پروتکل IP چیست؟

پروتکل IP

 پروتکل IP شیوه‌ای استاندارد برای ارسال و مسیریابی بسته‌های داده در شبکه‌های کامپیوتری است و این کار را با استفاده از آدرس‌های آی‌پی (IP address) انجام می‌دهد. آدرس آی‌پی، شناسه منحصربه‌فردی است که هویت هر یک از کامپیوترها یا دیگر تجهیزات (گره‌های) متصل به شبکه را مشخص می‌کند.  در شبکه‌های مبتنی بر پروتکل اینترنت (آی‌پی)، هر کامپیوتر یا دستگاه متصل به شبکه، یک آدرس آی‌پی (IP address) دارد که آن را از دیگر کامپیوترهای تحت شبکه متمایز می‌کند. وقتی داده‌ای روی اینترنت ارسال می‌شود، آن داده به قطعات کوچکی به نام بسته (packet) تبدیل می‌شود. بسته، حاوی آدرس آی‌پی فرستنده و نیز آدرس آی‌پی گیرنده است. وقتی بسته‌ها به مقصد می‌رسند، با کمک پروتکل دیگری موسوم به TCP، با ترتیب صحیح‌شان به هم می‌پیوندند و به‌ شکل یک‌پارچه اولیه درمی‌آیند.

آدرس‌ آی‌پی (IP address) چیست؟

پروتکل IP برای تعیین آدرس‌ بسته‌های داده از شناسه منحصربه‌فردی موسوم به آدرس آی‌پی (IP address) استفاده می‌کند. در شبکه مبتنی بر پروتکل IP، هر کامپیوتر یا وسیله الکترونیکی (مانند سرور، روتر و…) باید یک آدرس آی‌پی داشته باشد. آدرس آی‌پی، شناسه عددی منحصربه‌فردی است که هویت هر کامپیوتر و هر وسیله الکترونیکی تحت شبکه را مشخص می‌کند. آدرس آی‌پی می‌تواند ثابت (استاتیک) یا متغیر (داینامیک) باشد.

آدرس آی‌پی برای مسیریابی و ارسال بسته‌های IP از مبدا به مقصد ضروری است. بدون آدرس‌ آی‌پی مشخص نمی‌شود که داده‌های کاربران (ایمیل‌ها، فایل‌ها و…) در اینترنت کجا باید ارسال شوند.

نسخه‌های پروتکل IP

در حال حاضر، پروتکل اینترنت دو نسخه کاربردی دارد که یکی IPv4 و دیگری IPv6 است. البته IPv4 فعلا بسیار رایج‌تر از IPv6 است اما محدودیت‌های بیشتری دارد.

در نسخه چهارم پروتکل اینترنت (IPv4) هر آدرس آی‌پی، 32 بیتی است. با IPv4 می‌توان 4.3 میلیارد آدرس آی‌پی منحصربه‌فرد ساخت که تنها 3.7 میلیارد آدرس آن برای تجهیزات متصل به شبکه قابل استفاده است. بقیه آدرس‌ها برای کاربردهای خاصی رزرو شده‌اند. این تعداد آدرس برای پاسخگویی به کاربران و تجهیزاتی که پیوسته بر شمارشان در اینترنت افزوده می‌شود، کافی نیست. این محدودیت سبب شد تا نسخه ششم پروتکل اینترنت موسوم به IPv6 نیز ارائه شود. در IPV6 آدرس‌های آی‌پی 128 بیتی هستند. این نسخه از پروتکل اینترنت 340 آندسیلیون یعنی 10³⁶ * 340 آدرس آی‌پی می‌سازد که بسیار فراتر از نیازهای فعلی بشر است.

چالش اصلی بر سر راه گسترش استفاده از IPv6 پشتیبانی نکردن آن از نسخه قدیمی‌تر یعنی IPv4 است. شبکه‌های مبتنی بر IPv6 به‌صورت بومی با شبکه‌های مبتنی بر IPv4 سازگار نیستند.

IP معتبر (Valid) و نامعتبر (Invalid) چیست؟

اصطلاح دیگری که برای تقسیم بندی آدرس های پروتکل اینترنت استفاده می شود عبارت IP معتبر (Valid) و نامعتبر (Invalid) است که مبنای این تقسیم بندی نسبی و بر اساس قابلیت استفاده از IP در شبکه مد نظر است، منظور از معتبر و Valid بودن IP کلیه آدرس هایی است که می توانیم از آنها در ارتباط تحت شبکه خاص استفاده کنیم، این شبکه می تواند اعم از شبکه های شخصی (Private) یا عمومی (Public) باشد، در مقابل IP آدرس هایی وجود دارند که به دلایل مختلف نمی توانیم از آنها در ارتباط تحت شبکه خاص استفاده کنیم که به آنها آی پی نامعتبر یا Invalid IP گفته می شود، از جمله دلایل نامعتبر و Invalid شدن IP می تواند یکی از موارد زیر باشد:

? آدرس های محفوظ یا Reserved Addresses

سازمان IANA (مخفف Internet Assigned Numbers Authority) سری خاصی از آی پی آدرس ها را به جهت استفاده در شبکه های خصوصی در نظر گرفته است که استفاده از آنها برای شبکه جهانی وب معتبر نیست و به عبارتی این دسته از آدرس ها برای استفاده در اینترنت نامعتبر (Invalid) هستند (دقت کنیم که این نوع آی پی ها در شبکه های خصوصی معتبر و Valid هستند)، این سری از آی پی آدرس ها شامل سه کلاس مختلف می شود که با نام های A، B و C نامگذاری می شوند، سری A از شماره 10.0.0.0 شروع شده و به شماره 10.255.255.255 با تعداد 16,777,216 آی پی ممکن ختم می شود، سری B از شماره 172.16.0.0 شروع شده و به شماره 172.31.255.255 با تعداد 1,048,576 ختم می شود و در نهایت سری C از شماره 192.168.0.0 شروع شده و به شماره 192.168.255.255 با تعداد 65,536 ختم می شود، استفاده از این سری آی پی ها برای ارتباط در شبکه اینترنت نامعتبر (Invalid) است.

?تداخل آدرس ها یا Address Conflicts

علت دیگر نامعتبر شدن استفاده از آدرس های IP وجود تداخل یا Conflict بین آنها است،به عبارت دیگر آی پی یک شماره یکتا در شبکه است و بر همین اساس دو دستگاه حاضر در یک شبکه نمی توانند آدرس مشابه داشته باشند، به همین دلیل اگر یک IP قبلا برای یک وسیله تنظیم شده و آن وسیله نیز در وضعیت آنلاین باشد، نمی توانیم از آن IP برای اتصال وسیله دیگر به همان شبکه استفاده کنیم و به اصطلاح می گوییم IP در این شرایط نامعتبر یا Invalid است، این اتفاق معمولا در شبکه های محلی که رنج محدودی از آدرس ها را به کار می گیرند اتفاق می افتد.

?سری های خاص، پیش فرض و آزمایشی

سازمان IANA (مخفف Internet Assigned Numbers Authority) سری خاصی از آی پی آدرس ها را به جهت اهداف خاصی در نظر گرفته است که استفاده از آنها برای سایر موارد معتبر نیست و به عبارتی این دسته از آدرس ها نامعتبر (Invalid) هستند، از جمله آدرسی که هر چهار قسمت آن صفر باشد یعنی 0.0.0.0 به عنوان Default Routing، آدرس هایی که سه قسمت آخر آنها صفر باشد به طور مثال 192.0.0.0 ،172.0.0.0 ،128.0.0.0 ،10.0.0.0 ،1.0.0.0 به عنوان Network Address، آدرس هایی که قسمت آخر آنها 255 باشد به طور مثال 192.168.1.255 ،128.255.255.255 ،1.255.255.255 به عنوان Broadcast Address، آدرس هایی که قسمت اول آنها 127 باشد به طور مثال 127.255.255.255 ،127.0.0.0 به عنوان Loopback یا Self-testing Address و آدرس های سری 169.254.0.1 الی 169.254.255.254 به عنوان APIPA (مخفف Automatic Private IP Addressing) که یک قابلیت در سیستم عامل ویندوز است و در حالتی که امکان استفاده از DHCP فراهم نباشد به صورت خودکار به دستگاه های متصل به شبکه IP اختصاص می دهد (بیشتر در شبکه های کوچک محلی با حداکثر 25 کاربر).