IP-адреса: IPv4, IPv6, публичные и приватные

Каждому устройству, которое общается с интернетом, нужен номер, а не имя. Базовая спецификация интернет-протокола, RFC 791, говорит, что адреса «различают источники и получатели на уровне узла» (distinguish sources and destinations to the host level), то есть каждое устройство получает собственный номер, чтобы пакеты точно знали, куда идти. Имена вроде example.org — это удобство для людей, преобразуемое в номер с помощью DNS (это отдельный курс); сама сеть понимает только числа.

IPv4: четыре миллиарда адресов — и этого мало

Первоначальный формат, IPv4, использует 32-битный адрес, записываемый как четыре числа через точку, например 192.0.2.1. RFC 791 определяет его как «фиксированную длину в четыре октета (32 бита)» (fixed length of four octets (32 bits)). Тридцать два бита дают около 4,3 миллиарда уникальных комбинаций, как объясняет учебный центр Cloudflare. В 1980-х годах это казалось огромным числом. Для мира с миллиардами телефонов, ноутбуков, роутеров и умных устройств этого недостаточно, поэтому существует более новый, гораздо более крупный формат.

IPv6: места хватит всем, и надолго

Адреса IPv6 имеют длину 128 бит и записываются как группы шестнадцатеричных цифр через двоеточие, например 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Как формулирует RFC 8200, IPv6 «увеличивает размер IP-адреса с 32 до 128 бит, чтобы поддержать больше уровней адресной иерархии, гораздо большее число адресуемых узлов и более простую автонастройку» (increases the IP address size from 32 bits to 128 bits, to support more levels of addressing hierarchy, a much greater number of addressable nodes, and simpler autoconfiguration). Сегодня обе версии работают параллельно: у вашего Mac обычно есть по одному адресу каждого вида.

Публичный и приватный: адрес, который знает только ваш роутер

Не каждый адрес должен быть доступен из всего интернета. RFC 1918 выделяет три диапазона адресов IPv4 для использования внутри домов, офисов и других частных сетей:

• 10.0.0.0 — 10.255.255.255
• 172.16.0.0 — 172.31.255.255
• 192.168.0.0 — 192.168.255.255 (диапазон, который используют большинство домашних роутеров)

RFC 1918 прямо указывает, что эти адреса остаются локальными: «поскольку приватные адреса не имеют глобального значения, информация о маршрутизации частных сетей не должна распространяться по межкорпоративным каналам, а пакеты с приватными адресами источника или назначения не должны пересылаться по таким каналам» (because private addresses have no global meaning, routing information about private networks shall not be propagated on inter-enterprise links, and packets with private source or destination addresses should not be forwarded across such links). Ожидается, что интернет-провайдеры отклоняют любые попытки маршрутизировать их в публичный интернет. Публичным, доступным для остального интернета, должен быть только один адрес, обычно принадлежащий вашему роутеру; как устроено это совместное использование — тема следующего урока.

$ ipconfig getifaddr en0
192.168.1.12

192.168.1.12 попадает в указанный выше приватный диапазон: он идентифицирует этот Mac в его собственной сети Wi-Fi, но ни один компьютер в остальном интернете не может отправить пакет напрямую по этому адресу. Учебный центр Cloudflare отмечает, что большинство домашних подключений также получают от провайдера временный, «динамический» публичный адрес, а не постоянный, выбираемый из общего пула, поскольку постоянные адреса дороже поддерживать и провайдеру, и каждому клиенту.