آی‌پی (IP) چیست؟ هرآنچه باید درباره‌ی آدرس آی‌پی بدانید!

آی‌پی (IP) کلمه‌ای که روزانه بارها آن را شنیده و شاید به سادگی از کنار آن می‌گذریم، آدرس آی‌پی یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های موجود در دنیای شبکه‌های کامپیوتری است، به جرئت می‌توان گفت، اگر IP وجود نداشت اینترنت کنونی نیز به هیچ عنوان برای ما قابل استفاده نبود، چرا که یکی از مهم‌ترین راه‌های شناسایی دستگاه‌های موجود در شبکه استفاده از آدرس آی‌پی آن‌هاست، در این آموزش از همیار آی‌تی قصد داریم در ابتدا با زبانی ساده آی‌پی و عملکرد آن را برای شما شرح داده و در ادامه انواع گوناگون IP را بررسی کنیم.

بدیهی‌ است که دانستن تمامی مفاهیم دنیا‌ی گسترده‌ی وب و اینترنت برای همه لازم و امکان‌پذیر نیست، ولی درک برخی از مفاهیم عمومی و کاربردی آن جهت شناخت و استفاده‌ی بهتر از این تکنولوژی محبوب خالی از لطف نیست، چه بسا هر یک از ما روزانه چندین بار از آن استفاده می‌کنیم، بنابراین در ابتدا به تعریف عمومی آی‌پی می‌پردازیم.

آدرس IP چیست؟

در واقع IP مخفف عبارت Internet Protocol Address  بوده که معادل فارسی آن “آدرس پروتکل اینترنت” می‌باشد، در بستر اینترنت هزاران دستگاه، گجت، سیستم و… در حال فعالیت بوده که در اکثر مواقع نیازمند برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات برای پایدار ماندن اینترنت و رفع نیاز کاربران هستند، ولی آیا تا کنون از خود پرسیده‌اید این دستگاه‌ها چگونه یکدیگر را در شبکه یافته و دچار خطا نمی‌شوند؟

در حقیقت IP آدرس از  یک سری عدد و رقم تشکیل شده که با قاعده و گرامر خاصی کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند تا شماره‌‌های شناسایی یکتایی برای دستگاه‌های فعال در بستر اینترنت فراهم آورند، به زبان ساده‌تر IP یک شماره شناسایی است که با استفاده از آن می‌توانیم بین دستگاه‌های فعال در شبکه تمایز ایجاد کرده و آن‌ها را از یکدیگر تشخیص دهیم.

آی‌پی را می‌توان به تمام شماره شناسایی‌هایی که تا‌به‌حال دیده‌اید نسبت داد، به عنوان مثال کد ملی که شماره شناسایی هویتی یک فرد است را تصور کنید، ما با این شماره افراد را از یکدیگر تشخیص می‌دهیم، شماره‌ای که برای هر شخص منحصربه‌فرد بوده و هیچگاه با دو کد ملی یکسان رو‌به‌رو نخواهیم شد، این مثال قابل تعمیم برای بقیه شماره شناسایی‌های مورد استفاده ما در زندگی است، به عنوان مثال شماره‌ی پلاک خودرو‌ها، شماره‌ی پلاک خانه‌ها و…

تمام مثال‌های ذکر شده دارای یک ویژگی خاص هستند و آن یکتا بودن این شماره‌ها است، آی‌پی نیز در شبکه‌هایی مانند اینترنت خاصیت یکتا بودن را دارد. در واقع آی پی اختصاص داده شده به هر دستگاه با دستگاه دیگر متفاوت است در صورت اختصاص یک آی‌پی یکسان به دو دستگاه مختلف، شبکه دچار اختلال خواهد شد.

انواع گوناگون آدرس آی‌پی

آی‌پی‌ها در دسته‌بندی‌های متفاوتی گروه‌بندی می‌شوند که در ادامه تمام آن‌ها را بررسی می‌کنیم، اما یکی از معروف‌ترین این دسته‌بندی‌ها که شاید بیشتر با آن برخورد داشته باشیم، تفاوت در شماره‌ی نسخه‌ی آی‌پی است، به طور کلی در حال حاضر دو نسخه‌ی مختلف از IP را در اختیار داریم:

• آی‌پی نسخه‌ی ۴ (IPv4)
• آی‌پی نسخه‌ی ۶ (IPv6)

جالب است بدانید، فرایند شکل‌گیری آی‌پی نسخه‌ی ۶ داستان جالبی دارد، هنگامی که دستگاه‌های موجود در شبکه افزایش یافتند، به دلیل کمبود تعداد آدرس‌های منحصر‌به‌فرد استفاده شده در شبکه، متخصصین در پی حل این مشکل بر‌آمده و پس از تحقیقات فراوان تصمیم گرفتند یک نسخه‌‌ی جدید از IP را معرفی کنند که تعداد آدرس‌های بیشتری را در خود داشته باشد و بدین ترتیب پای آدرس IP نسخه‌ی ۶ به میان آمد، در ادامه به طور دقیق این دو مورد را بررسی کرده و تفاوت‌های هریک را برای شما شرح می‌دهیم.

ساختار IPv4

برای نمایش دادن آدرس IPv4 سه صورت نمایش مرسوم است:

• دسیمال (عدد در مبنای ۱۰)
• هگزادسیمال (عدد در مبنا ۱۶)
• باینری (عدد در مبنا ۲)

راحت‌ترین و ساده‌ترین نوع نمایش آدرس آی‌پی، برای ما انسان‌ها نوع دسیمال آن است، یعنی نمایش در مبنای ۱۰ که به صورت اعداد معمولی روزانه با آن‌ها سروکار داریم.

طول آی پی ورژن چهار، ۳۲ بیت بوده که به صورت ۸ بیت  8 بیت و به وسیله نقطه (.) از یکدیگر  جدا شده‌اند، قالب کلی آی‌پی نسخه‌ی ۴ به صورت زیر است:

___ . ___ . ___ . ___

هر کدام از قسمت‌های آی‌پی بالا که با نقطه از یکدیگر جدا شده‌اند را یک Octa (به معنای ۸تایی) می‌نامیم زیرا هر کدام از بخش‌های جدا شده برابر با ۸ بیت (معادل یک بایت) می‌باشد و می‌تواند عددی را در بازه ی ۰ تا ۲۵۵ به خود بگیرد، بنابراین محدوده‌ی آی‌پی ورژن ۴ از ۰.۰.۰.۰ تا ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵ است.

با دقت در تصویر بالا، می‌توانید دلیل محدودیت ورژن ۴ آی‌پی را مشاهده کنید، با یک محاسبه‌ی سر انگشتی تعداد آدرس‌های یکتای IPv4 را ۲^۳۲ عدد به‌دست می‌آوریم که این یعنی تقریبا ۴۲۹۴۹۶۷۲۹۶ آدرس یکتا که با توجه به افزایش روز افزون دستگاه‌های موجود در بستر شبکه با کمبود تخصیص آدرس یکتا برای تمام دستگاه‌ها روبه‌رو خواهیم بود، بنابراین برای حل این مشکل از IPv6 کمک خواهیم گرفت!

ساختار IPv6

در نسخه‌ی ۶ از IP با ساختاری پیچیده‌تر، یعنی یک عبارت ۱۲۸ بیتی روبرو هستیم که اعداد به صورت ۸ بخش ۱۶ بیتی و به کمک علامت دونقطه (:) از یکدیگر جدا شده‌اند.

در IPv6 از مبنای ۱۶ یا هگزادسیمال اعداد استفاده شده است پس علاوه بر اعداد ۰ تا ۹ که به صورت معمول در آی‌پی استفاده می‌شوند، به‌جای اعداد ۱۰ تا ۱۵ نیز به ترتیب حروف A تا F جایگذاری می‌شوند، هر بخش ۱۶ بیتی محدوده‌ای از ۰۰۰۰ تا FFFF را در خود جای می‌دهد.

همچنین ذکر این نکته حائز اهمیت است که برای سادگی در خواندن IPv6 در بخش‌هایی که هر ۱۶ بیت، برابر با ۰ هستند، کل بخش قابل حذف است، به عنوان مثال آدرس‌های زیر دقیقا باهم برابرند:

BA:D3:۰:CA23:9C5A

BA:D3:۰:۰:۰:۰:CA23:9C5A

همانطور که گفتیم، متخصصان شبکه به دلیل محدودیت در تعداد آی‌پی نسخه‌ی ۴ تصمیم بر به‌کارگیری IPv6 گرفتند، پس با این توصیف میتوان تعداد آدرس‌های یکتا را در نسخه شش از آی‌پی محاسبه کرد که تعداد آن، یک عدد تقریبا نجومی خواهد بود، تعداد کل آدرس‌های یکتای موجود در آی‌پی نسخه‌ی ۶ برابر با ۲^۱۲۸ عدد آی‌پی منحصر به‌فرد می‌باشد!

اجازه دهید، برای درک بهتر عملکرد آی‌پی‌ها مثالی ساده را باهم بررسی کنیم، شماره‌ی تلفن خانه‌ای در ایران، در استان اصفهان و در منطقه ۳ آن را به شکل زیر در نظر بگیرید:

+۹۸ ۳۱۳ ۰۱۲ ۳۴۵

می‌توانیم این شماره تلفن را به صورت زیر از یکدیگر تفکیک کرده و از هر قسمت آن اطلاعات مختلفی را استخراج کنیم:

حال همین مثال را برای IPv6 در نظر بگیرید:

۱۲AB:1968:A    :    B:C    :    16:78    :    12F

البته توجه داشته باشید مثال گفته جهت بیان بهتر مفهوم ساز و کار IP و درک هرچه بهتر آن است، این در حالی است که دستگاه‌های مبتنی بر شبکه، الگوریتم‌های خاصی برای تفسیر آی‌پی‌ها داشته و قبل از استفاده‌ی هر کدام از آنها ابتدا آی‌پی را از هر مبنایی، به مبنای ۲ (باینری) تبدیل و سپس الگوریتم تفسیر خود را استفاده کرده و برای مسیریابی دستگاه‌ها از آدرس آی‌پی آن‌ها استفاده می‌کنند.

آشنایی با مفهوم کلاس‌بندی در آی‌پی‌ها

هر آدرس IP از یک شناسه‌ی میزبان (Host ID) و یک شناسه‌ی شبکه (Net ID) تشکیل شده است.

برای درک بهتر این مفهوم میتوان Net ID را مانند نام خیابان و Host ID را همانند شماره‌ی پلاک خانه‌های آن خیابان فرض کرد، به این نکته توجه داشته باشید که دستگاه‌هایی که در یک شبکه قرار دارند و می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند دارای Net ID یکسان ولی دارای Host ID متفاوتی هستند، اگر دستگاه‌ها در یک شبکه‌ی یکسان قرار نداشتند امکان برقراری ارتباط میان آن‌ها وجود نداشت.

به‌طور کلی، سه کلاس پایه‌ی A و B و C برای آی‌پی‌ها وجود دارد که به ترتیب برای شبکه‌های بزرگ، متوسط و کوچک به‌کار می‌رود (این تقسیم‌‌بندی بر اساس تعداد ‌آدرس موجود در آنها انجام شده است)

از کلاس D برای عمل Multi Cast در شبکه استفاده می‌شود و کلاس E نیز برای مقاصد علمی و تحقیقات رزرو شده است، همچنین توجه داشته باشید که از آدرس ۱۲۷.۰.۰.۱ به عنوان آدرس Loop Back نیز یاد می‌شود زیرا در صورت فراموشی یا ندانستن آی‌پی خود میتوان از آن استفاده کرد که دقیقا معادل با آی‌پی سیستمی است که در آن وارد شده است.

آشنایی با آی‌پی‌های پویا و آی‌پی‌های ایستا

تفاوت این دو آی‌پی در مدت زمان در اختیار داشتن آن توسط دستگاه است و در ساختار و باطن و اصل آنها هیچ تفاوتی وجود ندارد، شرکت‌های ارائه‌دهنده اینترنت (ISP) معمولا از آی‌پی‌های پویا (Dynamic IP) استفاده می‌کنند، به این‌صورت که پس از هربار خارج شدن از شبکه و ورود مجدد، شرکت به وسیله‌ی سرویسی به نام DHCP یک آی‌پی جدید به شما تخصیص می‌دهد، در سوی دیگر این ماجرا آی‌پی ایستا وجود دارد.