная строка, в которой нужно прописать команду «ncpa.cpl».
3. На экране отобразятся действующие подключения. Если подключение идет через роутер, то выделять надо беспроводное подключение. Далее перейти в «Свойства».
4. Кликнуть на «Протокол версии 4» и перейти в «Свойства». Если провайдером используются статический IP-адрес, то ввести следует следующие параметры: Картинка2.На компьютере или ноутбуке4.1. Если динамический IP, то параметры будут иметь следующий вид: Картинка3.На компьютере или ноутбуке4.2.

В завершении нужно убедиться в правильности введенных данных и сохранить изменения.

На роутере

Необходимо подключить сетевой кабель от провайдера к роутеру. Следующий этап — произвести настройки маршрутизатора через веб-интерфейс. Последовательность действий следующая:

1. Зайти в веб-интерфейс (настройки).
2. Настроить интернет.
3. Настроить Вай-Фай, если он необходим.

Для локальной сети IP-адреса настраивать нет необходимости, поскольку на всех роутерах по умолчанию установлен DHCP сервер, который и генерирует для каждого подключенного устройства свой адрес.

Протокол TCP/IPv4 без доступа к интернету

Каждый обладатель стационарного компьютера или ноутбука хотя бы однажды, но сталкивался с проблемами доступа к сети. Распространены случаи, когда все настройки произведены и параметры указаны верно, вай-фай настроен, подключение есть, а вот доступа к сети Интернет отсутствует.

В строке состояния в сетевых подключениях содержится следующая информация: IPv4 без доступа к интернету. Ниже приведена подробная инструкция, как решить проблему.

Диагностика ошибки

Протокол интернета версии 4 TCP/IPV4 диагностируется на наличие ошибок. Диагностика сетей проводится согласно следующему алгоритму:

1. На клавиатуре одновременно нажать комбинацию клавиш «Win+R». В командной строке ввести «ncpa.cpl».
2. Нажать ПКМ по проблемному сетевому подключению и из выпадающего списка выбрать «Состояние», далее — «Диагностика».
3. После проведения диагностики на экране монитора должны отобразиться выявленные проблемы.

Как правило, речь идет о следующих проблемах:

• «На этом компьютере отсутствует один или несколько сетевых протоколов».
• «Сетевой адаптер не имеет допустимых параметров настройки IP».
• «Параметры компьютера настроены верно, но ресурс (DNS-сервер) или устройство не отвечает».
• «Шлюз, установленный по умолчанию, не доступен».
• «DHCP сервер не включен на сетевом адаптере».

Как показывает практика, преимущественно сеть интернет, структура, адресация и протоколы передачи работают некорректно из-за неправильно настроенного DHCP сервера.

Настройки TCP/IPv4

Прежде чем что-то торопиться исправлять, нужно убедиться, что не произошел обычный сбой Internet. В этом случае решить проблему достаточно лишь обыкновенным переподключением соединения. Для этого правой кнопкой мыши нужно кликнуть по проблемной сети и нажать «Отключить» Далее, двойным нажатием подключиться обратно. Если для создания домашней сети используется маршрутизатор, его рекомендуется перезагрузить.

Еще в качестве альтернативы можно провести сканирование настройки протокола для операционной системы Windows. Алгоритм действий при этом следующий:

1. Правой кнопкой мыши нажать «Пуск», открыть «Командная строка (Администратор)».
2. Прописать команду «ipconfig/all».

На экране отобразится вся актуальная информация. Нужно проверить «DHCP-сервер» и «Основной шлюз».

Изменить это удастся, следуя пошаговому плану:

1. Пройти путь: «Свойства» — «IP версии 4 (TCP/IPv4)».
2. Напротив строки «использовать следующий IP-адрес» поставить метку и прописать значения:

• Шлюз 192.168.1.1.
• Маска подсети 255.255.255.0.
• IP-адрес 192.168.1.2 (или любое значение в диапазоне от 2 до 254).

1. В строке «Использовать следующие адреса DNS-серверов» установить следующие значения: Картинка6.Настройки TCPIPv4 3 пункт плана

Чтобы изменения вступили в силу, нужно не только сохранить изменения, но и перезагрузить устройство.

Настройки роутера

Если для построения домашней беспроводной сетевой инфраструктуры используется маршрутизатор, то в его настройки тоже необходимо включить DHCP сервер. Делается это следующим образом:

1. Запустить любой браузер, установленный на ПК и в адресной строке прописать https:// 192.168.1.1 или https://192.168.0.1. Ввести пароль для идентификации в системе.
2. В зависимости от производителя и модели маршрутизатора интерфейс будет изменить различный дизайн. В меню нужно найти и включить тип подключении «DHCP».
3. Сохранить изменения и перезагрузить устройство.

Если перечисленные «возможности» не помогли устранить неполадку, необходимо позвонить в круглосуточную службу поддержки провайдера, который оказывает услугу.

Отличия от IPv6

Доменные адреса IPv6 сильно отличаются от более привычных адресов IPv4. Дело в том, что в IPv4-адресах переменное значение первых битов определяет идентификатор сети, а оставшиеся биты — идентификатор хоста. Что касается IPv6-адресов, то первые 64 бита обозначают идентификатор сети, а оставшиеся 64 бита — сетевой интерфейс.

Если пользователь находится в частной сети, где включать Интернет бессмысленно, доступ во всемирную сеть отсутствует, то необходимо задействовать частные IPv4-адреса. Что касается всех остальных адресов IPv4, то они считаются публичными, и их нужно приобретать или брать в аренду.

Методы доступа и протоколы передачи данных в локальных сетях и глобальных не так обширны и сложны для понимания. Достаточно внимательно изучить информацию, изложенную немного выше.

IPv4 (англ. Internet Protocol version 4) — четвёртая версия интернет протокола (IP). Первая широко используемая версия. Протокол описан в RFC 791 (сентябрь 1981 года), заменившем RFC 760 (январь 1980 года).

Представление адреса[править | править код]

IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.

Традиционной формой записи IPv4 адреса является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками. Через дробь указывается длина маски подсети.

Адресация: хосты и подсети[править | править код]

Ранняя версия стандарта IP согласно RFC 760 (англ.) (январь 1980), описывала жёсткое разделение адресного пространства на подсети и хосты. Первый октет обозначал адрес сети, за которым следовал локальный адрес хоста, занимавший оставшиеся три октета. Таким образом стандарт допускал существование 2^8=256 сетей по 2^24=16 777 216 хостов в каждой.

Размер подсети фиксирован.

Классовая адресация[править | править код]

Однако очень скоро выяснилось, что сетей слишком мало, они слишком большие, и адресация лишена гибкости. Поэтому уже в сентябре 1981 года вышел RFC 791 (англ.), который вводил так называемую классовую адресацию. Идея заключается в следующем: для гибкости в назначении адресов сетей и возможности использовать большое число малых и средних сетей адресное пространство было разделено на несколько логических групп и в каждой группе отводилось разное соотношение хостов и подсетей. Эти группы носят названия классов сетей и пронумерованы латинскими буквами: A, B, C, D и E. Деление основывается на старших битах адреса. Подробно адресация рассматривается в RFC 790 (англ.).

Класс А: 0.XXX.XXX.XXX — 127.XXX.XXX.XXX

Первый бит адреса равен нулю, таким образом, класс А занимает половину всего адресного пространства. Адрес сети занимает 7 бит, адрес узла — 24 бита, следовательно класс A содержит 128 подсетей по 16 777 216 адресов в каждой.

Например, подсеть 10.0.0.0 (класса А, содержит более 16,7 млн адресов от 10.0.0.0 по 10.255.255.255). По умолчанию зарезервирована, не маршрутизируется в интернете и используется для построения локальных и корпоративных сетей.

Класс B: 128.0.XXX.XXX — 191.255.XXX.XXX

Адрес начинается с битов 1,0, таким образом, класс B занимает четверть всего адресного пространства. Адрес сети занимает 14 бит, адрес узла — 16, следовательно класс B содержит 16 384 подсетей по 65 536 адресов в каждой

Например, сеть 169.254.X.X класса B с 65536 адресами. Зарезервирована для «канальных» адресов.

Класс C: 192.0.0.XXX — 223.255.255.XXX

Адрес начинается с битов 1,1,0, таким образом, класс C занимает 1/8 адресного пространства. Адрес сети занимает 21 бит, адрес узла — 8 бит, следовательно класс C содержит 2 097 152 сетей по 256 адресов в каждой.

Например, сеть 192.0.2.X имеет адреса с 192.0.2.0 по 192.0.2.255, зарезервирована для примеров в документации.

В 1990 году в RFC 1166 (англ.) описаны ещё два класса.

Класс D: 224.XXX.XXX.XXX — 239.XXX.XXX.XXX

Адрес начинается с битов 1,1,1,0. Класс D занимает 1/16 адресного пространства. Используется для многоадресной рассылки.

Класс Е: 240.XXX.XXX.XXX — 255.XXX.XXX.XXX.

Адрес начинается с битов 1,1,1,1. Такие адреса запрещены. Зарезервировано для использования в будущем.

Сравнительно размеры классов подсетей выглядят так:

При классовой адресации размер подсети вычисляется из ip адреса.

Бесклассовая адресация[править | править код]

С ростом сети Интернет эта система оказалась неэффективной и была дополнена бесклассовой адресацией (CIDR). Была введена дополнительная метрика — маска подсети, определяющая сколько бит адреса отводится на адрес сети, а сколько — на адрес узла.

Назначения подсетей[править | править код]

Некоторые адреса IPv4 зарезервированы для специальных целей и не предназначены для глобальной маршрутизации[1]. Список подсетей специального назначения определён RFC 6890. В таблице ниже приведены основные (список не полный).

Структура заголовка пакета[править | править код]

Заголовок пакета IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырёх старших битах первого байта. При передаче многооктетных значений старший октет передаётся первым.

Версия
Первым полем заголовка пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.Размер заголовка (Internet Header Length)
Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-битных словах. Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значение равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).Differentiated Services Code Point (DSCP)
Изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется RFC 2474 как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например, для установки чувствительному к задержкам трафику, такому как VoIP, большего приоритета.Указатель перегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN)
Предупреждение о перегрузке сети без потери пакетов. Является необязательной функцией и используется только если оба хоста её поддерживают.Размер пакета
16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты должны поддерживать передачу пакетов размером до 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.Идентификатор
Преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета, если он был фрагментирован. Существуют эксперименты по его использованию для других целей, таких как добавление информации о трассировке пакета для упрощения отслеживания пути пакета с подделанным адресом источника.[12]Флаги
Поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. Биты, от старшего к младшему, означают:

• 0: Зарезервирован, должен быть равен 0.[13]
• 1: Не фрагментировать
• 2: У пакета ещё есть фрагменты

Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Может использоваться для передачи данных хостам, не имеющим достаточных ресурсов для обработки фрагментированных пакетов.
Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.Смещение фрагмента
Поле размером в 13 бит, указывает смещение поля данных текущего фрагмента относительно начала поля данных первого фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет (213−1)×8=65528 байт смещения. При учёте размера заголовка итоговое смещение может превысить максимальный размер пакета (65528 + 20 = 65548 байт). Первый фрагмент в последовательности имеет нулевое смещение.«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета
Определяет максимальное количество маршрутизаторов на пути следования пакета. Наличие этого параметра не позволяет пакету бесконечно ходить по сети. Каждый маршрутизатор при обработке пакета должен уменьшить значение TTL на единицу. Пакеты, время жизни которых стало равно нулю, уничтожаются, а отправителю посылается сообщение ICMP Time Exceeded. На отправке пакетов с разным временем жизни основана трассировка их пути прохождения (traceroute). Максимальное значение TTL=255. Обычное начальное значение TTL=64 (зависит от ОС).Протокол
Указывает, данные какого протокола IP содержит пакет (например, TCP или ICMP). Присвоенные номера протоколов можно найти на сайте IANA.[14]Контрольная сумма заголовка
16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают. Целостность данных IP не проверяет — она проверяется протоколами более высоких уровней (такими, как TCP или UDP), которые тоже используют контрольные суммы.
Поскольку TTL уменьшается на каждом шаге прохождения пакета, сумма тоже должна вычисляться на каждом шаге. Метод пересчёта контрольной суммы определён в RFC 1071.[15]Адрес источника
32-битный адрес отправителя пакета. Может не совпадать с настоящим адресом отправителя из-за трансляции адресов.Адрес назначения
32-битный адрес получателя пакета. Также может меняться при трансляции адресов.Опции
За адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным, чтобы вместить все опции (с учётом дополнения до целого числа 32-битных слов). Присвоенные номера опций размещаются на сайте IANA.[16]
Если список опций не является концом заголовка, он должен оканчиваться опцией 0x00. Опции имеют следующий формат:

• Замечание: Размер заголовка более 5 слов указывает на присутствие опций и необходимость их обработки.
• Замечание: Поля «копировать», «класс опции» и «номер опции» иногда называют одним восьмибитным полем «тип опции».

Исчерпание адресного пространства[править | править код]

Уже в 1980-е годы стало очевидно, что распределение адресного пространства происходит значительно более быстрыми темпами, чем было заложено в архитектуру IPv4. Это привело сначала к появлению классовой адресации, позднее бесклассовой адресации, и в конечном итоге к разработке нового протокола IPv6.

В феврале 2011 года IANA выделила 5 последних блоков адресов для RIR. Блоки свободных IP-адресов начали заканчиваться у региональных регистраторов с 2011 года.[18]

25 ноября 2019 года были распределены последние свободные IPv4 адреса в Европе, странах бывшего СССР и на Ближнем Востоке.[19] Теперь получить IPv4 адрес можно будет, только если его освободит текущий владелец — например, закроется компания или какая-либо сеть освободит ненужный ей адресный ресурс.

См. также[править | править код]

• TCP
• SCTP
• Региональный интернет-регистратор

Примечания[править | править код]