آدرس‌های ای‌پی چگونه کار می‌کنند

اگر مدتی با کامپیوتر کار کرده باشید به احتمال زیاد با آدرس‌های ای‌پی (سلسله اعداد پشت سر هم شبیه به 192.168.0.15) نیز برخورد داشته‎اید. اغلب زمان‎ها ما به طور مستقیم با آنها سر و کار نداریم و خود دستگاه و شبکه ما در پشت صحنه کارهای مرتبط با آن را انجام می‌دهند. کاری که ما در این رابطه انجام می‌دهیم اغلب تنها دنبال کردن دستورالعمل‎های مربوط به وارد کردن این اعداد در بخش‎های مشخص شده است. اما اگر شما هم مایل هستید نگاه دقیق‎تری به معنای این اعداد بیاندازید ادامه این مقاله را دنبال كنید.

اما چرا این اعداد اهمیت دارند؟ در واقع درک این که آدرس‌های ای‌پی چگونه کار می‌کنند برای زمان‎هایی که شما می‌خواهید مشکلات مربوط به شبکه خود را عیب یابی کنید، و یا این که چرا یک دستگاه مشخص طبق معمول به شبکه متصل نمی‌شود حیاتی خواهد بود. همچنین اگر شما می‌خواهید تنظیمات مربوط به شبکه را به صورت پیشرفته و سفارشی (مثل میزبانی یک سرور بازی یا مدیا سرور که مشخص می‌کند کدامیک از دوستان شما می‌توانند از طریق اینترنت به آن متصل شوند) انجام دهید شما باید در مورد آدرس دهی از طریق ای‌پی اطلاعات داشته باشید. و این که آشنا شدن با چنین فناوری‎هایی خالی از لطف نخواهد بود.

توجه داشته باشید كه ما در این مقاله اصول پایه آدرس دهی از طریق ای‌پی را به شکلی که مردم در آدرس‌های ای‌پی استفاده می‌کنند، اما چیزی در مورد چرایی انجام آن نمی‌دانند را پوشش خواهیم داد. در این مقاله از بحث در مورد مبانی حرفه‎ای و پیچیده، تعیین سطح کلاس‎های ای‌پی و سابنت‎های سفارشی صرف نظر شده است.

آدرس ای‌پی چیست؟

یک آدرس ای‌پی منحصرا معرف یک دستگاه در یک شبکه است. شما زیاد با چنین آدرس‌هایی سر و کار داشته‎اید: آنها چیزی شبیه به 192.168.1.34 هستند. یک آدرس ای‌پی همیشه مجموعه‎ای از چهار عدد شبیه به این است. هر عدد می‌تواند در محدوده بین 0 تا 255 باشد. تمام آدرس دهی از طریق ای‌پی در محدوده بین 0.0.0.0 تا 255.255.255.255 قرار می‌گیرد.

دلیل آن که هر عدد تنها می‌تواند تا 255 باشد این است که هر کدام از این اعداد در واقع یک عدد باینری هشت رقمی‌ (که octet یا هشت تایی نام دارد) است. در اعداد گذاری هشت تایی عدد صفر 00000000 خواهد بود و عدد 255 به شکل 11111111 معرفی می‌شود (حداکثر عددی که octet می‌تواند به آن برسد). این آدرس ای‌پی که ما قبلا به آن اشاره کردیم (192.168.1.34) در قالب باینری چیزی شبیه به این خواهد بود:

11000000.10101000.00000001.00100010

کامپیوترها در قالب باینری یا دو دویی کار می‌کنند، اما ما انسانها کار در قالب اعشاری را بسیار راحت‎تر انجام می‌دهیم. نگران نباشید ما در این مقاله قصد نداریم زیاد وارد جزئیات اعداد باینری یا ریاضیات شویم. بنابراین تنها کمی‌ در این زمینه با ما همراه باشید.

دو بخش از یک آدرس ای‌پی

در واقع آدرس ای‌پی یک دستگاه شامل دو بخش جداگانه است:

• Network ID: شناسه شبکه بخشی از آدرس ای‌پی است که از سمت چپ شروع می‌شود و مشخص کننده شبکه خاصی است که دستگاه در آن قرار دارد. در یک شبکه خانگی عادی که آدرس ای‌پی 192.168.1.34 به یک دستگاه اختصاص داده شده است، بخش 192.168.1 از این آدرس شناسه شبکه خواهد بود. معمولا به طور پیش فرض بخش آخر با صفر پر می‌شود، بنابراین شما می‌توانید بگویید شناسه شبکه این دستگاه 192.168.1.0 است.
• Host ID: شناسه میزبان بخشی از آدرس ای‌پی است که توسط شناسه شبکه اشغال نشده است و نشانگر یک دستگاه خاص (در دنیای TCP/IP ما دستگاه‎ها را میزبان یا Host نامگذاری می‌کنیم) در این شبکه است. در آدرس ای‌پی مثال ما 192.168.1.34 شناسه میزبان 34 است. این شناسه میزبان منحصر به فرد شبکه 192.168.1.0 است.

روی شبکه خانگی شما ممکن است چندین دستگاه با آدرس ای‌پی شبیه 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 و 192.168.1.34 وجود داشته باشد. تمام این‎ها دستگاه‎های یکتا (در مثال ما با شناسه میزبان 1, 2, 30 و 34) روی یک شبکه واحد (با شناسه شبکه 192.168.1.0) هستند.

برای تصور بهتر اینها اجازه دهید با یک مثال عملی پیش برویم. آدرس دهی خیابان‎های موجود در یک شهر مثال مشابه‎ای در این زمینه است. آدرسی شبیه به 2013 Paradise Street را در نظر بگیرید. نام خیابان مترادف با شناسه شبکه است و پلاک خانه همان شناسه میزبان ما است. داخل این شهر نام دو خیابان شبیه به هم نیست، درست مثل این که در یک شبکه هیچ دو شناسه شبکه‎ای شبیه به هم نامگذاری نمی‌شوند. در یک خیابان مشخص هر خانه‎ای شماره پلاک مخصوص به خود را دارد، درست مثل تمام شناسه‎های میزبان درون یک شناسه شبکه که منحصر به فرد هستند.

Subnet Mask

حالا دستگاه شما چگونه تشخیص می‌دهد که کدام بخش از آدرس ای‌پی بیانگر شناسه شبکه و کدام بخش مربوط به شناسه میزبان است؟ برای این مسئله آنها از یک عدد ثالث که شما همیشه همراه با یک آدرس ای‌پی مشاهده می‌کنید استفاده می‌کنند. این عدد Subnet Mask نام دارد.

در اغلب شبکه‌های ساده (شبیه به همان‎هایی که در خانه‎ها و دفاتر کوچک استفاده می‌شود) شما Subnet Mask را شبیه به 255.255.255.0 مشاهده می‌کنید که تمام این 4 دسته عدد یا از 255 و یا 0 تشکیل شده‎اند. موقعیت تغییر از 255 به 0 نشانگر جداسازی بین شناسه شبکه از میزبان است. این 255ها شناسه شبکه را از باقی معادله جدا می‌کند.

توجه: subnet maskهای پایه که ما در اینجا بیان می‌کنیم به عنوان subnet mask پیش فرض شناخته می‌شوند. در شبکه‌های بزرگتر موضوع پیچیده‎تر از این خواهد شد. مردم اغلب از subnet maskهای سفارشی (جایی که موقعیت تقاطع بین صفر و یک‎ها با یک عددگذاری سیستم هشت تایی جابجا می‌شود) برای ساخت چند subnet در یک شبکه یکسان استفاده می‌کنند.

آدرس گیت وی پیش فرض

علاوه بر خود آدرس ای‌پی و subnet mask اختصاص داده شده به آن شما یک آدرس گیت وی پیش فرض را نیز در فهرست اطلاعات مشاهده خواهید کرد. بر اساس پلتفرمی‌ که استفاده می‌کنید این آدرس ممکن است با نام دیگری معرفی شده باشد. بعضی اوقات از نام‎هایی مثل “router,” “router address,” default route,” و یا تنها “gateway.” استفاده می‌شود. تمام اینها به یک موضوع مشخص اشاره دارند. این همان آدرس ای‌پی پیش فرضی است که یک دستگاه در زمانی که قرار است داده را به یک شبکه متفاوت (شبکه‎ای با شناسه شبکه متفاوت) از شبکه‎ای که دستگاه در آن قرار دارد ارسال کند از آن استفاده می‌کند.

ساده‎ترین مثال در این زمینه در مورد شبکه‌های خانگی عادی است. اگر شما یک شبکه خانگی به همراه چند دستگاه در اختیار دارید به احتمال زیاد از روتری استفاده می‌کنید که از طریق مودم به اینترنت نیز متصل است. این روتر ممکن است یک دستگاه جداگانه و یا می‌تواند بخشی از یک دستگاه ترکیبی مودم / روتر باشد. این روتر بین کامپیوترها و دستگاه‎های درون شبکه شما قرار می‌گیرد و ترافیک را بین آنها جابجا می‌کند.

فرض کنید مرورگر خود را باز می‌کنید و به http://www.networkshop.ir/ می‌روید. کامپیوتر شما یک درخواست به آدرس ای‌پی سایت شبکه ارسال می‌کند. از آنجا که سرورهای سایت شبکه به جای شبکه خانگی شما روی اینترنت مستقر هستند، این ترافیک از کامپیوتر شما به روتر (همان گیت وی) ارسال شده و روتر شما این درخواست را به سرور ما انتقال می‌دهد. سپس سرور اطلاعات درست را به روتر شما ارسال می‌کند و در نهایت این اطلاعات به سمت دستگاهی که این درخواست را کرده بود منتقل می‌شود و شما در مرورگر خود سایت شبکه را مشاهده می‌کنید.

معمولا روترها به طور پیش فرض به گونه‎ای‌ پیکربندی شده‎اند تا از آدرس ای‌پی اختصاصی خود (آدرس آنها روی شبکه محلی) به عنوان اولین شناسه میزبان استفاده کنند. بنابراین برای مثال، روی یک شبکه خانگی که از 192.168.1.0 برای شناسه شبکه استفاده می‌کند، روتر معمولا با آدرس 192.168.1.1 شناخته می‌شود. مسلما مثل خیلی چیزهای دیگر شما می‌توانید آن را به گونه‎ای‌ پیکربندی کنید تا از آدرس دیگری استفاده کند.

سرورهای DNS

یک بخش پایانی از اطلاعات نیز وجود دارد که شما در کنار آدرس ای‌پی یک دستگاه، سابنت ماسک و آدرس گیت وی پیش فرض مشاهده خواهید کرد که شامل آدرس یک یا دو سرور سیستم نام دامنه (DNS) است. ما انسانها با نام بهتر از عدد کار می‌کنیم. تایپ کردن http://www.networkshop.ir/ در نوار آدرس مرورگر خیلی راحت‎تر از حفظ کردن و تایپ آدرس ای‌پی این سایت است.

DNS شبیه به یک دفتر تلفن عمل می‌کند. به دنبال نام وب‎سایت‎ها گشته و این نام‎ها را به آدرس ای‌پی مرتبط با آن تبدیل می‌کند. DNS این کار را با ذخیره سازی این اطلاعات روی یک سیستم سرور DNS موجود در سراسر اینترنت انجام می‌دهد. دستگاه شما باید آدرس این سرورهای DNS را بلد باشد تا بتواند درخواست خود را به آنها ارسال کند.

روی یک شبکه خانگی یا دفاتر کوچک، آدرس ای‌پی سرور DNS اغلب با آدرس گیت وی پیش فرض یکسان است. دستگاه‎ها درخواست DNS خود را به روتر شما ارسال می‌کنند که از آنجا به آدرس سرورهای DNS که در پیکربندی روتر شما تعیین شده منتقل می‌شود. این آدرس به طور پیش فرض همان سرورهای DNS است که توسط خدمات دهنده اینترنت شما فراهم می‌شود، اما شما می‌توانید آن را تغییر دهید تا از سرور DNS مورد نظر شما استفاده کند. شما ممکن است با استفاده از سرورهای DNS فراهم شده توسط خدمات دهندگان ثالث مثل Google یا OpenDNS به نتایج بهتری دست پیدا كنید.

چه تفاوتی بین IPv4 و IPv6 وجود دارد؟

شما ممکن است در زمان بررسی تنظیمات به نوع متفاوتی از آدرس ای‌پی به نام IPv6 برخورد کرده باشید. آدرس ای‌پی که ما تا به اینجا در مورد آن صحبت کردیم IP version 4 (IPv4) نام داشت. پروتکلی که در اواخر دهه 70 میلادی توسعه پیدا کرد. آنها از 32 بیت باینری (چهار دسته octet) برای فراهم کردن 4.29 میلیارد آدرس یکتای ممکن استفاده می‌کنند. با وجودی که این رقم بسیار زیادی محسوب می‌شود، اما خیلی وقت پیش تمام آدرس‌های موجود به کسب و کارهای مختلف اختصاص داده شد. هر چند بسیاری از آنها بلااستفاده هستند، اما اشغال شده هستند و نمی‌توان از آنها برای مصارف دیگر استفاده کرد.

در اواسط دهه 90 نگرانی در مورد احتمال کمبود آدرس‌های ای‌پی باعث شد نیروی ضربت مهندسی اینترنت (IETF) IPv6 را طراحی کند. IPv6 به جای آدرس 32 بیتی از آدرس 128 بیتی استفاده می‌کند، بنابراین مجموع تعداد آدرس‌های یکتا به رقمی‌ می‌رسد که بعید می‌رسد به این زودی تمام شود.

برخلاف نماد اعشاری نقطه به کار رفته در IPv4، آدرس‌های IPv6 به صورت گروه‎های هشت تایی بیان می‌شوند که با نشان دو نقطه (:) از هم جدا می‌شوند. هر گروه از چهار رقم هگزادسیمال تشکیل شده است که نشان دهنده 16 رقم باینری است (به همین دلیل است که هگزاتت یا شانزده تایی نام دارد). یک آدرس IPv6 چیزی شبیه به این است:

2601:7c1:100:ef69:b5ed:ed57:dbc0:2c1e

چگونه یک دستگاه آدرس ای‌پی خود را دریافت می‌کند؟

حالا که شما با مبانی کار آدرس‎های ای‌پی آشنا شدید، اجازه دهید کمی‌ در مورد اختصاص آدرس ای‌پی به دستگاه‎ها صحبت کنیم. دو نوع اختصاص ای‌پی ایستا و پویا وجود دارد.

یک آدرس ای‌پی پویا یا دینامیک در زمان اتصال دستگاه به شبکه به طور خودکار به آن اختصاص داده می‌شود. امروزه اکثریت قریب به اتفاق شبکه‌ها (از جمله شبکه خانگی شما) برای انجام این کار از چیزی به نام پروتکل پیکربندی میزبان پویا (DHCP) استفاده می‌کنند. DHCP در روتر شما تعبیه شده است. وقتی یک دستگاه به شبکه متصل می‌شود یک پیام درخواست آدرس ای‌پی ارسال می‌کند. DHCP این پیام را دریافت می‌کند و بعد از مجموعه آدرس‌های آزاد موجود یک آدرس ای‌پی برای آن دستگاه در نظر می‌گیرد.

یک محدوده آدرس ای‌پی خصوصی مشخص برای این منظور وجود دارد که روترها از آن استفاده می‌کنند. این که این آدرس‌ها به چه شکلی هستند به تنظیمات روتر شما برای این منظور بستگی دارد. این محدوده از آدرس ای‌پی‎های خصوصی شامل این موارد هستند:

• 10.0.0.0 – 10.255.255.255: اگر شما از مشتریان Comcast/Xfinity هستید، روتر تامین شده توسط خدمات دهنده اینترنت شما آدرس‌های اختصاص داده شده را در این محدوده انتخاب می‌کند. بعضی از خدمات دهندگان دیگر نیز از این آدرس‌ها استفاده می‌کنند. برای نمونه اپل در روترهای AirPort خود از این ساختار استفاده می‌کند.
• 192.168.0.0 – 192.168.255.255: اغلب روترهای تجاری به گونه‎ای تنظیم شده‎اند تا آدرس‌های ای‌پی را در این محدوده تعیین کنند. برای مثال، اکثر روترهای لینک‎سیس از شبکه 192.168.1.0 استفاده می‌کنند، در حالی که دی لینک و نت‎گیر از محدوده 198.168.0.0 استفاده می‌کنند.
• 172.16.0.0 – 172.16.255.255: این محدوده به ندرت توسط فروشندگان تجاری استفاده می‌شود.
• 169.254.0.0 – 169.254.255.255: این یک محدوده ویژه است که توسط یک پروتکل به نام Automatic Private IP Addressing استفاده می‌شود. اگر کامپیوتر (یا سایر دستگاه‎های) شما به شکلی تنظیم شده باشد که به طور خودکار آدرس ای‌پی خود را دریافت کند اما نمی‌تواند یک سرور DHCP را پیدا کند، آدرس خود را در این محدوده دریافت می‌کند. بنابراین اگر یکی از این آدرس‌ها را مشاهده می‌کنید به این معنا است که دستگاه شما نمی‌تواند یک سرور DHCP را پیدا کند و شما ممکن است مشکلی با شبکه داشته باشید.

موضوعی که در مورد آدرس‎های دینامیک وجود دارد این است که ممکن است بعضی اوقات تغییر پیدا کند. سرورهای DHCP آدرس‌های ای‌پی را به طور موقت در اختیار دستگاه‎ها قرار می‌دهد و وقتی این مدت زمان به پایان رسید دستگاه باید یک آدرس جدید دریافت کند.

اغلب اوقات این موضوع مشکلی به وجود نمی‌آورد و همه چیز به کار خود ادامه می‌دهد. اما هر از گاهی ممکن است بخواهید آدرس ای‌پی یک دستگاه ثابت باقی بماند. برای نمونه، ممکن است دستگاهی داشته باشید که می‌خواهید به طور دستی به آن دسترسی داشته باشید و باید آدرس ای‌پی آن را به یاد داشته باشید و یا اپلیکیشنی دارید که تنها از طریق آدرس ای‌پی به شبکه و دستگاه شما متصل می‎شود.

در چنین شرایطی شما می‌توانید یک آدرس ای‌پی ایستا یا استاتیک به این دستگاه‎ها اختصاص دهید. برای انجام چنین کاری روش‎های مختلفی وجود دارد. شما می‌توانید با تنظیمات دستی خودتان یک آدرس ای‌پی استاتیک برای دستگاه ایجاد کنید که کمی‌ زمانبر و خسته کننده است. راهکار بهتر این است که روتر خود را به شکلی پیکربندی کنید تا به دستگاه‎های مشخصی از طریق سرور DHCP آدرس ای‌پی استاتیک اختصاص داده شود. با این روش آدرس ای‌پی هرگز تغییر نخواهد کرد.