Hoe werken IP-adressen?

Elk apparaat dat is aangesloten op een netwerkcomputer, tablet, camera of wat dan ook, heeft een unieke ID nodig zodat andere apparaten weten hoe deze te bereiken. In de wereld van TCP / IP-netwerken is die ID het IP-adres (Internet Protocol).

Als je al enige tijd met computers hebt gewerkt, ben je waarschijnlijk blootgesteld aan IP-adressen - die numerieke reeksen die er ongeveer zo uitzien als 192.168.0.15. Meestal hoeven we niet rechtstreeks met hen om te gaan, aangezien onze apparaten en netwerken achter de schermen voor dat soort dingen zorgen. Wanneer we er wel mee te maken hebben, volgen we vaak alleen instructies over welke nummers moeten worden geplaatst. Maar als je ooit wat dieper wilt duiken in wat die cijfers betekenen, dan is dit artikel iets voor jou.

Waarom zou je erom geven? Welnu, begrijpen hoe IP-adressen werken, is van vitaal belang als u ooit wilt proberen te achterhalen waarom uw netwerk niet goed werkt, of waarom een bepaald apparaat niet aansluit zoals u dat zou verwachten. En als u ooit iets geavanceerder moet instellen, zoals het hosten van een spelserver of mediaserver waarop vrienden van internet verbinding kunnen maken, dan moet u iets weten over IP-adressering. Bovendien is het fascinerend.

Opmerking: we gaan de basisbeginselen van IP-adressering in dit artikel bespreken, het soort dingen dat mensen die IP-adressen gebruiken, maar er nooit echt veel over hebben gedacht, willen weten. We gaan geen enkele van de meer geavanceerde of professionele dingen op het niveau behandelen, zoals IP-klassen, klasseloze routing en aangepaste subnetten ... maar we zullen naar enkele bronnen verwijzen voor verder lezen terwijl we verder gaan.

Wat is een IP-adres?

Een IP-adres identificeert op unieke wijze een apparaat in een netwerk. Je hebt deze adressen eerder gezien; ze zien er ongeveer uit als 192.168.1.34.

Een IP-adres is altijd een set van vier nummers zoals dat. Elk nummer kan variëren van 0 tot 255. Het volledige IP-adresbereik loopt dus van 0.0.0.0 tot 255.255.255.255.

De reden dat elk nummer slechts 255 kan bereiken is dat elk van de getallen echt een achtcijferig binair getal is (soms een octet genoemd). In een octet zou het getal nul 00000000 zijn, terwijl nummer 255 11111111 zou zijn, het maximale aantal dat het octet kan bereiken. Dat IP-adres dat we eerder noemden (192.168.1.34) in binair zou er als volgt uitzien: 11000000.10101000.00000001.00100010.

Computers werken met het binaire formaat, maar wij mensen vinden het veel gemakkelijker om met het decimale formaat te werken. Toch weten we dat de adressen eigenlijk binaire getallen zijn, zodat we begrijpen waarom sommige dingen rond IP-adressen werken zoals ze werken.

Maak je echter geen zorgen! In dit artikel gooien we niet veel binaire of wiskundige dingen naar je, dus houd het gewoon wat langer vol.

De twee delen van een IP-adres

Het IP-adres van een apparaat bestaat eigenlijk uit twee afzonderlijke delen:

Netwerk identificatie: De netwerk-ID maakt deel uit van het IP-adres dat van links begint en identificeert het specifieke netwerk waarop het apparaat zich bevindt. Op een typisch thuisnetwerk, waarbij een apparaat het IP-adres 192.168.1.34 heeft, is het 192.168.1 deel van het adres het netwerk-ID. Het is gebruikelijk om het ontbrekende laatste deel in te vullen met een nul, dus we kunnen zeggen dat de netwerk-ID van het apparaat 192.168.1.0 is.
Host ID: De host-ID is het deel van het IP-adres dat niet wordt gebruikt door de netwerk-ID. Het identificeert een specifiek apparaat (in de TCP / IP-wereld noemen we apparaten "hosts") op dat netwerk. Als we ons voorbeeld van het IP-adres 192.168.1.34 voortzetten, zou de host-ID 34 zijn - de unieke ID van de host in het 192.168.1.0-netwerk.

Op uw thuisnetwerk ziet u mogelijk verschillende apparaten met een IP-adres zoals 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1 30 en 192.168.1.34. Dit zijn allemaal unieke apparaten (met host-ID's 1, 2, 30 en 34 in dit geval) op hetzelfde netwerk (met de netwerk-ID 192.168.1.0).

Om ons een beetje beter voor te stellen, laten we ons wenden tot een analogie. Het is vergelijkbaar met hoe straatadressen in een stad werken. Neem een adres zoals 2013 Paradise Street. De straatnaam is vergelijkbaar met de netwerk-ID en het huisnummer is vergelijkbaar met de host-ID. Binnen een stad zullen geen twee straten hetzelfde worden genoemd, net zoals geen twee netwerk-ID's op hetzelfde netwerk hetzelfde worden genoemd. In een bepaalde straat is elk huisnummer uniek, net zoals alle host-iD's binnen een bepaald netwerk-ID uniek zijn.

Het subnetmasker

Hoe bepaalt uw apparaat welk deel van het IP-adres de netwerk-ID is en welk deel van de host-ID? Daarvoor gebruiken ze een tweede nummer dat je altijd ziet in combinatie met een IP-adres. Dat nummer wordt het subnetmasker genoemd.

Op de meeste eenvoudige netwerken (zoals die in huizen of kleine bedrijven), ziet u subnetmaskers zoals 255.255.255.0, waarbij alle vier getallen 255 of 0 zijn. De positie van de wijzigingen van 255 tot 0 geeft de scheiding aan tussen de netwerk- en host-ID. De 255's "maskeren" de netwerk-ID uit de vergelijking.

Opmerking: de basissubnetmaskers die we hier beschrijven, staan bekend als standaardsubnetmaskers. Het wordt ingewikkelder dan dit op grotere netwerken. Mensen gebruiken vaak aangepaste subnetmaskers (waarbij de positie van de pauze tussen nullen en enen verschuift binnen een octet) om meerdere subnetten op hetzelfde netwerk te maken. Dat is iets buiten het bestek van dit artikel, maar als je geïnteresseerd bent, heeft Cisco een redelijk goede gids over subnetten.

Het standaard gateway-adres

Naast het IP-adres zelf en het bijbehorende subnetmasker, ziet u ook een standaardgatewayadres samen met IP-adresinformatie. Afhankelijk van het platform dat u gebruikt, kan dit adres iets anders worden genoemd. Het wordt soms de "router", "routeradres", standaardroute, "of alleen" gateway genoemd. Dit zijn allemaal hetzelfde. Dit is het standaard IP-adres waarnaar een apparaat netwerkgegevens verzendt wanneer die gegevens bedoeld zijn om naar een ander netwerk te gaan (een met een ander netwerk-ID) dan het apparaat waarop het apparaat zich bevindt.

Het eenvoudigste voorbeeld hiervan is te vinden in een typisch thuisnetwerk.

Als u een thuisnetwerk met meerdere apparaten hebt, hebt u waarschijnlijk een router die via een modem met internet is verbonden. Die router is mogelijk een afzonderlijk apparaat of maakt deel uit van een combo-eenheid voor modem / router die wordt geleverd door uw internetprovider. De router bevindt zich tussen de computers en apparaten in uw netwerk en de meer naar het publiek gerichte apparaten op internet, waarbij het verkeer heen en weer wordt doorgegeven (of wordt gerouteerd).

Stel dat u uw browser opstart en naar www.howtogeek.com gaat. Uw computer stuurt een verzoek naar het IP-adres van onze site. Omdat onze servers op het internet staan en niet op uw thuisnetwerk, wordt dat verkeer van uw pc naar uw router (de gateway) verzonden en stuurt uw router het verzoek door naar onze server. De server stuurt de juiste informatie terug naar uw router, die de informatie dan doorstuurt naar het apparaat dat erom heeft gevraagd, en u ziet onze website opduiken in uw browser.

Meestal zijn routers standaard geconfigureerd om hun privé-IP-adres (hun adres op het lokale netwerk) als eerste host-ID te hebben. Dus, bijvoorbeeld op een thuisnetwerk dat 192.168.1.0 gebruikt voor een netwerk-ID, zal de router gewoonlijk 192.168.1.1 zijn. Natuurlijk, zoals de meeste dingen, kun je dat anders configureren als je wilt.

DNS-servers

Er is nog een laatste stukje informatie dat u naast een IP-adres, subnetmasker en standaard gateway-adres van een apparaat ziet: de adressen van een of twee standaard DNS-servers (Domain Name System). Wij mensen werken veel beter met namen dan met numerieke adressen. Typ www.howtogeek.com in de adresbalk van uw browser is veel eenvoudiger dan het IP-adres van onze site onthouden en typen.

DNS werkt een beetje als een telefoonboek, door mensen leesbare dingen zoals website-namen op te zoeken en die naar IP-adressen om te zetten. DNS doet dit door al die informatie op te slaan op een systeem van gekoppelde DNS-servers via internet. Uw apparaten moeten de adressen van DNS-servers kennen waarnaar zij hun vragen kunnen verzenden.

Op een standaard klein of thuisnetwerk zijn de IP-adressen van de DNS-server vaak hetzelfde als het standaard gateway-adres. Apparaten sturen hun DNS-query's naar uw router, die vervolgens de aanvragen doorstuurt naar de DNS-servers die de router is geconfigureerd voor gebruik. Standaard zijn dit meestal de DNS-servers die uw internetprovider biedt, maar u kunt deze wijzigen om andere DNS-servers te gebruiken als u dat wilt. Soms kunt u beter succes behalen met behulp van DNS-servers die door derden worden geleverd, zoals Google of OpenDNS.

Wat is het verschil tussen IPv4 en IPv6?

Het kan ook zijn dat u tijdens het bladeren door de instellingen een ander type IP-adres hebt gezien, een IPv6-adres. De typen IP-adressen waar we tot nu toe over gesproken hebben, zijn adressen die gebruikt worden door IP-versie 4 (IPv4) - een protocol dat ontwikkeld werd aan het eind van de jaren '70. Ze gebruiken de 32 binaire bits waarover we spraken (in vier octetten) om een totaal van 4,29 miljard mogelijke unieke adressen te bieden. Hoewel dat veel klinkt, waren alle openbaar toegankelijke adressen lang geleden toegewezen aan bedrijven. Velen van hen zijn ongebruikt, maar ze zijn toegewezen en niet beschikbaar voor algemeen gebruik.

Halverwege de jaren negentig, de Internet Engineering Task Force (IETF), die zich zorgen maakt over het potentiële tekort aan IP-adressen, heeft IPv6 ontworpen. IPv6 gebruikt een 128-bits adres in plaats van het 32-bits adres van IPv4, dus het totale aantal unieke adressen wordt gemeten in de onbeslagen beslissingen - een getal dat groot genoeg is dat het waarschijnlijk nooit zal oprapen.

Anders dan de gestippelde decimale notatie die wordt gebruikt in IPv4, worden IPv6-adressen uitgedrukt als acht getalsgroepen, gedeeld door dubbele punten. Elke groep heeft vier hexadecimale cijfers die 16 binaire cijfers vertegenwoordigen (dus wordt dit een hextet genoemd). Een typisch IPv6-adres ziet er ongeveer zo uit:

2601: 7C1: 100: ef69: b5ed: ed57: dbc0: 2c1e

Het probleem is dat het tekort aan IPv4-adressen dat ervoor zorgde dat alle zorgen uiteindelijk werden beperkt door het toegenomen gebruik van privé-IP-adressen achter routers. Meer en meer mensen creëerden hun eigen privé-netwerken, met behulp van die privé-IP-adressen die niet publiekelijk worden blootgesteld.

Dus hoewel IPv6 nog steeds een belangrijke speler is en die overgang nog steeds zal gebeuren, is het nooit zo volledig gebeurd als voorspeld - tenminste, nog niet. Als u meer wilt weten, bekijk dan deze geschiedenis en tijdlijn van IPv6.

Hoe krijgt een apparaat zijn IP-adres?

Nu u de basis kent van hoe IP-adressen werken, laten we het hebben over hoe apparaten hun IP-adressen in de eerste plaats krijgen. Er zijn echt twee soorten IP-toewijzingen: dynamisch en statisch.

Een dynamisch IP-adres wordt automatisch toegewezen wanneer een apparaat verbinding maakt met een netwerk. De overgrote meerderheid van de netwerken van vandaag (inclusief uw thuisnetwerk) gebruiken iets dat Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) heet om dit mogelijk te maken. DHCP is ingebouwd in uw router. Wanneer een apparaat verbinding maakt met het netwerk, verzendt het een broadcastbericht waarin een IP-adres wordt aangevraagd. DHCP onderschept dit bericht en wijst vervolgens een IP-adres toe aan dat apparaat uit een pool van beschikbare IP-adressen.

Er zijn bepaalde particuliere IP-adresbereiken die routers voor dit doel zullen gebruiken. Welke wordt gebruikt, hangt af van wie je router heeft gemaakt, of hoe je de dingen zelf hebt opgezet. Die privé IP-reeksen omvatten:

10.0.0.0 - 10.255.255.255: Als u een klant van Comcast / Xfinity bent, wijst de door uw internetprovider verstrekte router adressen toe binnen dit bereik. Sommige andere ISP's gebruiken deze adressen ook op hun routers, net als Apple op hun AirPort-routers.
192.168.0.0 - 192.168.255.255: De meeste commerciële routers zijn ingesteld om IP-adressen toe te wijzen binnen dit bereik. De meeste Linksys-routers gebruiken bijvoorbeeld het 192.168.1.0-netwerk, terwijl D-Link en Netgear beide het 198.168.0.0-bereik gebruiken
172.16.0.0 - 172.16.255.255: Dit bereik wordt standaard zelden gebruikt door commerciële verkopers.
169.254.0.0 - 169.254.255.255: Dit is een speciaal bereik dat wordt gebruikt door een protocol met de naam Automatische particuliere IP-adressering. Als uw computer (of een ander apparaat) is ingesteld om automatisch het IP-adres op te halen, maar geen DHCP-server kan vinden, wijst het zichzelf een adres toe binnen dit bereik. Als u een van deze adressen ziet, meldt het dat uw apparaat de DHCP-server niet kon bereiken toen het tijd was om een IP-adres te krijgen, en er is mogelijk een netwerkprobleem of problemen met uw router.

Het voordeel van dynamische adressen is dat ze soms kunnen veranderen. DHCP-servers leasen IP-adressen naar apparaten en wanneer deze huurovereenkomsten zijn afgelopen, moeten de apparaten de lease vernieuwen. Soms krijgen apparaten een ander IP-adres dan de pool met adressen die de server kan toewijzen.

Meestal is dit geen big deal en zal alles "gewoon werken". Af en toe wilt u misschien een apparaat een IP-adres geven dat niet verandert. Misschien hebt u bijvoorbeeld een apparaat dat u handmatig moet openen en kunt u gemakkelijker een IP-adres dan een naam onthouden. Of misschien hebt u bepaalde apps die alleen verbinding kunnen maken met netwerkapparaten met behulp van hun IP-adres.

In die gevallen kunt u een statisch IP-adres aan die apparaten toewijzen. Er zijn een aantal manieren om dit te doen. U kunt het apparaat zelf handmatig configureren met een statisch IP-adres, hoewel dit soms janky is. De andere, elegantere oplossing is om uw router in te stellen om statische IP-adressen toe te wijzen aan bepaalde apparaten tijdens wat normaal een dynamische toewijzing door de DHCP-server zou zijn. Op die manier verandert het IP-adres nooit, maar onderbreek je het DHCP-proces niet waardoor alles soepel blijft werken.