Интернет, Всемирная паутина и адресация IP
| English | Русский |
|---|---|
| internet/ˈɪntənet/ | информация |
| World Wide Web/wɜːld waɪd web/ | Всемирная паутина |
| protocol/ˈprəʊtəkɒl/ | протокол |
| modem/ˈməʊdem/ | модем |
| dedicated line/ˈdedɪkeɪtɪd laɪn/ | выделенная линия |
| ISP/ˌaɪ es ˈpiː/ | ISP (провайдер интернет-услуг) |
| cell phone network/sel fəʊn ˈnetwɜːk/ | сеть сотовой связи |
| IP address/ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | IP-адрес |
| IPv4/ˌaɪ piː viː ˈfɔː/ | IPv4 |
| IPv6/ˌaɪ piː viː ˈsɪks/ | IPv6 |
| subnet/ˈsʌbnet/ | подсеть |
| network ID/ˈnetwɜːk ˌaɪ ˈdiː/ | идентификатор сети |
| host ID/həʊst ˌaɪ ˈdiː/ | идентификатор хоста |
| subnet mask/ˈsʌbnet mæsk/ | маска подсети |
| public IP address/ˈpʌblɪk ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | публичный IP-адрес |
| private IP address/ˈpraɪvət ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | частный IP-адрес |
| NAT/næt/ | NAT |
| static IP address/ˈstætɪk ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | статический IP-адрес |
| dynamic IP address/daɪˈnæmɪk ˌaɪ ˈpiː əˈdres/ | динамический IP-адрес |
| DHCP/ˌdiː eɪtʃ siː ˈpiː/ | DHCP |
Сеть, настолько успешная, что исчерпала количество номеров
- Когда схема адресации интернета была разработана в 1981 году, её 32-битные адреса позволяли подключить около четырех миллиардов устройств. Это казалось неиссячаемым для эксперимента, связывающего несколько сотен университетов.
- Последние свободные блоки были разобраны в 2011 году. Каждый телефон, ноутбук, камера и датчик на Земле хочет получить адрес, а их просто не хватает.
- Замена имеет 128 бит: этого достаточно, чтобы у каждого зерна песка на планете было по миллиарду адресов.
- Этот урок посвящен самому интернету, Всемирной паутине, работающей на нем, и адресам, которые позволяют пакету найти одно устройство среди миллиардов.
Интернет и Всемирная паутина
- Интернет — это глобальная сеть сетей, которая общается с помощью общего набора протоколов TCP/IP.
- Всемирная паутина (WWW) — это одна служба, работающая поверх него: гиперсвязанные документы, идентифицированные URL, запрашиваемые с помощью HTTP или HTTPS и отображаемые в браузере.
- Электронная почта и передача файлов — это другие службы интернета, которые не являются частью веба. Веб-почта использует оба: ящик представляет собой веб-страницу, доступную через браузер, в то время как сама электронная почта передается по сети сетей.
Веб базируется на интернете; так же, как и службы, не являющиеся веб-сайтами
Какова связь между Интернетом и Всемирной паутиной?
Интернет — это глобальная сеть; WWW — один сервис на ней (связанные гипертекстом документы). Электронная почта и файловый обмен — другие сервисы Интернета.
Соотнесите каждый термин с его определением.
Интернет — это инфраструктура; веб — один сервис на ней. IPv6 предлагает гораздо больше адресов, чем IPv4.
Аппаратное обеспечение, поддерживающее интернет
- Модем преобразует цифровой сигнал компьютера в аналоговый сигнал для телефонной линии и обратно на другом конце: модуляция и демодуляция.
- PSTN, общественная телефонная сеть с коммутаторами и линиями, обеспечивает подключения по dial-up и DSL. Выделенная линия арендуется между организацией и её провайдером: всегда включена, фиксированная полоса пропускания, которая не делится, быстрее и надежнее, но дороже.
- В сотовой сети телефон отправляет данные по радиосигналу ближайшей вышке; вышки соединены с сетью оператора, который направляет данные в интернет, а телефон переключается из ячейки в ячейку по мере движения.
Три пути в интернет
Лабораторная работа по маршрутизации в сети
Отслеживайте передачу данных от устройства через сетевое оборудование и протоколы.
Соотнесите каждое устройство интернет-оборудования с его функцией.
Три пути передачи данных с тремя компромиссами: дешевый и медленный, дорогой и надежный, мобильный.
IP-адреса: IPv4 и IPv6
- IP-адрес IP уникально идентифицирует устройство в сети, чтобы пакет мог быть доставлен ему.
- IPv4 — 32 бита, записывается как четыре десятичных числа от 0 до 255, разделённых точками,
192.168.1.10: около $4.3 \times 10^{9}$ адресов, сейчас исчерпаны. - IPv6 имеет длину 128 бит, записывается как восемь групп по четыре шестнадцатеричных цифры, разделенных двоеточиями,
2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329; последовательность нулевых групп сокращается до::. Около $3.4 \times 10^{38}$ адресов.
Сколько бит содержится в адресе IPv4?
IPv4 — 32-битный (четыре числа от 0 до 255). IPv6 — 128-битный.
Основная причина появления IPv6 заключается в том, что:
Адреса IPv4 (~4.3 миллиарда) исчерпаны; IPv6 использует 128 бит, что даёт около $3.4 \times 10^{38}$ адресов.
Разобранный пример: является ли это адресом IPv4 или IPv6?
192.168.3.2: четыре группы, точки, десятичные числа меньше 256. IPv4.2001:db8::42:8329: двоеточия, шестнадцатеричные цифры и::, обозначающие отсутствующие нулевые группы. Это IPv6.192.300.1.1не является ни одним из этих адресов: 300 не помещается в 8 бит.- Вопросы проверяют формат: количество групп, разделитель, систему счисления и диапазон каждого блока.
Какие из перечисленных являются корректными адресами IPv4? Выберите все подходящие варианты.
Четыре десятичные группы от 0 до 255. Число 300 не помещается в 8 бит, а двоеточия с шестнадцатеричными цифрами образуют адрес IPv6.
Сегментация сети (Subnetting)
- Большая сеть делится на подсети. Адрес при этом состоит из двух частей: ID сети, одинакового для всех устройств в подсети, и ID хоста, уникального для каждого устройства.
- Маска подсети обозначает разделение:
255.255.255.0указывает, что первые 24 бит относятся к части сети, поэтому до 254 хостов разделяют последние 8 бит. - Преимущества: широковещательный трафик остаётся внутри своей подсети, снижая нагрузку на каждую часть; устройства одного отдела можно защищать отдельно; сеть проще управлять и масштабировать.
Одна сеть, несколько подсетей, по одному ID сети каждая
Маска подсети используется для того, чтобы:
Маска (например, 255.255.255.0) обозначает биты сети, разделяя адрес на сетевую и хостовую части.
Разбор примера: чтение маски подсети
- Адрес устройства
192.168.5.37, маска255.255.255.0. - Маска имеет единицы в первых 24 битах, поэтому ID сети —
192.168.5.0, а ID хоста —37. - Два устройства с адресами
192.168.5.37и192.168.5.200имеют одинаковый идентификатор сети, поэтому они находятся в одной подсети, и коммутатор может передавать данные между ними. Устройство192.168.6.4имеет другой идентификатор сети, поэтому требуется маршрутизатор. - Задание «Опишите два преимущества сегментации сети» требует выбрать два из списка: снижение широковещательного трафика, отдельная защита, упрощение управления.
При маске 255.255.255.0 устройство 192.168.5.37 имеет сетевой ID 192.168.5.0 и хостовый ID ____.
Единицы маски 24 покрывают первые три группы; последняя группа — это часть хоста.
Публичные и приватные адреса
- Публичный IP-адрес уникален во всём мире и доступен через интернет, выделяется провайдером (ISP).
- Приватный IP-адрес используется только внутри локальной сети (LAN), недоступен из интернета и повторно используется миллионами LAN, например,
192.168.x.x. Устройства с приватными адресами получают доступ к интернету через NAT на роутере. - Последствия безопасности: устройство с приватным адресом нельзя напрямую достучаться из интернета, что служит уровнем защиты, тогда как публичный адрес виден всему миру.
Частный IP-адрес (например, 192.168.1.5):
Частные адреса работают только внутри LAN и не маршрутизируются в интернете; NAT позволяет им использовать общий публичный адрес.
Устройство с частным IP-адресом можно связаться напрямую из любой точки интернета.
Частные адреса не маршрутизируются в интернете; устройство доступно только через NAT в его роутере, что является уровнем защиты.
Статические и динамические адреса
- Статический IP-адрес никогда не меняется. Он задаётся вручную или резервируется и подходит для серверов, к которым клиенты должны обращаться по известному адресу.
- Динамический IP-адрес выдаётся протоколом DHCP при каждом подключении устройства и может отличаться при следующем подключении. Подходит для ноутбуков и телефонов, эффективно использует ограниченный пул адресов.
- Статический адрес дороже и требует администрирования; динамический выдаётся автоматически, но на адрес устройства нельзя полагаться.
Статический IP-адрес наиболее подходит для:
Серверам нужен фиксированный адрес, чтобы клиенты могли всегда к ним обращаться. Устройства клиентов обычно получают динамические адреса от DHCP.
Разбор примера: описания, которые требуются в таблицах
- Публичный: виден в интернете, уникален глобально, выделяется провайдером (ISP).
- Приватный: виден только внутри LAN, повторно используется многими LAN, требует NAT для доступа в интернет.
- Статический: никогда не меняется, задаётся вручную или резервируется, как требуется серверу.
- Динамический: выдаётся DHCP при каждом подключении устройства, может меняться. По одной строке, пары являются противоположностями.
Какой протокол назначает устройствам динамические IP-адреса при подключении к сети?
DHCP выделяет адрес из пула на период аренды. DNS преобразует имена, HTTP передает веб-страницы, NAT преобразует частные адреса в публичные.
Потерянные баллы
- Интернет — это не веб. Электронная почта работает в интернете, но не в вебе; веб-почта есть и там, и там.
- Блоки IPv4 варьируются от 0 до 255, так как каждый блок равен 8 битам. Группа с числом 256 или 300 — неправильный ответ, а не опечатка.
- Приватный адрес не «менее безопасен». Наоборот: он недоступен извне без NAT.
- Динамический адрес выдаёт DHCP, протокол, а не «интернет». Назовите его.
Вы поняли
- Интернет — это сеть сетей на базе TCP/IP; WWW — одна из сервисов в нём; модемы, телефония общего пользования (PSTN), выделенные линии и сотовая сеть доставляют трафик в него
- IPv4: 32 бита, четыре десятичных блока 0–255, исчерпан; IPv6: 128 бит, восемь шестнадцатеричных блоков с двоеточиями
- Маска подсети делит адрес на ID сети и ID хоста; подсети сокращают широковещательный трафик и изолируют безопасность
- Публичные адреса уникальны и маршрутизируемы, приватные живут внутри LAN за NAT; статические — для серверов, динамические — от DHCP для всего остального