Jan Kończak

Każdy komputer w sieci do komunikacji potrzebuje adresu, tak żeby można było np. na ten adres skierować wiadomość (i odebrać odpowiedź). Do adresowania komputerów w sieci używa się adresów IP (Internet Protocol) wersji 4 bądź 6.

Adres IPv4 to 32 bitowa liczba.
Adres IPv4 zapisuje się dzieląc go na 4 ośmiobitowe bloki oddzielone kropką, zapisując każdy z nich jako liczbę dziesiętna (dotted-decimal notation).

Przykładowy adres IPv4:
2533229938 = 0x96fe0572 = 150.254.5.114

Zadanie 1 Spróbuj wpisać w przeglądarkę internetową w pasek adresu kolejno:

• http://2533236254/jkonczak/
• http://0x96fe1e1e/jkonczak/
• http://150.254.30.30/jkonczak/

Adres IPv6 to 128 bitowa liczba.
Adres IPv6 zapisuje się dzieląc go na 8 szesnastobitowych bloków oddzielonych dwukropkiem, zapisując każdy z nich jako liczbę szesnastkową. W każdej grupie wiodące zera są pomijane, a najdłuższy ciąg bloków o wartości zero jest zapisywany jako podwójny dwukropek. Cyfry a-f są zapisywane małymi literami.
Przykładowy adres IPv6: 2620:0:2830:200::b:8

Zadanie 2 Spróbuj wpisać w przeglądarkę internetową w pasek adresu kolejno:

• http://[2001:0808:0201:0000:0000:0000:0005:0114]/wydzial
• http://[2001:808:201::5:114]/wydzial

Cała pula (tzn. cały zakres, zbiór wszystkich) adresów IP jest z góry podzielona m. inn. na adresy publiczne i prywatne.

Za pośrednictwem internetu możliwa jest komunikacja między dwoma dowolnymi adresami publicznymi (tego samego protokołu warstwy sieci).

Urządzenia bezpośrednio podłączone do internetu muszą posiadać publiczne (globalnie trasowalne/globally routable) adresy IP.
Urządzenia mogą nie posiadać publicznego adresu IP i używać zamiast niego prywatnego adresu IP, ale wtedy do internetu potrzebują się łączyć przez urządzenie posiadające publiczny adres IP.

Od początku lat 80-tych do dzisiaj w internecie używane są adresy IPv4. Adresów IPv4 jest mniej niż urządzeń podłączonych do internetu. Żeby wszyscy chętni mogli korzystać z internetu potrzebne jest "chowanie" wielu urządzeń za jednym urządzeniem z publicznym IPv4. To rozwiązanie działa, ale powoduje grupę innych problemów.
IPv6, stworzony jako następca IPv4, powoli go zastępuje. Od kilkunastu lat sieć szkieletowa internetu jest gotowa do transportu IPv6. Wprowadzanie IPv6 nie idzie równo szybko na całym świecie i głównie zależy od wyrachowania operatorów internetowych (skoro IPv4 jeszcze działa, to po co przepłacać).
W tej chwili google notuje około zapytań z użyciem IPv6 (https://www.google.com/ipv6/statistics.html).

Uporządkowaniem tego kto wykorzystuje który publiczny adres IP np. w Polsce zajmują się hierarchicznie zależne od siebie organizacje:

• ICANN / IANA dzieli całą pulę adresów na pięć "regionalnych" organizacji (wszystkie adresy IPv4 już rozdane),
• RIPE NCC rozdaje "europejską" pulę LIRom (wszystkie adresy IPv4 już rozdane),
• Lokalne rejestry internetowe (LIR), np. usługodawcy internetowi (ISP, Internet Service Provider) dają adresy swoim klientom.

Każdy adres IP należy do jakiejś sieci (w IPv6 nazywanej zwykle prefiksem).
W ramach jednej sieci urządzenia mogą bezpośrednio wymieniać się wiadomościami. Żeby skomunikować się z urządzeniem z innej sieci trzeba do niego wysłać wiadomość przez inne urządzenie ze swojej sieci (stąd internet określa się siecią sieci).

Administrator ustala jakie adresy są razem w sieci wybierając ile pierwszych bitów w adresie jest wspólne dla wszystkich adresów w tej sieci. Taką liczbę bitów nazywa się długością maski (dla IPv4) lub długość prefiksu (dla IPv6).

Jeżeli długość maski wynosi 20,
to adresy  192.168.0.10  oraz  192.168.0.20  nie są w tej samej sieci,
a  adresy  192.168.0.50  oraz  192.168.0.60  są w tej samej sieci

bo 20 pierwszych bitów dla 192.168.0.10 i 192.168.0.20 są różne:
192.168.0.10 = 11000000.10101000.00000000.00001010
192.168.0.20 = 11000000.10101000.00000000.00010100

a 20 pierwszych bitów dla 192.168.0.50 i 192.168.0.60 są takie same:
192.168.0.50 = 11000000.10101000.00000000.00110010
192.168.0.60 = 11000000.10101000.00000000.00111100

Jeżeli długość maski wynosi 64,
to fd00:ad:ac7a:8::dead:beef, fd00:ad:ac7a::8:dead:beef, fd00:ad:cafe:8::dead:beef nie są w tej samej sieci,
a  fd00:ad:ac7a:8::dead:beef, fd00:ad:ac7a:8:dead::beef, fd00:ad:ac7a:8::ace są w tej samej sieci

bo kolejno pełne rozwinięcia adresów to:
fd00:00ad:ac7a:0008:0000:0000:dead:beef      fd00:00ad:ac7a:0008:0000:0000:dead:beef
fd00:00ad:ac7a:0000:0000:0008:dead:beef      fd00:00ad:ac7a:0008:dead:0000:0000:beef
fd00:00ad:cafe:0008:0000:0000:dead:beef      fd00:00ad:ac7a:0008:0000:0000:0000:0ace

Długość maski/prefiksu zapisuje się jako /n.

W IPv4 maska była tradycyjnie zapisywana identycznie jak adres sieci i składała się w zapisie binarnym z ciągu jedynek po którym następował ciąg zer.
Przykładowo zamiast /20 zapisywano 255.255.255.240

Znając jedynie adres nie da się powiedzieć jaką maskę sieci/długość prefiksu ustawił administrator.

Adres IP nie ma na końcu zapisanej długości maski. Zapis np. 192.168.0.10/20 to adres IP z maską (długością maski).

192.168.0.10     <-- to jest adres IP
192.168.0.10/20  <-- to nie jest tylko adres IP

Zapis /n używa się też do określania zakresu adresów należących do wielu sieci.

Jeżeli administrator skonfigurował sieć 192.168.0.0/24 oraz sieć 192.168.1.0/24
to żeby określić wszystkie adresy z obu sieci naraz, może zapisać 192.168.0.0/23

bo łącznie sieci:
192.168.0.0/24 = 11000000.10101000.00000000.XXXXXXXX
192.168.1.0/24 = 11000000.10101000.00000001.XXXXXXXX
określają ten sam zakres adresów co:
192.168.0.0/23 = 11000000.10101000.0000000X.XXXXXXXX
(gdzie X oznacza dowolną wartość bitu)

W IPv4 pierwszy adres w sieci to adres sieci i nie może zostać przypisany żadnemu urządzeniu. Ostatni adres w sieci to adres rozgłoszeniowy tej sieci (czyli adres pod który wysłana wiadomość ma dotrzeć do wszystkich w sieci) i też nie może być nadany żadnemu urządzeniu.
W IPv6 pierwszy adres prefiksu powinien zostać ustawiony na routerach z tego prefiksu.

Przez to że w adresacji IPv4 pierwszy i ostatni adres w sieci nie może być używany przez urządzenia, to w sieci o masce /n można zaadresować 2^32-n-2 urządzeń.

Przykładowo: w sieci 172.16.16.88/29 są adresy:
  172.16.16.88 – adres sieci
  172.16.16.89 ┐
  172.16.16.90 │ adresy które można
  172.16.16.91 │ nadać urządzeniom
  172.16.16.92 │    
  172.16.16.93 │ liczba adresów to: 232-29-2 = 23-2 = 6
  172.16.16.94 ┘ 
  172.16.16.95 – adres rozgłoszeniowy

Adres 172.16.16.88 można zapisać jako:
  10101100 00010000 00010000 01011000
Przy czym maska obejmuje pierwsze 29 bitów (część sieciowa):
  10101100 00010000 00010000 01011000
A adresy w tej sieci to wspólny początek i dalej wszystkie kombinacje (część komputerowa).

Pamiętaj że komunikacja między adresami prywatnymi możliwa jest tylko w sieciach lokalnych, więc o podziale i użyciu adresów prywatnych decyduje lokalny administrator.

Bloki adresów prywatnych IPv4 to:

• 10.0.0.0/8,
• 172.16.0.0/16 - 172.31.0.0/16 (172.16.0.0/12),
• 192.168.0.0/24 - 192.168.255.0/24 (192.168.0.0/16).

Dodatkowo wydzielony został blok 100.64.0.0/10 ("shared addresses"), który od prywatnych różni się tym że zarządza nim usługodawca, a nie lokalny administrator.

Dla IPv6 odpowiednikiem adresów prywatnych są adresy site-local z prefiksu fc00::/7 (te zaczynające się na fc… lub fd…), z których używa się adresów z zakresu fd00::/8 (i z tych adresów tworzy się sieci z długością prefiksu /64).

Zadanie 3 Podaj adres sieci do której należy komputer o IP:

1. 10.10.20.30 jeżeli sieć używa maski /24
2. 10.10.20.30 jeżeli sieć używa maski /28
3. 150.254.32.144 jeżeli sieć używa maski /26
4. 192.168.75.0 jeżeli sieć używa maski /23
5. 192.168.178.42 jeżeli sieć używa maski /22
6. 2001:808:201:100:c11a:4850:1537:2b9b jeżeli sieć używa maski /64
7. 2001:808:201::5:114 jeżeli sieć używa maski /64
8. fdae::4c:a:f:f:e jeżeli sieć używa maski /64
9. fdae::4c:a:f:f:e jeżeli sieć używa maski /60

Zadanie 4 Podaj: Ⓐ adres sieci, Ⓑ adres rozgłoszeniowy, Ⓒ pierwszy i ostatni adres który można nadać urządzeniu w sieci, oraz Ⓓ ilość urządzeń którą można zaadresować w sieci:

1. 172.20.0.0/16
2. 150.254.32.64/26
3. 10.20.30.40/30
4. 2606:4700::6810:2c63/64
5. 2a01:7080:24:100::666:45/96

Zadanie 5
a) Zakładając że te adresy należą do sieci z maskami o długości 27, podziel adresy na grupy adresów które są w tej samej sieci:
   10.0.0.222   10.0.0.199   10.0.0.150   10.0.0.166   10.0.0.190   10.0.0.189
b) Zakładając że te adresy należą do sieci z maskami o długości 20, podziel adresy na grupy adresów które są w tej samej sieci:
   172.16.23.85   172.16.33.76   172.16.43.29   172.16.8.0   172.16.42.1   172.16.4.164
c) Zakładając że te adresy należą do sieci z maskami o długości 112, podziel adresy na grupy adresów które są w tej samej sieci:
   fdba::ace   fdba::acca   fdba::a:cf   fdba::a55   fdba::ac7a   fdba:a::

Zadanie 6 Podaj jaki adres i jaka długość maski jest równoważna adresom z zakresu:

1. 192.168.32.0 ÷ 192.168.63.255
2. 10.128.0.0 ÷ 10.191.255.255
3. 172.22.0.64 ÷ 172.22.0.95
4. 172.22.0.64 ÷ 172.22.0.127
5. 172.22.0.64 ÷ 172.22.0.191
6. 2001:808:201:: ÷ 2001:808:201::ffff:ffff
7. fd22::40 ÷ fd22::7f