Adresy publiczne, prywatne i zwrotne

Adresy IPv4 dzielą się na dwie szerokie grupy: adresy publiczne, które można routować w globalnym internecie, oraz adresy prywatne, zarezerwowane do użytku w sieciach lokalnych.

Ten podział pozwala organizacjom ponownie wykorzystywać te same zakresy prywatne wewnątrz sieci, a jednocześnie współdzielić niewielką pulę adresów publicznych na potrzeby dostępu do internetu.

Publiczny adres IP jest unikatowy w całym internecie i jest przydzielany przez ISP (Internet Service Provider) lub rejestr regionalny. Serwery WWW, serwery pocztowe oraz internetowa strona domowego routera korzystają z adresów publicznych.

Ponieważ adresy publiczne można routować globalnie, każde urządzenie w internecie może nawiązać z nimi bezpośrednie połączenie, dlatego są ograniczonym i zarządzanym zasobem.

Standard RFC 1918 definiuje trzy prywatne zakresy, które nigdy nie są routowane w publicznym internecie:

• 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (10.0.0.0/8)
• 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
• 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)

Sieci LAN w domach i biurach mogą korzystać z nich bez uzgadniania przydziałów.

Miliony domów korzystają jednocześnie wewnętrznie z adresu 192.168.1.0. Nie powoduje to konfliktu, ponieważ adresy prywatne pozostają w obrębie poszczególnych sieci lokalnych i nigdy nie są widoczne w internecie.

Możliwość ponownego użycia wynika z tego, że NAT (Network Address Translation) przekształca adresy prywatne na jeden adres publiczny na granicy routera; temat ten zostanie omówiony w późniejszym kursie.

Zakres pętli zwrotnej 127.0.0.0/8 pozwala urządzeniu komunikować się z samym sobą. Najczęściej używanym adresem jest 127.0.0.1, często nazywany „localhost”.

Ruch kierowany na adres pętli zwrotnej nigdy nie opuszcza urządzenia; jest obsługiwany wewnętrznie przez stos sieciowy. Dzięki temu pętla zwrotna doskonale nadaje się do testowania oprogramowania i sprawdzania poprawności instalacji TCP/IP.

Gdy urządzenie nie może skontaktować się z serwerem DHCP, może samo przypisać sobie adres APIPA (Automatic Private IP Addressing) z zakresu 169.254.0.0/16.

Adres zaczynający się od 169.254 wyraźnie wskazuje na niepowodzenie DHCP. APIPA umożliwia ograniczoną komunikację lokalną, ale nie zapewnia bramy, więc urządzenie nie może uzyskać dostępu do internetu.

Adres można sklasyfikować na pierwszy rzut oka:

• Zaczyna się od 10, 172.16–31 lub 192.168 → prywatny
• Zaczyna się od 127 → pętla zwrotna
• Zaczyna się od 169.254 → APIPA (niepowodzenie DHCP)
• Każdy inny routowalny adres → prawdopodobnie publiczny

Taka szybka wstępna diagnoza znacznie przyspiesza rozwiązywanie problemów.

NAT stanowi połączenie między światem prywatnym i publicznym. Router ma jeden publiczny adres otrzymany od ISP i tłumaczy prywatne adresy wszystkich urządzeń na ten jeden publiczny adres na potrzeby ruchu internetowego.

NAT jest głównym powodem, dla którego IPv4 przetrwało długo po przewidywanym wyczerpaniu puli adresów, umożliwiając wielu urządzeniom współdzielenie jednego adresu publicznego.

Po otwarciu ustawień urządzenia domowego prawdopodobnie zobaczy Pan/Pani prywatny adres, taki jak 192.168.1.23. Po wyszukaniu w przeglądarce hasła „what is my IP” zobaczy Pan/Pani natomiast publiczny adres routera.

Różnica między tymi dwoma adresami wynika z działania NAT, który ukrywa wewnętrzną strukturę sieci za jednym adresem widocznym w internecie.

Używanie przez urządzenia adresów prywatnych zapewnia podstawową warstwę ochrony. Hosty z zewnątrz nie mogą bezpośrednio inicjować połączeń z prywatnym adresem, ponieważ nie można go routować w internecie.

Nie zastępuje to zapory sieciowej, ale oznacza, że urządzenia wewnętrzne nie są bezpośrednio narażone tylko dlatego, że są podłączone do sieci.

Proszę zapamiętać te specjalne zakresy na egzamin:

• Prywatne: 10/8, 172.16/12, 192.168/16
• Pętla zwrotna: 127.0.0.0/8
• APIPA: 169.254.0.0/16

Natychmiastowe rozpoznanie tych zakresów informuje, czy adres jest wewnętrzny, służy do autotestu, czy wskazuje na problem z DHCP.

Zdiagnozuj ten adres.

Zaklasyfikował(a) Pan/Pani typy adresów IPv4.

• Adresy publiczne można routować globalnie i są przydzielane przez ISP.
• Adresy prywatne (RFC 1918): 10/8, 172.16/12, 192.168/16 — tylko lokalnie.
• Pętla zwrotna 127.0.0.1 służy do testowania lokalnego stosu.
• APIPA 169.254.x.x sygnalizuje niepowodzenie DHCP.
• NAT pozwala wielu urządzeniom prywatnym współdzielić jeden adres publiczny.