Урок 2 — IP-адреса с нуля

В прошлом уроке мы выяснили: пакеты летят от хоста к хосту по адресам. Теперь разберёмся, что это за адреса такие, почему они выглядят как 192.168.1.1, и почему адресов «вдруг закончилось».

1. Зачем нужен IP-адрес

Из прошлого урока ты знаешь: в пакете указан адрес получателя и отправителя. IP-адрес (англ. Internet Protocol Address) — это и есть тот адрес. Он уникально идентифицирует хост в сети.

Каждый компьютер, каждый телефон, каждый сервер, который подключён к сети, имеет IP-адрес. Без него пакеты не знают, куда идти.

2. Как устроен IPv4-адрес

Самый распространённый формат — IPv4 (IP version 4). Выглядит так:

192.168.1.42

Это четыре числа от 0 до 255, разделённые точками. Каждое такое число называется октет (англ. octet — «восьмёрка»).

Почему «октет», а не «байт»? Технически это одно и то же — 8 бит. Но в сетях исторически принято говорить «октет», чтобы не было путаницы с другими определениями байта.

3. Биты, байты и октеты — что под капотом

Компьютер не знает чисел «192» — он знает только нули и единицы. Числа от 0 до 255 умещаются ровно в 8 нулей и единиц. Это и называется бит (англ. bit = binary digit).

Покажу на пальцах. Возьмём число 192 и переведём в биты:

Вот и весь секрет: каждый октет — это 8 переключателей, каждый «включён» или «выключен». Минимум — все выключены = 0, максимум — все включены = 255.

Сколько всего адресов IPv4? 4 октета × 8 битов = 32 бита. Это 2³² = около 4,3 миллиарда уникальных адресов.

4. Публичные и приватные адреса

Это самое важное понятие в этом уроке. Запомни на всю жизнь.

Все IP-адреса в мире делятся на две большие группы:

Какие диапазоны приватные (RFC 1918)

Эти три диапазона официально зарезервированы под приватные сети. Их роутеры мира не маршрутизируют — пакеты с такими адресами не выйдут в интернет:

5. Особые адреса

Помимо обычных «публичных и приватных», есть несколько специальных адресов, которые тебе встретятся каждый день. Их нужно знать наизусть.

6. IPv6 — следующее поколение

Когда стало понятно, что 4 миллиардов IPv4-адресов мало, придумали IPv6. Главное отличие — длина: вместо 32 битов используется 128 битов. Это даёт 2¹²⁸ ≈ 3,4 × 10³⁸ адресов. Если коротко — хватит каждой песчинке на Земле.

Записывается IPv6 не точками, а двоеточиями, в шестнадцатеричной системе:

# Полная форма
2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

# Сокращённая (нули в начале блока опускаются, серия нулей — ::)
2001:db8::ff00:42:8329

# Localhost
::1                            # аналог 127.0.0.1

В реальности IPv4 ещё долго будет жить рядом с IPv6 — на одном устройстве часто есть оба адреса (это называется dual stack). Но в новых проектах (особенно в облаках) ты будешь видеть IPv6 всё чаще. Учи на уровне «узнаю, могу прочитать», без зубрёжки.

7. MAC-адрес — и почему он не IP

На каждой сетевой карте (Wi-Fi, Ethernet) намертво прошит ещё один адрес — MAC-адрес (англ. Media Access Control). Выглядит так:

aa:bb:cc:11:22:33

Это 6 байт (48 бит), записанные в шестнадцатеричной системе, через двоеточия. Производитель сетевой карты записывает MAC-адрес на заводе. Менять его в обычной жизни не нужно (хотя технически можно).

«Связку» IP↔MAC поддерживает протокол ARP (Address Resolution Protocol). Когда твой компьютер хочет отправить пакет на 192.168.1.5, он спрашивает в локальной сети: «У кого 192.168.1.5? Скажи свой MAC». Это называется ARP-запрос.

8. Откуда устройство берёт IP — DHCP

Когда твой ноутбук подключается к Wi-Fi, ты не вводишь IP-адрес вручную. Откуда же он берётся?

Отвечает DHCP — Dynamic Host Configuration Protocol. Это сервис, который автоматически раздаёт IP-адреса устройствам в сети. У тебя дома DHCP-сервер встроен в роутер. В офисах и облаках — может быть отдельный.

Адрес, который выдал DHCP, называется аренда (lease) и имеет срок действия — например, 24 часа. Если за это время устройство снова подключилось — оно обычно получает тот же IP. Если ушло надолго — IP уходит в общий пул и может быть выдан другому.

9. Что с этим делает DevOps / DevSecOps

10. Команды и упражнения

Открой терминал и реально запусти каждую команду. Это самое важное упражнение в этом уроке.

Увидеть свои IP-адреса

# Linux (современный способ)
ip addr show

# macOS / старый Linux
ifconfig

# Windows (cmd / powershell)
ipconfig /all

Найди свой адрес — он скорее всего 192.168.x.x или 10.x.x.x. Это твой приватный IP в домашней сети.

Узнать свой публичный IP

# Просто пойдёт в интернет и спросит — что они видят
curl ifconfig.me
curl ipinfo.io
curl https://api.ipify.org

Это IP твоего роутера, под которым тебя видит весь интернет. Сравни — он совсем другой, чем тот, что показал ip addr. Это и есть NAT в действии.

«Пингануть» хост

# Отправить тестовые пакеты — посмотреть, что отвечает
ping 8.8.8.8                  # Google DNS, всегда отвечает
ping example.com              # здесь имя автоматически превратится в IP
ping ::1                      # IPv6 localhost

На Windows нажми Ctrl+C для прерывания.

Посмотреть ARP-таблицу

# Кто из соседей и какой у них MAC — устройство уже знает
ip neigh                      # Linux
arp -a                        # универсально

Метаданные облака (если есть виртуалка в AWS)

# Это та самая «магия» из 169.254.169.254
curl http://169.254.169.254/latest/meta-data/

11. Чек-лист «понимаю это»

12. Задачи — реши сам (ответы спрятаны)