Публичные, частные и петлевые адреса

Адреса IPv4 делятся на две большие группы: публичные адреса, маршрутизируемые в глобальном интернете, и частные адреса, зарезервированные для использования внутри локальных сетей.

Благодаря этому разделению организации могут повторно использовать одни и те же частные диапазоны внутри своих сетей, обращаясь к небольшому пулу публичных адресов для доступа в интернет.

Публичный адрес IP уникален во всём интернете и назначается ISP (поставщиком интернет-услуг) или региональным регистратором. Веб-серверы, почтовые серверы и интернет-сторона домашнего маршрутизатора используют публичные адреса.

Поскольку публичные адреса маршрутизируются глобально, любое устройство в интернете может обращаться к ним напрямую. Поэтому это ограниченный ресурс, управление которым необходимо осуществлять.

Стандарт RFC 1918 определяет три частных диапазона, которые никогда не маршрутизируются в публичном интернете:

• 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)

Домашние и офисные локальные сети могут свободно использовать их без согласования с другими сетями.

Миллионы домов одновременно используют внутри своих сетей адрес 192.168.1.0. Это не вызывает конфликтов, поскольку частные адреса остаются внутри каждой локальной сети и никогда не видны в интернете.

Повторное использование возможно благодаря тому, что NAT (преобразование сетевых адресов) на границе маршрутизатора преобразует частные адреса в один публичный адрес; подробнее эта тема рассматривается в следующем курсе.

Диапазон обратной связи 127.0.0.0/8 позволяет устройству обмениваться данными с самим собой. Чаще всего используется адрес 127.0.0.1, который часто называют «localhost».

Трафик к адресу обратной связи никогда не покидает устройство: сетевой стек обрабатывает его внутри системы. Поэтому обратная связь идеально подходит для тестирования программ и проверки правильности установки TCP/IP.

Если устройство не может связаться с сервером DHCP, оно может самостоятельно назначить себе адрес APIPA (автоматическая частная IP-адресация) из диапазона 169.254.0.0/16.

Адрес, начинающийся с 169.254, — явный признак сбоя DHCP. APIPA обеспечивает ограниченное локальное взаимодействие, но не предоставляет шлюз, поэтому устройство не может выйти в интернет.

Вы можете определить тип адреса с первого взгляда:

• начинается с 10, 172.16–31 или 192.168 → частный
• начинается с 127 → обратная связь
• начинается с 169.254 → APIPA (сбой DHCP)
• любой другой маршрутизируемый адрес → вероятно, публичный

Такая быстрая первичная диагностика значительно ускоряет устранение неполадок.

NAT служит связующим звеном между частным и публичным мирами. Ваш маршрутизатор получает от ISP один публичный адрес и преобразует в него частные адреса всех Ваших устройств для передачи интернет-трафика.

NAT — главная причина, по которой IPv4 продолжает использоваться ещё долго после теоретического исчерпания адресов: множество устройств могут совместно использовать один публичный адрес.

Откройте настройки домашнего устройства — скорее всего, Вы увидите частный адрес, например 192.168.1.23. Выполните в браузере поиск по запросу «what is my IP» — вместо него Вы увидите публичный адрес своего маршрутизатора.

Разница между этими двумя адресами — результат работы NAT, скрывающего внутреннюю структуру сети за одним адресом, доступным из интернета.

Использование частных адресов для устройств обеспечивает базовый уровень защиты. Внешние узлы не могут напрямую инициировать соединения с частным адресом, поскольку он не маршрутизируется в интернете.

Это не заменяет межсетевой экран, но означает, что внутренние устройства не становятся напрямую доступными только потому, что подключены к сети.

Запомните эти специальные диапазоны к экзамену:

• частные: 10/8, 172.16/12, 192.168/16
• обратная связь: 127.0.0.0/8
• APIPA: 169.254.0.0/16

Мгновенное распознавание подсказывает, является ли адрес внутренним, используется ли для самопроверки или указывает на проблему с DHCP.

Определите причину проблемы по этому адресу.

Вы классифицировали типы адресов IPv4.

• Публичные адреса глобально маршрутизируются и назначаются ISP.
• Частные (RFC 1918): 10/8, 172.16/12, 192.168/16 — только для локального использования.
• Обратная связь 127.0.0.1 проверяет локальный стек.
• APIPA 169.254.x.x указывает на сбой DHCP.
• NAT позволяет множеству частных устройств совместно использовать один публичный адрес.