آی‌پی (IP) چیست؟ هرآنچه باید درباره‌ی آدرس آی‌پی بدانید!

آی‌پی (IP) کلمه‌ای که روزانه بارها آن را شنیده و شاید به سادگی از کنار آن می‌گذریم، آدرس آی‌پی یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های موجود در دنیای شبکه‌های کامپیوتری است، به جرئت می‌توان گفت، اگر IP وجود نداشت اینترنت کنونی نیز به هیچ عنوان برای ما قابل استفاده نبود، چرا که یکی از مهم‌ترین راه‌های شناسایی دستگاه‌های موجود در شبکه استفاده از آدرس آی‌پی آن‌هاست، در این آموزش از همیار آی‌تی قصد داریم در ابتدا با زبانی ساده آی‌پی و عملکرد آن را برای شما شرح داده و در ادامه انواع گوناگون IP را بررسی کنیم.

بدیهی‌ است که دانستن تمامی مفاهیم دنیا‌ی گسترده‌ی وب و اینترنت برای همه لازم و امکان‌پذیر نیست، ولی درک برخی از مفاهیم عمومی و کاربردی آن جهت شناخت و استفاده‌ی بهتر از این تکنولوژی محبوب خالی از لطف نیست، چه بسا هر یک از ما روزانه چندین بار از آن استفاده می‌کنیم، بنابراین در ابتدا به تعریف عمومی آی‌پی می‌پردازیم.

آدرس IP چیست؟

در واقع IP مخفف عبارت Internet Protocol Address  بوده که معادل فارسی آن “آدرس پروتکل اینترنت” می‌باشد، در بستر اینترنت هزاران دستگاه، گجت، سیستم و… در حال فعالیت بوده که در اکثر مواقع نیازمند برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات برای پایدار ماندن اینترنت و رفع نیاز کاربران هستند، ولی آیا تا کنون از خود پرسیده‌اید این دستگاه‌ها چگونه یکدیگر را در شبکه یافته و دچار خطا نمی‌شوند؟

در حقیقت IP آدرس از  یک سری عدد و رقم تشکیل شده که با قاعده و گرامر خاصی کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند تا شماره‌‌های شناسایی یکتایی برای دستگاه‌های فعال در بستر اینترنت فراهم آورند، به زبان ساده‌تر IP یک شماره شناسایی است که با استفاده از آن می‌توانیم بین دستگاه‌های فعال در شبکه تمایز ایجاد کرده و آن‌ها را از یکدیگر تشخیص دهیم.

آی‌پی را می‌توان به تمام شماره شناسایی‌هایی که تا‌به‌حال دیده‌اید نسبت داد، به عنوان مثال کد ملی که شماره شناسایی هویتی یک فرد است را تصور کنید، ما با این شماره افراد را از یکدیگر تشخیص می‌دهیم، شماره‌ای که برای هر شخص منحصربه‌فرد بوده و هیچگاه با دو کد ملی یکسان رو‌به‌رو نخواهیم شد، این مثال قابل تعمیم برای بقیه شماره شناسایی‌های مورد استفاده ما در زندگی است، به عنوان مثال شماره‌ی پلاک خودرو‌ها، شماره‌ی پلاک خانه‌ها و…

تمام مثال‌های ذکر شده دارای یک ویژگی خاص هستند و آن یکتا بودن این شماره‌ها است، آی‌پی نیز در شبکه‌هایی مانند اینترنت خاصیت یکتا بودن را دارد. در واقع آی پی اختصاص داده شده به هر دستگاه با دستگاه دیگر متفاوت است در صورت اختصاص یک آی‌پی یکسان به دو دستگاه مختلف، شبکه دچار اختلال خواهد شد.

انواع گوناگون آدرس آی‌پی

آی‌پی‌ها در دسته‌بندی‌های متفاوتی گروه‌بندی می‌شوند که در ادامه تمام آن‌ها را بررسی می‌کنیم، اما یکی از معروف‌ترین این دسته‌بندی‌ها که شاید بیشتر با آن برخورد داشته باشیم، تفاوت در شماره‌ی نسخه‌ی آی‌پی است، به طور کلی در حال حاضر دو نسخه‌ی مختلف از IP را در اختیار داریم:

• آی‌پی نسخه‌ی ۴ (IPv4)
• آی‌پی نسخه‌ی ۶ (IPv6)

جالب است بدانید، فرایند شکل‌گیری آی‌پی نسخه‌ی ۶ داستان جالبی دارد، هنگامی که دستگاه‌های موجود در شبکه افزایش یافتند، به دلیل کمبود تعداد آدرس‌های منحصر‌به‌فرد استفاده شده در شبکه، متخصصین در پی حل این مشکل بر‌آمده و پس از تحقیقات فراوان تصمیم گرفتند یک نسخه‌‌ی جدید از IP را معرفی کنند که تعداد آدرس‌های بیشتری را در خود داشته باشد و بدین ترتیب پای آدرس IP نسخه‌ی ۶ به میان آمد، در ادامه به طور دقیق این دو مورد را بررسی کرده و تفاوت‌های هریک را برای شما شرح می‌دهیم.

ساختار IPv4

برای نمایش دادن آدرس IPv4 سه صورت نمایش مرسوم است:

• دسیمال (عدد در مبنای ۱۰)
• هگزادسیمال (عدد در مبنا ۱۶)
• باینری (عدد در مبنا ۲)

راحت‌ترین و ساده‌ترین نوع نمایش آدرس آی‌پی، برای ما انسان‌ها نوع دسیمال آن است، یعنی نمایش در مبنای ۱۰ که به صورت اعداد معمولی روزانه با آن‌ها سروکار داریم.

طول آی پی ورژن چهار، ۳۲ بیت بوده که به صورت ۸ بیت  ۸ بیت و به وسیله نقطه (.) از یکدیگر  جدا شده‌اند، قالب کلی آی‌پی نسخه‌ی ۴ به صورت زیر است:

___ . ___ . ___ . ___

هر کدام از قسمت‌های آی‌پی بالا که با نقطه از یکدیگر جدا شده‌اند را یک Octa (به معنای ۸تایی) می‌نامیم زیرا هر کدام از بخش‌های جدا شده برابر با ۸ بیت (معادل یک بایت) می‌باشد و می‌تواند عددی را در بازه ی ۰ تا ۲۵۵ به خود بگیرد، بنابراین محدوده‌ی آی‌پی ورژن ۴ از ۰.۰.۰.۰ تا ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵ است.

با دقت در تصویر بالا، می‌توانید دلیل محدودیت ورژن ۴ آی‌پی را مشاهده کنید، با یک محاسبه‌ی سر انگشتی تعداد آدرس‌های یکتای IPv4 را ۲^۳۲ عدد به‌دست می‌آوریم که این یعنی تقریبا ۴۲۹۴۹۶۷۲۹۶ آدرس یکتا که با توجه به افزایش روز افزون دستگاه‌های موجود در بستر شبکه با کمبود تخصیص آدرس یکتا برای تمام دستگاه‌ها روبه‌رو خواهیم بود، بنابراین برای حل این مشکل از IPv6 کمک خواهیم گرفت!

ساختار IPv6

در نسخه‌ی ۶ از IP با ساختاری پیچیده‌تر، یعنی یک عبارت ۱۲۸ بیتی روبرو هستیم که اعداد به صورت ۸ بخش ۱۶ بیتی و به کمک علامت دونقطه (:) از یکدیگر جدا شده‌اند.

در IPv6 از مبنای ۱۶ یا هگزادسیمال اعداد استفاده شده است پس علاوه بر اعداد ۰ تا ۹ که به صورت معمول در آی‌پی استفاده می‌شوند، به‌جای اعداد ۱۰ تا ۱۵ نیز به ترتیب حروف A تا F جایگذاری می‌شوند، هر بخش ۱۶ بیتی محدوده‌ای از ۰۰۰۰ تا FFFF را در خود جای می‌دهد.

همچنین ذکر این نکته حائز اهمیت است که برای سادگی در خواندن IPv6 در بخش‌هایی که هر ۱۶ بیت، برابر با ۰ هستند، کل بخش قابل حذف است، به عنوان مثال آدرس‌های زیر دقیقا باهم برابرند:

BA:D3:۰:CA23:9C5A

BA:D3:۰:۰:۰:۰:CA23:9C5A

همانطور که گفتیم، متخصصان شبکه به دلیل محدودیت در تعداد آی‌پی نسخه‌ی ۴ تصمیم بر به‌کارگیری IPv6 گرفتند، پس با این توصیف میتوان تعداد آدرس‌های یکتا را در نسخه شش از آی‌پی محاسبه کرد که تعداد آن، یک عدد تقریبا نجومی خواهد بود، تعداد کل آدرس‌های یکتای موجود در آی‌پی نسخه‌ی ۶ برابر با ۲^۱۲۸ عدد آی‌پی منحصر به‌فرد می‌باشد!

اجازه دهید، برای درک بهتر عملکرد آی‌پی‌ها مثالی ساده را باهم بررسی کنیم، شماره‌ی تلفن خانه‌ای در ایران، در استان اصفهان و در منطقه ۳ آن را به شکل زیر در نظر بگیرید:

+۹۸ ۳۱۳ ۰۱۲ ۳۴۵

می‌توانیم این شماره تلفن را به صورت زیر از یکدیگر تفکیک کرده و از هر قسمت آن اطلاعات مختلفی را استخراج کنیم:

حال همین مثال را برای IPv6 در نظر بگیرید:

۱۲AB:1968:A    :    B:C    :    ۱۶:۷۸    :    ۱۲F

البته توجه داشته باشید مثال گفته جهت بیان بهتر مفهوم ساز و کار IP و درک هرچه بهتر آن است، این در حالی است که دستگاه‌های مبتنی بر شبکه، الگوریتم‌های خاصی برای تفسیر آی‌پی‌ها داشته و قبل از استفاده‌ی هر کدام از آنها ابتدا آی‌پی را از هر مبنایی، به مبنای ۲ (باینری) تبدیل و سپس الگوریتم تفسیر خود را استفاده کرده و برای مسیریابی دستگاه‌ها از آدرس آی‌پی آن‌ها استفاده می‌کنند.

آشنایی با مفهوم کلاس‌بندی در آی‌پی‌ها

هر آدرس IP از یک شناسه‌ی میزبان (Host ID) و یک شناسه‌ی شبکه (Net ID) تشکیل شده است.

برای درک بهتر این مفهوم میتوان Net ID را مانند نام خیابان و Host ID را همانند شماره‌ی پلاک خانه‌های آن خیابان فرض کرد، به این نکته توجه داشته باشید که دستگاه‌هایی که در یک شبکه قرار دارند و می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند دارای Net ID یکسان ولی دارای Host ID متفاوتی هستند، اگر دستگاه‌ها در یک شبکه‌ی یکسان قرار نداشتند امکان برقراری ارتباط میان آن‌ها وجود نداشت.

به‌طور کلی، سه کلاس پایه‌ی A و B و C برای آی‌پی‌ها وجود دارد که به ترتیب برای شبکه‌های بزرگ، متوسط و کوچک به‌کار می‌رود (این تقسیم‌‌بندی بر اساس تعداد ‌آدرس موجود در آنها انجام شده است)

از کلاس D برای عمل Multi Cast در شبکه استفاده می‌شود و کلاس E نیز برای مقاصد علمی و تحقیقات رزرو شده است، همچنین توجه داشته باشید که از آدرس ۱۲۷.۰.۰.۱ به عنوان آدرس Loop Back نیز یاد می‌شود زیرا در صورت فراموشی یا ندانستن آی‌پی خود میتوان از آن استفاده کرد که دقیقا معادل با آی‌پی سیستمی است که در آن وارد شده است.

آشنایی با آی‌پی‌های پویا و آی‌پی‌های ایستا

تفاوت این دو آی‌پی در مدت زمان در اختیار داشتن آن توسط دستگاه است و در ساختار و باطن و اصل آنها هیچ تفاوتی وجود ندارد، شرکت‌های ارائه‌دهنده اینترنت (ISP) معمولا از آی‌پی‌های پویا (Dynamic IP) استفاده می‌کنند، به این‌صورت که پس از هربار خارج شدن از شبکه و ورود مجدد، شرکت به وسیله‌ی سرویسی به نام DHCP یک آی‌پی جدید به شما تخصیص می‌دهد.

در سمت مقابل، آی‌پی‌های ایستا یا ثابت (Static IP) وجود دارند، این دستگاه‌ها معمولا سرویس‌دهنده (سرور) بوده یا دستگاه‌هایی هستند که نیازمند سرعت بالای پاسخگویی در شبکه هستند، آیا تا به حال از خود پرسیده‌اید چرا سازمان‌های بزرگ و مهم که باید در دسترس عموم باشند دارای آدرس‌های ثابت بوده و به ندرت جابه‌جا می‌شوند؟

آشنایی با آی‌پی‌های معتبر (Valid) و نامعتبر (Invalid)

اصطلاح دیگری که در تقسیم‌بندی آی‌پی‌ها به آن برمی‌خوریم Valid و Invalid بودن آن‌هاست، در واقع به آی‌پی‌هایی Valid یا معتبر می‌گوییم که بتوان از آن‌ها برای برقراری ارتباط دستگاه‌های موجود در بستر اینترنت استفاده کرد، در طرف مقابل این تعریف، به آی‌پی‌هایی که نمی‌توان از آن‌ها در بستر اینترنت استفاده کرد و معمولا در شبکه‌های محلی و کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند Invalid یا نامعتبر می‌گوییم.

از جمله گروه‌هایی که می‌توان معتبر و غیر معتبر بودن آن ها را مورد بررسی قرار داد به شرح زیر است:

آدرس‌های ایجاد کننده تداخل

در قسمت‌های قبلی به این نکته‌ی مهم اشاره کردیم که آدرس آی‌پی باید در شبکه یکتا باشد، پس اگر احیانا و به صورت تصادفی دو دستگاه در یک شبکه آدرس IP تکراری داشته باشند به اصطلاح می‌گوییم Conflict (تداخل) رخ داده و به همین دلیل آدرس آی‌پی نامعتبر می‌شود، معمولا این مشکل زمانی رخ می‌دهد که شبکه کوچک بوده و محدوده‌ی آدرس‌دهی DHCP به صورت محدود تنظیم شده باشد.

آدرس‌های رزرو شده

سازمان Internet Assigned Numbers Authority) IANA) که مسئولیت ارائه و اجرای پروتکل‌های اینترنتی را برعهده دارد، برخی آدرس‌ها را به منظور مصارفی خاص رزرو کرده است و افراد مجاز به استفاده از آن‌ها در شبکه‌ی جهانی اینترنت و شبکه‌های داخلی نیستند، نمونه‌ای از این آی‌پی‌های رزرو شده عبارتند از:

• آدرس‌هایی که با ۱۲۷ شروع می‌شوند، مانند ۱۲۷.۰.۰.۰
• محدوده‌ی آدرس ۱۶۹.۲۵۴.۰.۱ تا ۱۶۸.۲۵۴.۲۵۵

محدوده‌ی آدرس ۱۶۹.۲۵۴.۰.۱ تا ۱۶۸.۲۵۴.۲۵۵ که اصطلاحا آن را Automatic Private IP Address) APIPA) می‌نامیم، ویژگی در سیستم‌عامل‌های ویندوزی است، که در این حالت اگر سیستمی در شبکه نتوانست از سیستم DHCP آی‌پی دریافت کند سیستم عامل یک آی‌پی از رنج APIPA به آن تخصیص می‌دهد.

گروه کلاسی برخی از آی‌پی‌ها

دسته‌ی آخر که امکان استفاده از آن‌ها وجود ندارد، برخی از کلاس‌های آی‌پی هستند که در قسمت قبل به آن‌ها اشاره کردیم، آدرس‌های زیر نا‌معتبر بوده و اجازه‌ی استفاده از آن‌ها در شبکه وجود ندارد:

• کلاس A از آدرس ۱۰.۰.۰.۰ تا ۱۰.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵
• کلاس B از آدرس ۱۷۲.۱۶.۰.۰  تا ۱۷۲.۳۵.۰.۰
• کلاس C از آدرس ۱۹۲.۱۶۸.۰.۰ تا ۱۹۲.۱۶۸.۲۵۵.۲۵۵

آشنایی با آی‌پی‌های عمومی و خصوصی

به صورت کوتاه و قابل فهم، آدرس آی‌پی عمومی (Public) به آی‌پی‌هایی گفته می‌شود که بنابر احتیاجات شبکه از آن‌ها در شبکه‌ی اینترنت نیز می‌توان استفاده کرد و مالکیت عمومی دارند، در طرف مقابل آی‌پی‌هایی که به صورت خصوصی در شبکه‌های داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند، آی‌پی خصوصی (Private) نامیده می‌شوند.

به عنوان مثال شبکه‌ی داخلی سازمانی را در نظر بگیرید که دارای ۴۰ کلاینت بوده و آدرس کلاینت‌ها از محدوده‌ی ۱۹۲.۱۶۸.۱۰.۲۰ تا ۱۹۲.۱۶۸.۱۰.۸۰ (در کلاس B) هستند و در عوض برای دسترسی به شبکه‌ی اینترنت هر ۴۰ کلاینت باید به دستگاهی که اینترنت بر روی آن وجود دارد متصل شده و با یک آی‌پی‌ عمومی به شبکه‌ی اینترنت متصل شوند، در این مثال ۴۰ آدرس در فضای خصوصی بوده و تنها یک آدرس عمومی برای دسترسی به اینترنت وجود دارد.

ضمنا اگر علاقه‌مند شدید آی‌پی عمومی خود را به‌دست آورید تنها کافیست عبارت My IP را در گوگل جستجو نمایید، دنیای شبکه و اینترنت بسیار گسترده است، شما چه اطلاعاتی در این خصوص دارید؟ دانش خود را در خصوص آدرس‌های آی‌پی در بخش دیدگاه‌های این پست با ما و سایر کاربران به اشتراک بگذارید!