ที่อยู่สาธารณะ ส่วนตัว และวนกลับ

ที่อยู่ IPv4 แบ่งได้เป็นสองกลุ่มใหญ่: ที่อยู่สาธารณะซึ่งกำหนดเส้นทางได้บนอินเทอร์เน็ตทั่วโลก และที่อยู่ส่วนตัวซึ่งสงวนไว้สำหรับใช้ภายในเครือข่ายท้องถิ่น

การแบ่งนี้ช่วยให้องค์กรนำช่วงที่อยู่ส่วนตัวเดิมกลับมาใช้ภายในได้ ขณะเดียวกันก็ใช้ที่อยู่สาธารณะจำนวนไม่มากร่วมกันเพื่อเข้าถึงอินเทอร์เน็ต

ที่อยู่ IP สาธารณะไม่ซ้ำกันบนอินเทอร์เน็ตทั้งหมด และได้รับการจัดสรรโดย ISP (ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต) หรือหน่วยงานทะเบียนระดับภูมิภาค เซิร์ฟเวอร์เว็บ เซิร์ฟเวอร์จดหมาย และด้านอินเทอร์เน็ตของเราเตอร์ที่บ้านใช้ที่อยู่สาธารณะ

เนื่องจากที่อยู่สาธารณะกำหนดเส้นทางได้ทั่วโลก อุปกรณ์ใด ๆ บนอินเทอร์เน็ตจึงสามารถเข้าถึงที่อยู่เหล่านี้ได้โดยตรง ด้วยเหตุนี้จึงเป็นทรัพยากรที่มีจำกัดและต้องมีการจัดการ

มาตรฐาน RFC 1918 กำหนดช่วงที่อยู่ส่วนตัวสามช่วง ซึ่งจะไม่มีการกำหนดเส้นทางบนอินเทอร์เน็ตสาธารณะ:

• 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)

เครือข่าย LAN ในบ้านและสำนักงานใช้ช่วงเหล่านี้ได้อย่างอิสระโดยไม่ต้องประสานงานกัน

บ้านหลายล้านหลังใช้ 192.168.1.0 ภายในพร้อมกันได้ โดยไม่เกิดความขัดแย้ง เพราะที่อยู่ส่วนตัวจะอยู่ภายในเครือข่ายท้องถิ่นแต่ละแห่งและไม่ปรากฏบนอินเทอร์เน็ต

การใช้ซ้ำนี้เป็นไปได้เพราะ NAT (การแปลงที่อยู่เครือข่าย) จะแปลงที่อยู่ส่วนตัวเป็นที่อยู่สาธารณะที่ขอบเขตของเราเตอร์ ซึ่งจะกล่าวถึงในหลักสูตรถัดไป

ช่วงวนกลับ 127.0.0.0/8 ช่วยให้อุปกรณ์สื่อสารกับตัวเองได้ ที่อยู่ที่ใช้บ่อยที่สุดคือ 127.0.0.1 ซึ่งมักเรียกว่า "localhost"

ข้อมูลที่ส่งไปยังที่อยู่แบบวนกลับจะไม่ออกจากอุปกรณ์ แต่ได้รับการจัดการภายในโดยสแตกเครือข่าย จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบซอฟต์แวร์และยืนยันว่าติดตั้ง TCP/IP อย่างถูกต้อง

เมื่ออุปกรณ์ไม่สามารถติดต่อเซิร์ฟเวอร์ DHCP ได้ อุปกรณ์อาจกำหนดที่อยู่ APIPA ให้ตัวเอง (การกำหนดที่อยู่ IP ส่วนตัวโดยอัตโนมัติ) จากช่วง 169.254.0.0/16

ที่อยู่ที่ขึ้นต้นด้วย 169.254 เป็นสัญญาณชัดเจนว่า DHCP ทำงานล้มเหลว APIPA ช่วยให้สื่อสารภายในได้อย่างจำกัด แต่ไม่มีเกตเวย์ ดังนั้นอุปกรณ์จึงไม่สามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้

คุณสามารถจำแนกที่อยู่ได้จากการมองเพียงแวบเดียว:

• ขึ้นต้นด้วย 10, 172.16-31 หรือ 192.168 → ส่วนตัว
• ขึ้นต้นด้วย 127 → วนกลับ
• ขึ้นต้นด้วย 169.254 → APIPA (DHCP ทำงานล้มเหลว)
• ที่อยู่อื่นที่กำหนดเส้นทางได้ → น่าจะเป็นสาธารณะ

การคัดกรองเบื้องต้นอย่างรวดเร็วนี้ช่วยเร่งการแก้ไขปัญหาได้อย่างมาก

NAT เป็นตัวเชื่อมระหว่างโลกของที่อยู่ส่วนตัวและสาธารณะ เราเตอร์ของคุณถือที่อยู่สาธารณะเพียงหนึ่งที่อยู่จาก ISP และแปลงที่อยู่ส่วนตัวของอุปกรณ์ทั้งหมดให้เป็นที่อยู่สาธารณะนั้นสำหรับการรับส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ต

NAT เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ IPv4 ยังใช้งานต่อมาได้นานเกินกว่าจุดที่คาดว่าจะหมดลงตามทฤษฎี เพราะช่วยให้อุปกรณ์จำนวนมากใช้ที่อยู่สาธารณะหนึ่งที่อยู่ร่วมกันได้

เปิดการตั้งค่าอุปกรณ์ที่บ้าน แล้วคุณน่าจะเห็นที่อยู่ส่วนตัว เช่น 192.168.1.23 ค้นหา "what is my IP" ในเบราว์เซอร์ แล้วคุณจะเห็นที่อยู่สาธารณะของเราเตอร์แทน

ความแตกต่างระหว่างตัวเลขสองชุดนั้นคือ NAT ที่กำลังทำงาน โดยซ่อนโครงสร้างภายในของคุณไว้หลังที่อยู่หนึ่งที่อยู่ซึ่งหันออกสู่อินเทอร์เน็ต

การให้อุปกรณ์ใช้ที่อยู่ส่วนตัวช่วยเพิ่มการป้องกันพื้นฐานอีกชั้นหนึ่ง โฮสต์ภายนอกไม่สามารถเริ่มการเชื่อมต่อไปยังที่อยู่ส่วนตัวได้โดยตรง เนื่องจากที่อยู่นั้นไม่สามารถกำหนดเส้นทางบนอินเทอร์เน็ตได้

สิ่งนี้ไม่ใช่สิ่งทดแทนไฟร์วอลล์ แต่หมายความว่าอุปกรณ์ภายในจะไม่ถูกเปิดเผยโดยตรงเพียงเพราะเชื่อมต่อออนไลน์

จำช่วงพิเศษเหล่านี้สำหรับการสอบ:

• ส่วนตัว: 10/8, 172.16/12, 192.168/16
• วนกลับ: 127.0.0.0/8
• APIPA: 169.254.0.0/16

การจำแนกช่วงเหล่านี้ได้ทันทีจะบอกคุณว่าที่อยู่นั้นเป็นที่อยู่ภายใน การทดสอบตัวเอง หรือสัญญาณว่ามีปัญหากับ DHCP

วิเคราะห์ที่อยู่นี้

คุณได้จำแนกประเภทที่อยู่ IPv4 แล้ว

• ที่อยู่สาธารณะกำหนดเส้นทางได้ทั่วโลกและจัดสรรโดย ISP
• ที่อยู่ส่วนตัว (RFC 1918): 10/8, 172.16/12, 192.168/16 — ใช้ภายในเท่านั้น
• วนกลับ 127.0.0.1 ใช้ทดสอบสแตกภายในเครื่อง
• APIPA 169.254.x.x เป็นสัญญาณว่า DHCP ทำงานล้มเหลว
• NAT ช่วยให้อุปกรณ์ส่วนตัวจำนวนมากใช้ที่อยู่สาธารณะหนึ่งที่อยู่ร่วมกันได้