На этой странице вы узнаете

• Сколько всего IP адресов существует в современном мире?
• Кто назначает IP-адрес вашему устройству?
• Может ли хейтер вычислить вас по IP?

В мире сетей и интернета IP-адрес (Internet Protocol address) – это ключевой элемент, определяющий идентификацию гаджетов в сети. Подобно тому, как ваш реальный адрес позволяет людям найти вас в физическом мире, IP-адрес позволяет устройствам в сети обмениваться информацией и находить друг друга в цифровом пространстве. Он является уникальным идентификатором вашего компьютера или устройства в сети, и как виртуальный адрес он определяет, куда направить данные и как доставить их нужному устройству.

Однако, что на самом деле представляет собой IP-адрес, как он работает и зачем нужен? Давайте отправимся в путешествие в мир цифровых адресов и сетей, чтобы узнать все подробности.

IP-адрес

Давай представим, что у нас есть огромный район с разными домами, и каждому дому нужен уникальный адрес, чтобы почтальон мог доставить почту. В мире сетей каждое устройство также имеет свой уникальный адрес – IP-адрес. Мы можем представить IP-адрес как адрес дома в нашем районе.

Допустим, у нас есть район с 256 домами, пронумерованными от 0 до 255. Каждый дом имеет свой уникальный номер. Точно так же, в IP-адресе из четырех чисел, разделенных точками. Эти числа представляют собой номера «домов» в нашем сетевом районе.

Например, если мы возьмем IP-адрес 192.168.0.1, это можно представить как адрес района 192 в нашем городе, где 168 – номер улицы, 0 – номер дома на этой улице, а 1 – номер квартиры в этом доме. Каждое число представляет часть адреса, и вместе они образуют уникальный IP-адрес для устройства.

Таким образом, IP-адрес можно рассматривать как адрес дома в районе, где каждая часть адреса соответствует определенному уровню детализации, позволяя маршрутизаторам и сетевым устройствам определить, куда направить данные и как доставить их нужному устройству в сети.

Давайте разберемся с октетами. Октеты – это уже рассмотренные нами части адреса (район, дом, улица, квартира). 

IP-адрес делится на четыре октета, каждый из которых представляет собой восьмибитное число.

Октеты разделяются точками. Например, в IP-адресе 192.168.0.1, «192» является первым октетом, «168» – вторым, «0» – третьим и «1» – четвертым.

Сколько всего IP адресов существует в современном мире? В IP-адресе используется 8 бит для представления каждого октета (числа от 0 до 255). Это связано с историческим развитием протокола IP и выбором конкретной длины октета. Первые версии протокола IP (IPv4) были разработаны в 1980-х годах, когда компьютеры имели ограниченные вычислительные ресурсы и хранилище. В то время было принято решение использовать 32-битные IP-адреса, разделенные на 4 октета по 8 бит каждый. Это позволяло представить достаточное количество уникальных адресов (более 4 миллиардов) и одновременно обеспечить достаточно эффективное использование ресурсов. Система счисления с использованием 8 бит (1 байт) имела широкую поддержку в аппаратном и программном обеспечении того времени. Это позволяло устройствам и сетевым программам легко обрабатывать и манипулировать данными в виде 8-битных блоков. С течением времени возникла необходимость в большем количестве уникальных адресов, что привело к разработке новой версии протокола IP – IPv6. IPv6 использует 128-битные адреса, представленные в виде 8 групп по 16 бит каждая. Это обеспечивает невероятно большое количество уникальных адресов (более 340 секстиллионов), позволяя удовлетворить потребности современных сетей и устройств. Таким образом, использование 8 бит (байт) в IP-адресе было выбрано на основе технических и исторических соображений, связанных с ограничениями и требованиями тех времен.

IP-адресы обычно записываются в десятичной системе счисления для удобства чтения и восприятия людьми. При работе с битовыми операциями и манипуляциями с данными, каждый бит в октете имеет свое значение и важен для правильного представления числа или символа, поэтому запись в двоичном представлении необходимо дополнять незначащими нулями до 8 разрядов.

Как вы поняли, IP-адрес – это не просто набор чисел. Он имеет свою структуру и делится на две основные части: адрес сети и адрес узла. Адрес сети определяет конкретную сеть, в которой находится устройство, и используется для маршрутизации данных. Адрес узла идентифицирует конкретное устройство внутри этой сети.

Кто назначает IP-адрес вашему устройству? IP-адреса для устройств назначают интернет-поставщики (провайдеры). Когда вы подключаетесь к интернету через своего провайдера, он присваивает вашему устройству уникальный IP-адрес, чтобы вы могли связываться с другими устройствами и серверами в Интернете. Этот процесс аналогичен присвоению номера вашего телефона, чтобы вы могли звонить и принимать звонки.

Для определения адреса сети и адреса узла используется маска подсети.

Маска подсети – это дополнительное число, которое указывает, какая часть IP-адреса относится к адресу сети, а какая – к адресу узла. 

Она представляет собой последовательность битов, где единицы обозначают адрес сети, а нули – адрес узла.

Часть с единицами – неизменяемая, в отличии от части с нулями. Адрес сети  получается  в  результате применения поразрядной конъюнкции к заданному адресу узла и маске сети.

Для сети 192.168.1.0 можно использовать, например, маску подсети 255.255.255.0, где первые три октета (192.168.1) относятся к адресу сети, а последний октет (0) относится к адресу узла.

Поговорим о широковещательном адресе. 

Широковещательный адрес – это специальный адрес, который используется для отправки сообщений всем устройствам в сети. 

Таким образом, из полученных адресов нам нужно один выделить под адрес сети, а второй – под широковещательный. Давайте определим адреса для нашего примера:

• Адрес сети: 192.168.1.0 – это адрес, у которого все октеты, кроме последнего, равны соответствующим октетам IP-адреса, а последний октет равен 0, так как это адрес сети.

• Широковещательный адрес: 192.168.1.255 – это адрес, у которого все октеты, кроме последнего, равны соответствующим октетам IP-адреса, а последний октет равен 255, так как это широковещательный адрес.

• Адреса узлов: все IP-адреса, кроме адреса сети и широковещательного адреса, то есть в данной сети адреса узлов будут в диапазоне от 192.168.1.1 до 192.168.1.254.

Может ли хейтер вычислить вас по IP? Организации, такие как MaxMind, GeoIP и другие, собирают информацию о диапазонах IP-адресов, которые принадлежат разным странам, и создают базы данных с соответствующей информацией. При получении IP-адреса, сервисы геолокации могут сравнивать его с базами данных и определить страну, в которой находится устройство. Однако IP-адрес является идентификатором устройства в сети, а не прямым связующим звеном с личностью. Он может использоваться для определения примерного географического местоположения, но не предоставляет конкретной информации о человеке. Для выявления конкретной личности по IP-адресу требуется дополнительная информация и сотрудничество со специальными правоохранительными органами. Важно отметить, что защита частной жизни и безопасность данных в интернете очень важны. Поэтому соблюдение мер безопасности и использование средств анонимности, таких как виртуальные частные сети (VPN), помогут защитить вашу личность и обеспечить анонимность в сети.

Наверняка вы уже умеете писать простые программы на Python и хоть раз пользовались библиотеками. Например, в статье «Исполнитель Черепаха: знакомство с библиотекой turtle» мы работали с библиотекой turtle, которая предоставляет инструменты для рисования графики и создания анимаций. В данной статье мы расскажем о том, как использовать библиотеку ipaddress для решения задания 13 из ЕГЭ по информатике и других задач, связанных с IP-адресами и подсетями.

В основном мы будем работать с функцией ip_network(), которая принимает адрес сети и маску, затем возвращает все адреса, включая широковещательный и адрес сети. Выглядит это следующим образом:

from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.0.0/255.255.255.0’)

Так как маска это всегда последовательный набор единиц, за которым идет набор нулей, то задать ее можно следующим образом:

from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.0.0/24’)

Число 24 в данном контексте означает маску подсети в формате 

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) – это способ представления адреса подсети, который указывает на количество битов в маске подсети. 

В данном случае маска подсети представлена 24 битами, что соответствует значению 255.255.255.0 в десятичном формате (8 бит умножается на 3 октета).

Теперь, чтобы вывести все IP—адреса сети, необходимо обратиться к конструкции for elem in iterable, где elem – это каждый элемент из итерируемого объекта.

Запустив следующий код:

from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.0.0/24’)for e in net:    print(e)

Мы получим все адреса сети от 192.168.0.0 до 192.168.0.255. Если нам необходимо найти только узлы сети, мы воспользуемся методом hosts(). Выглядит это так:

from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.0.0/24’)for e in net.hosts():    print(e)

Теперь наши адреса лежат в диапазоне от 192.168.0.1 до 192.168.0.254. Давайте посмотрим на широковещательный адрес, для этого обратимся к параметру broadcast_address:

from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.0.0/24’)print(net.broadcast_address)

А как найти адрес сети, зная адрес узла и маску? А очень просто, давайте посмотрим, какие параметры принимает функция ip_network():

• address: строка, содержащая адрес сети и маску подсети в формате «адрес сети/маска подсети». 
• strict: параметр, указывающий, должна ли функция проверять, является ли маска подсети правильной. Если параметр strict равен True или 1 (по умолчанию), то функция проверяет, является ли маска подсети правильной. Если параметр strict равен False или 0, то функция не проверяет, является ли маска подсети правильной. Вместо этого она просто игнорирует биты маски, которые находятся за пределами допустимого диапазона.

Поэтому если мы укажем strict равный 0, то в результате конъюнкции получим адрес сети:

from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.0.148/24’, 0)print(net)

Потренируемся применять полученные навыки на практике.

Как мы уже упоминали, такие задания могут встретиться в №13 ЕГЭ.  Задание. Сеть  задана  IP-адресом  192.168.32.160  и  маской  сети  255.255.255.240. Сколько  в  этой  сети  IP-адресов,  для  которых  сумма  единиц  в  двоичной записи IP-адреса нечётна? Решение. Решим это задание двумя способами: ручным и с помощью программирования. Переведем адреса в бинарный вид, понятный компьютеру. Для быстрого перевода вы можете воспользоваться функцией bin в Python, функцией ДЕС.В.ДВ в Excel или с помощью калькулятора, поставив режим «Программист». Если вы переводите запись в с помощью Excel, не забудьте указать вторым параметром разрядность в 8 бит: =ДЕС.В.ДВ(32;8). Последние четыре бита могут принимать значения либо 0, либо 1. Таким образом, в результате поразрядной конъюнкции, мы получили следующие адреса: 11000000.10101000.00100000.10100000 = 192.168.32.16011000000.10101000.00100000.10100001 = 192.168.32.16111000000.10101000.00100000.10100002 = 192.168.32.162…11000000.10101000.00100000.10101111 = 192.168.32.175 Из них нам нужно отобрать только те адреса, в которых сумма единиц нечетна. Всего возможных адресов вместе с адресом сети и широковещательным 24=16, так как последние 4 бита являются «свободными», значит четных будет 8 и нечётных также будет 8. Теперь решим задачу с помощью библиотеки ipaddress: from ipaddress import *net = ip_network(‘192.168.32.160/255.255.255.240’)cnt = 0for e in net:    if bin(int(e)).count(‘1’) % 2 == 1:        cnt += 1print(cnt) Конструкция bin(int(e)) запишет наш адрес в бинарном виде без точек. С помощью метода count подсчитаем количество единиц – это значение должно быть нечётным, то есть при делении на 2 давать остаток отличный от нуля. Ответ: 8

Знание этих основных понятий поможет вам лучше понять работу сетевых систем и интернета в целом. Однако, помните, что безопасность и защита данных в сети – это также важные аспекты, и следует соблюдать необходимые меры безопасности для защиты личной информации и обеспечения анонимности при необходимости. Рекомендуем в изучению статью «Файлы в сети», в которой мы расскажем вам о передачи файлов в Интернете.

Термины

Маршрутизатор  – это устройство, которое используется в компьютерных сетях для отправки данных между различными сетями. Оно принимает пакеты данных, содержащие информацию о их адресе назначения, и принимает решение о том, по какому пути отправить эти данные в соответствии с данными, хранящимися в таблице маршрутизации.

Поразрядная конъюнкция – это операция перемножения, которая выполняется над двумя битами и возвращает 1 только в том случае, если оба бита равны 1. В противном случае результат равен 0.

Итерируемый объект –  это объект в программировании, который может быть перебран поочередно, элемент за элементом, с помощью цикла for. Примеры итерируемых объектов включают в себя списки, кортежи, строки, множества и словари в языке Python, а также массивы и коллекции данных в других языках программирования.

Серверы – это мощные компьютеры или программы, которые хранят и предоставляют доступ к файлам через Интернет.

Фактчек

• IP-адрес – это цифровой адрес, который идентифицирует устройство в сети. Он состоит из адреса сети и адреса узла, определяемых маской подсети. 

• Маска подсети – это последовательность битов, состоящая из единиц и нулей, которая определяет, какие части IP-адреса относятся к сети и подсети, а какие – к устройству (хосту) в этой сети. Единицы в маске обозначают биты, которые относятся к сети и подсети, а нули – биты, которые отведены для адресации устройств.
• Если в маске подсети после единицы встречается ноль, то все последующие биты также должны быть равны нулю, например: 11111000. 

• Широковещательный адрес используется для отправки сообщений всем устройствам в сети. 
• Адрес узла – подключенные устройства к сети.

Проверь себя

Задание 1.

Как записать маску сети 255.255.255.240 в формате CIDR?

1. /24;
2. /26;
3. /28;
4. /30.

Задание 2.

Сеть  задана  IP-адресом  192.168.34.0  и  маской  сети  255.255.255.240. Сколько  в  этой  сети  IP-адресов?

1. 12;
2. 14;
3. 16;
4. 32.

Задание 3.

Сеть  задана  IP-адресом  192.168.34.0  и  маской  сети  255.255.255.240. Сколько устройств в этой сети?

1. 12;
2. 14;
3. 16;
4. 32.

Задание 4.

Устройство имеет адрес 196.128.1.52, маска сети равна 255.255.255.224. Чему равен адрес сети?

1. 196.128.1.0;
2. 196.128.1.16;
3. 196.128.1.32;
4. 196.128.1.255.

Задание 5.

Устройство имеет адрес 196.128.1.52, маска сети равна 255.255.255.224. Чему равен широковещательный адрес?

1. 196.128.1.0;
2. 196.128.1.32;
3. 196.128.1.63;
4. 196.128.1.255.

Ответы: 1. — 3; 2. — 3; 3. — 2;  4. — 3;  5. — 3.