Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1.

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей и протокол сетевого уровня IP, а если быть более точным, то его версию IPv4. В этой теме мы поговорим о специальных IP-адресах и их назначении. Более подробно остановимся на таких понятиях как: частный IP-адрес, серый IP-адрес, белый IP-адрес и публичный IP-адрес. Также мы немного разберемся с вопросом: откуда берутся IP-адреса и кто их выдает, но разговор будет поверхностным, так как юридические и формальные вопросы — это не совсем наша тема.

Если тема компьютерных сетей вам интересна, то можете ознакомиться с другими записями курса.

Оглавление первой части: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

Оглавление четвертой части: «Сетевой уровень: протокол IP и его версия IPv4».

4.7.1 Введение

Еще одна скучная тема, в которой придется что-то запоминать или делать шпаргалку, но разобраться с диапазонами частных и публичных IP-адресов следует, как минимум для того, чтобы знать где, что и когда следует использовать. Также стоит заметить, что помимо частных и публичных IP-адресов в протоколе IPv4 существует еще несколько специальных подсетей, адреса которых следует использовать только таким образом, как это сказано в специальных RFC, сейчас мы их только коротко опишем, а если будут темы, в которых мы будем использовать эти адреса, то разберемся более детально на практике.

Также вам нужно понимать, что IP-адреса не берутся из ниоткуда и не пропадают в никуда, за ними постоянно бдят и стригут бабло с компаний по всему миру специально обученные дяденьки и тетеньки, об этом мы тоже немного поговорим, а еще затронем тему серых и белых IP-адресов.

4.7.2 Частные и серые IP-адреса, адреса, не маршрутизируемые в Интернете

Начнем мы разговор с частных IP-адресов, которые кто угодно и когда угодно может использовать в своих сетях для своих целей. Если сильно не умничать, то можно сказать, что частные IP-адреса – это такие адреса, которые не уникальны в пределах всего мира, но они должны быть уникальны в пределах локальной сети. Вообще, ниже мы перечислим все специальные IP-адреса, но сейчас стоит заметить, что специальные IP-адреса и их назначение описано в документе RFC 6890, а для частных адресов есть отдельный документ RFC 1918.

Зачастую вы можете встретить словосочетание bogon-адреса, можете воспринимать его как частные IP-адреса. Пожалуй, всё понятно, осталось только перечислить подсети серых IP-адресов, которые вы можете использовать в своих локальных сетях абсолютно бесплатно.

Собственно, это все адреса, которые вы можете использовать для одноадресной передачи в своих локальных сетях, кажется, что это очень много, но крупным компаниям со своими дата-центрами этого может и не хватить.

4.7.3 Публичные IP-адреса

Публичные IP-адреса, это те адреса, которые уникальны в пределах всего мира, иногда их еще называют белыми адресами. Можно было бы сказать, что публичные адреса – это все те адреса, которые не обозначены, как частные, но это далеком не так, поскольку в протоколе IP есть еще целый ряд сетей, у которых особое назначение, и большая часть из них не находится в Интернете Для примера возьмем адрес Google 8.8.8.8, это публичный IP, про который все знают, что он принадлежит Google. Все об этом знают, потому что Google заплатил за него деньги и этот адрес занесен в специальную базу данных, в которой так и написано, что он принадлежит Google. Поддержкой этой базы данных занимается специальная организация.

Также для примера вы можете в своей локальной сети использовать любой адрес, который является публичным, от этих действий никто в мире не пострадает, кроме вас или организации, которую вы обслуживаете. Диапазон публичных IP-адресов станет понятен, когда мы разберем специальные IP-адреса, за которыми закреплено какое-то назначение. Тут стоит добавить пару слов о bogon-адресах. На данный момент практически все публичные IP-адреса кому-нибудь да принадлежат, но все-таки еще не все, иногда такие бесхозные адреса, которые никому не принадлежат, называют bogon-адресами, а частные называют просто частными.

4.7.4 Серые и белые IP-адреса

До этого я старался как мог не использовать слов белый IP-адрес и серый IP-адрес, дело всё в том, что зачастую серый IP-адрес используют как аналог частному IP-адресу, а белый IP-адрес используют как аналог публичному IP-адресу и, на мой взгляд, это недалеко от истины, но все-таки не совсем так. Я попытаюсь объяснить почему так считаю, а вы уже можете соглашаться или не соглашаться со мной.

Есть такой замечательный протокол NAT, который позволяет нескольким машинам из одной подсети выходить в какую-то внешнюю сеть из-под одного IP-адреса. Те IP-адреса, которые заданы машинам в их подсети будут называться серыми IP-адресами, поскольку машины из внешней подсети их не видят. А вот этот один общий IP-адрес, из-под которого наши машины выходят в сеть, называется белым, так как именно его знают все во внешнем мире.

Рисунок 4.7.1 Схема, поясняющая про серые и белые IP-адреса

На нашем маршрутизаторе работает NAT, компьютеры на схеме – это наша маленькая сеть. Облако — это какая-то внешняя сеть, в которую компьютеры выходят через роутер, на котором работает NAT, то есть когда компьютер 192.168.1.2/24 отправляет пакет во внешнюю сеть, он отправляет его роутеру, роутер видит, что пакет пришел из-под IP-адреса 192.168.1.2 и что этот пакет нужно направить во внешнюю сеть, а значит ему нужно «перебить» этот адрес, на тот, который будет удобен устройствам во внешней сети, в данном случае это 192.168.8.1.

То есть в нашем случае серые IP-адреса – это подсеть 192.168.1.0/24, а белым IP-адресом является 192.168.8.1. Но постой, скажете вы, ведь 192.168.8.1 – это IP-адрес из частного диапазона, почему ты его называешь белым? Вот в этом и суть, NAT используется не только в тех случаях, когда вам нужно «перебить» IP-адреса из частного диапазона в публичный, другими словами «выйти» в Интернет, но и в ряде других ситуаций, в которых «белым» IP-адресом зачастую является частный адрес. Поэтому не совсем верно будет говорить, что белый IP-адрес – это публичный адрес, а серый IP – это частный адрес.

Схема реализована в Cisco Packet Tracer, о том как установить и запустить Packet Tracer в Ubuntu, о том как установить Packet Tracer на Windows 10 и о том, как пользоваться Cisco Packet Tracer. Если непонятны условные обозначения на схеме, то в теме условные обозначения компьютерной сети, вы сможете найти описание.

4.7.5 Примерная схема получения IP-адреса. PI и PA IP-адреса

Для начала разберемся с вопросом: что такое PI и PA адреса? PI-адрес очень похож по написанию на IP-адрес, более того, PI адрес является публичным IP-адресом, но все дело в том, что это не просто IP-адрес, а провайдеронезависимый IP-адрес (PI – Provider Independed). Есть еще PA-адреса, сокращение от Provider Aggregatable, это публичные IP-адреса, которые вы можете получать от провайдеров и которые принадлежат провайдерам, если вы отключитесь от провайдера, то он у вас такой адрес заберет.

Если же у вас много денег и вы можете позволить себе купить PI-адрес, причем просто один IP-адрес вы не купите, вам придется покупать целую подсеть, размером где-то /23 (если вам непонятны слова подсеть и эта запись, то сперва рекомендую ознакомиться с публикациями классовые IP сети, а затем прочитать про CIDR, VLSM и маску подсети переменной длины), то эти PI-адреса будут всегда с вами, и никакой провайдер забрать у вас их не сможет, поэтому вы всегда сможете сменить провайдера, в довесок к PI-адресам вам выдадут номер автономной системы (ASN) и с этим все добром вам придется жить. Если вы захотите использовать PI-адреса, то уже не получится купить у провайдера «обычный интернет на скорости 100 Мбит/c», придется договариваться о BGP соединение, в этом случае ваш провайдер будет рассказывать всем остальным в мире, что он знает вашу сеть.

Далее для общего развитие будет информация про организации, которые следят за базой данных публичных IP-адресов и решают кому и сколько выдавать. Будем двигаться от самой большой к самым маленьким.

1. Во главе всей этой схемы стоит организация, называемая ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) или корпорация по управлению доменными именами и IP-адресами, говорят, что она некоммерческая, но создана при участии правительства США, как понятно из названия, для поддержания порядка в хаосе Интернет-адресов, из названия также понятно, что у нее два основных направления, в которых можно вести некоммерческую деятельность.
2. IANA (администрация адресного пространства Интернета), эта структура подчиняется непосредственно ICANN и занимается контролем IP-адресов во всем мире. В ее задачи входит распределять IP-адреса и номера AS между регионами планеты Земля. Но распределяет она не абы кому, а только конкретным организациям, которые являются главными в своем регионе, их называют RIR.
3. RIR (региональная регистратура Интернета). У RIR можно запросить только очень крупный блок IP-адресов, также RIR выдает номера автономных систем и оформляет так называемых LIR. Всего в мире пять RIR: AfriNIC (Африка), RIPE NCC (Европа, Россия и Ближний восток), APNIC (Австралия и вся остальная Азия), ARIN (США и Канада), LACNIC (Южная Америка, Центральная Америка и Мексика). Кто угодно RIRом стать не может, его назначает IANA, RIRы не продают IP-адреса, они лишь регистрируют LIRы и решают конфликтные ситуации, если кто-то где-то накосячит, но LIRы платят своими RIRам членские взносы.
4. LIR или локальный регистратор, к которому можно подкатить на хромой кобыле и купить несколько сотен PI-адресов. LIRом может стать любой желающий, платите только деньги, раньше чтобы стать LIR, нужно было взять 4096 IP-адресов. LIRы делятся на пять категорий, в зависимости от количества IP-адресов, которые у них есть: Extra Large, Large, Medium, Small и Extra Small. Категорию присваивает RIR.
5. NIR есть только в некоторых странах, например, в Китае, N – национальный.

На Рисунке 4.7.2  показаны сферы влияния различных RIR.

Рисунок 4.7.2 Региональные интернет регистраторы

Стоит сказать, что если вы не провайдеры или не крупный дата-центр, то за PI-адресами вам придется бежать в LIR или самому становится LIR, но если вы не провайдер и не дата-центр, то, вероятно, вам это не нужно.

4.7.6 Специальные IP-адреса

Нам осталось рассмотреть IP-адреса, для которых в спецификациях и стандартах прописано специальное назначение. Для наглядности приведу все эти IP-адреса в виде таблицы, в этой таблице не будет частных IP-адресов, так как мы их уже рассмотрели. Те адреса, которых нет ни в этой, ни в предыдущей таблице являются публичными.

4.7.7 Выводы

Мы рассмотрели все возможные виды IP-адресов, которые есть в протоколе IPv4. Самое важное сейчас для нас сделать вывод о том, что есть пространство частных IP-адресов, которое можно свободно использовать в своих личных целях абсолютно бесплатно, а есть публичные IP-адреса, которые достаются за деньги и они уникальны во всем Интернете.