IP چیست و چه کاربردی دارد؟

IP چیست؟

IP (آی پی) که آن را IP address هم می گویند مخفف عبارت Internet Protocol address یا آدرس های پروتکل اینترنت است که به صورت یک سری کاراکتر استاندارد (متشکل از اعداد، حروف و اعداد، کاراکتر نقطه یا دونقطه) به هر وسیله ای (به طور مثال سرورها، کامپیوترهای شخصی، دستگاه های تلفن همراه و...) که به شبکه (Network) متصل شود اختصاص داده می شود، IP در واقع یک شماره شناسایی یکتا برای برقراری ارتباط تحت شبکه است که با آن دستگاه های مختلف از هم بازشناخته می شوند، به عبارتی هر دستگاه در هر شبکه باید یک IP یکتا داشته باشد که این شبکه می تواند خصوصی (مانند کامپیوترهای حاضر در شبکه محلی یک شرکت) یا عمومی (مانند دستگاه های متصل به شبکه جهانی وب) باشد.
لزوم برقراری ارتباط دو وسیله در شبکه نقل و انتقال داده است و IP معمولا در کنار پروتکل کنترل نقل و انتقال داده یا TCP (مخفف Transmission Control Protocol) استفاده می شود، به همین دلیل آن را TCP/IP هم می گویند.

نسخه های مختلف IP

آدرس های پروتکل اینترنت در مجموع در دو نسخه 4 (IPv4) و نسخه 6 (IPv6) شناخته می شوند که نسخه 4 شیوه اولیه برای اختصاص IP است و به دلیل محدودیت های آن نسخه جدید تحت عنوان نسخه 6 معرفی شد که در ادامه به صورت موردی در خصوص آنها بیشتر خواهیم گفت.

IP نسخه 4

در ابتدا که استانداردهای شبکه وب تعریف گردید از اعدادی بر مبنای 32 بیت برای ایجاد شماره های IP استفاده شد که به آن آدرس های اینترنتی نسخه 4 (IPv4 یا Internet Protocol version 4) می گویند، در این نسخه که هم اکنون نیز در حال استفاده است از ترکیب اعداد بر مبنای 32 بیت نهایتا تا سقف 4.3 میلیارد (4,294,967,296) آدرس اختصاصی قابل ایجاد است، از طرفی در این نسخه از آدرس های پروتکل اینترنت تعداد 18 میلیون آدرس برای شبکه های خصوصی (Private Networks) شامل سری 10.0.0.0 الی 10.255.255.255 به تعداد 16,777,216 آی پی آدرس، سری 172.16.0.0 الی 172.31.255.255 به تعداد 1,048,576 آی پی آدرس و سری 192.168.0.0 الی 192.168.255.255 به تعداد 65,536 آی پی آدرس در نظر گرفته شده و 270 میلیون آدرس نیز برای کامپیوترهای میزبان شبکه (Multicast) اختصاص داده شده و استفاده از این محدوده (Range) از IP ها برای دستگاه های متداول متصل به اینترنت مجاز نیست.

ساختار IP نسخه 4

از لحاظ بررسی ساختاری IPهای نسخه 4 از چهار قسمت مجزا تشکیل می شوند که بین آنها یک نقطه (.) قرار می گیرد، در هر قسمت نیز می توان از یک عدد 1 تا 3 رقمی استفاده کرد (8 بیت) که شامل 0 تا 255 می شود (این اعداد بر مبنای باینری محاسبه شده اند)، به طور مثال: 46.21.88.166 یا به فرض آی پی پیش فرض دستگاه هایی که به شبکه متصل نیستند به صورت 127.0.0.1 است که به آن Localhost نیز می گویند و با این آی پی می توانند به خود ارجاع دهند، به این ترتیب هر وسیله ای که به اینترنت متصل می شود دارای یک شماره شناسایی خاص و یکتا است که موقعیت آن را مشخص می کند، اما شاید این سوال به ذهنمان برسد که کشور و موقعیت کاربر را چگونه از شماره آی پی آن بدست می آورند؟ پاسخ این است که اطلاعات هر IP در نسخه 4 از دو بخش اصلی تشکیل شده است، بخش مربوط به شبکه یا سرور و بخش مربوط به وسیله ای که به شبکه متصل است، به طور مثال سه قسمت اول یک IP نسخه 4 معمولا نشانگر شرکت ISP است که به ما سرویس اینترنت ارائه می دهد و عدد آخر نشانگر شماره وسیله ای است که به آن سرویس دهنده متصل شده است، لذا ممکن است چند IP متفاوت به شکل نمونه زیر از یک خدمات دهنده اینترنت (ISP) داشته باشیم:

46.21.88.156
46.21.88.267
46.21.88.199

از آنجایی که اطلاعات سرویس دهنده اینترنت و مالک حقیقی آی پی در منبع رسمی، مستقل و بین المللی ارائه دهنده مجوز آدرس های اینترنتی ICANN (مخفف International Company for the Assignment of Names and Numbers) و سازمان های زیرمجموعه یا مرتبط با آن مانند IANA (مخفف Internet Assigned Numbers Authority) و InterNIC (مخفف Network Information Center) ثبت شده و هویت آن مشخص و در دسترس است از طرفی اطلاعات مشترکین نیز در شرکت ISP موجود است، به این ترتیب می توان موقعیت شرکت خدمات دهنده مالک IP و به واسطه آن موقعیت کاربر نهایی را نیز مشخص کرد.
نکته: برای عموم افراد معمولا نهایتا تنها موقعیت و اطلاعات شرکت ISP کاربر قابل تشخیص است اما برای سازمانها و ارگانهای مرتبط با امنیت و جرائم فضای سایبری در شرایط قانونی موقعیت کاربر نهایی نیز با مراجعه به شرکت خدمات دهنده اینترنت قابل دستیابی است، باید توجه داشت که معمولا ISP ها از پروتکل DHCP (مخفف Dynamic Host Configuration Protocol) استفاده می کنند، بدین معنی که با هر بار اتصال کاربر به اینترنت به صورت داینامیک یکی از آدرس های آزاد شده در محدوده IP های موجود به او اختصاص پیدا می کند و با قطع اتصال ممکن است IP مورد نظر به فرد دیگری اختصاص داده شود، لذا IP در این نوع خود یک شماره همیشگی نیست و در هر اتصال معمولا متفاوت خواهد بود (به این نوع آی پی ها در یک تقسیم بندی به اصطلاح داینامیک یا IP متغیر می گویند که نقطه مقابل استاتیک یا IP ثابت است)، با این حال اطلاعات اتصال هر کاربر و بازه زمانی استفاده شده از آی پی ها می تواند تا مدتی ثبت و نگهداری شود.

IP نسخه 6

در ابتدای شکل گیری شبکه اینترنت تعداد 4.3 میلیارد آی پی آدرس رقمی بود که کسی گمان نمی کرد روزی به انتهای ظرفیت خود برسد اما به مرور و با گسترش فعالیت های تحت وب و لزوم اتصال دستگاه های مختلف به شبکه که هر کدام نیازمند شماره شناسایی ویژه ای بودند و از طرفی خرید شمار زیادی از IPها توسط شرکت ها و بلااستفاده ماندن آنها سبب شد که تحقیقات بر روی نسل جدیدی از آدرس های اینترنتی شروع شود، این کار تحقیقاتی بعدها در قالب نسخه 5 ارائه شد که تنها جنبه آزمایشی داشت اما با آمدن نسخه 6 از آدرس های اینترنتی مسئله محدودیت تقریبا برای همیشه حل شد، چرا که در این سری از IPها شماره ها بر مبنای 128 بیتی در نظر گرفته شده که نتیجه رقم بسیار قابل توجهی است (3.403 ضرب در 10 به توان 38 یعنی چیزی بیش از 300,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 آی پی آدرس!)، از این رو از سال 2012 به بعد به تدریج سازگاری و انتقال به سوی IP های نسخه 6 آغاز شده و همچنان ادامه دارد، البته به دلیل چالش های نرم افزاری و سخت افزاری انجام این کار عمل مهاجرت از آی پی نسخه 4 به 6 ممکن است چندین سال به طول انجامد، در زیر چند نمونه از این نسخه از آدرس های پروتکل وب را ملاحظه می کنید:

3ffe:1900:4545:3:200:f8ff:fe21:67cf
21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A
E3D7:0000:0000:0000:51F4:9BC8:C0A8:6420

در این نسخه از بلاک های 16 بیتی (هشت بلاک 16 بیتی) استفاده شده که در مجموع یک آدرس 128 بیتی را تشکیل می دهند که علاوه بر اعداد از حروف بر مبنای استاندارد Hexadecimal (مشابه آنچه که در زبان های برنامه نویسی به طور مثال استایل نویسی CSS به کار می رود) استفاده شده که با کاراکتر دونقطه (Colon یا :) از هم جدا می شوند.

آیا انتقال به آی پی نسخه 6 تاثیری هم بر کاربران دارد؟

شاید این پرسش به ذهنمان برسد که این نقل و انتقال که از آن صحبت کردیم آیا تاثیری هم در امورات روزمره مربوط به کامپیوتر، شبکه و اینترنت کاربران نهایی دارد یا خیر؟ آیا باید کار خاصی انجام دهیم؟
پاسخ این است که به عنوان کاربر نهایی این انتقال در بسیاری جهات از نظرهای ما مخفی است و توسط شرکت های ارتباطی و سرورها انجام می شود، اما اگر در سیستم ما نرم افزارهایی مبتنی بر شبکه و از مدت ها پیش نصب شده باشند که همچنان از فناوری های قدیمی استفاده می کنند شاید نیاز به انجام بروزرسانی هایی باشد، اما در کل مهاجرت از آی پی های نسخه 4 به آی پی های نسخه 6 می تواند حیات آینده وب را تضمین کند و لذا به دردسرهای احتمالیش (بیشتر برای شرکت ها و خیلی خیلی کمتر برای کاربران) می ارزد.

IP داینامیک (Dynamic) و استاتیک (Static) چیست؟

اشاره کردیم که می توانیم آی پی ها را در یک تقسیم بندی به دو صورت داینامیک (Dynamic) و استاتیک (Static) نامگذاری کنیم، علت این نامگذاری به نحوه و مدت زمان استفاده از آدرس IP برمی گردد، منظور از داینامیک بودن IP این است که با هر بار اتصال یک وسیله به اینترنت شماره شناسایی یکتا به آن اختصاص داده شده که این شماره در واقع از بین یک سری (Range) آدرس های متعلق به ISP و به صورت خودکار تحت پروتکل های سرور مانند DHCP (مخفف Dynamic Host Configuration Protocol) انتخاب می شود، از این رو اطلاعات اصلی این نوع آی پی در واقع اطلاعات سرویس دهنده ای است که سری آدرس ها را خریداری کرده و در اختیار دارد و به صورت گردشی به کاربران مختلف اختصاص می دهد، در مقابل نوع دیگری از کاربرد آدرس های اینترنتی وجود دارد که معمولا طی بازه زمانی بلند مدت به یک دستگاه (معمولا سرور) اختصاص داده شده و با قطع یا وصل ارتباط وسیله به شبکه آدرس IP آن تغییر نمی کند و ثابت است، به این صورت امکان برقراری یک ارتباط با ثبات بیشتر برای سایر دستگاه های متصل به شبکه یا سایر کاربرانی که قصد دارند با استفاده از آی پی با آن سرور در ارتباط باشند فراهم می شود، آی پی های استاتیک کاربردهای خاصی در اینترنت دارند از جمله برقراری برخی قابلیت ها مانند DNS سرورها، سرورهای میزبان سایت (Server Hosting)، انتقال صدا روی پروتکل اینترنت VOIP (مخفف Voice Over Internet Protocol)، بازی های آنلاین، شبکه های مجازی خصوصی VPN (مخفف Virtual Private Network) و هر آنچه که نیاز به موقعیت یابی ساده تر در اینترنت دارد، به همین دلیل این نوع آدرس ها ممکن است به جهت شناسایی و ردیابی آسان در معرض حمله های مخرب یا سوء استفاده های دیگر نیز قرار گیرند که این موضوع تا حدود زیادی بستگی به رعایت مسائل امنیت وب نیز دارد، باید توجه نمود که آی پی های داینامیک و استاتیک در ساختار هیچ فرقی با هم ندارند و تنها نوع کاربری و مدت استفاده از آنها سبب می شود که عنوان داینامیک یا استاتیک داشته باشند.

IP معتبر (Valid) و نامعتبر (Invalid) چیست؟

اصطلاح دیگری که برای تقسیم بندی آدرس های پروتکل اینترنت استفاده می شود عبارت IP معتبر (Valid) و نامعتبر (Invalid) است که مبنای این تقسیم بندی نسبی و بر اساس قابلیت استفاده از IP در شبکه مد نظر است، منظور از معتبر و Valid بودن IP کلیه آدرس هایی است که می توانیم از آنها در ارتباط تحت شبکه خاص استفاده کنیم، این شبکه می تواند اعم از شبکه های شخصی (Private) یا عمومی (Public) باشد، در مقابل IP آدرس هایی وجود دارند که به دلایل مختلف نمی توانیم از آنها در ارتباط تحت شبکه خاص استفاده کنیم که به آنها آی پی نامعتبر یا Invalid IP گفته می شود، از جمله دلایل نامعتبر و Invalid شدن IP در شبکه می تواند یکی از موارد زیر باشد:
- آدرس های محفوظ یا Reserved Addresses
سازمان IANA (مخفف Internet Assigned Numbers Authority) سری خاصی از آی پی آدرس ها را به جهت استفاده در شبکه های خصوصی در نظر گرفته است که استفاده از آنها برای شبکه جهانی وب معتبر نیست و به عبارتی این دسته از آدرس ها برای استفاده در اینترنت نامعتبر (Invalid) هستند (دقت کنیم که این نوع آی پی ها در شبکه های خصوصی معتبر و Valid هستند)، این سری از آی پی آدرس ها شامل سه کلاس مختلف می شود که با نام های A، B و C نامگذاری می شوند، سری A از شماره 10.0.0.0 شروع شده و به شماره 10.255.255.255 با تعداد 16,777,216 آی پی ممکن ختم می شود، سری B از شماره 172.16.0.0 شروع شده و به شماره 172.31.255.255 با تعداد 1,048,576 ختم می شود و در نهایت سری C از شماره 192.168.0.0 شروع شده و به شماره 192.168.255.255 با تعداد 65,536 ختم می شود، استفاده از این سری آی پی ها برای ارتباط در شبکه اینترنت نامعتبر (Invalid) است.
- تداخل آدرس ها یا Address Conflicts
علت دیگر نامعتبر شدن استفاده از آدرس های IP وجود تداخل یا Conflict بین آنها است، پیش از این گفتیم که آی پی یک شماره یکتا در شبکه است و بر همین اساس دو دستگاه حاضر در یک شبکه نمی توانند آدرس مشابه داشته باشند، به همین دلیل اگر یک IP قبلا برای یک وسیله تنظیم شده و آن وسیله نیز در وضعیت آنلاین باشد، نمی توانیم از آن IP برای اتصال وسیله دیگر به همان شبکه استفاده کنیم و به اصطلاح می گوییم IP در این شرایط نامعتبر یا Invalid است، این اتفاق معمولا در شبکه های محلی که رنج محدودی از آدرس ها را به کار می گیرند اتفاق می افتد.
- سری های خاص، پیش فرض و آزمایشی
سازمان IANA (مخفف Internet Assigned Numbers Authority) سری خاصی از آی پی آدرس ها را به جهت اهداف خاصی در نظر گرفته است که استفاده از آنها برای سایر موارد معتبر نیست و به عبارتی این دسته از آدرس ها نامعتبر (Invalid) هستند، از جمله آدرسی که هر چهار قسمت آن صفر باشد یعنی 0.0.0.0 به عنوان Default Routing، آدرس هایی که سه قسمت آخر آنها صفر باشد به طور مثال 192.0.0.0 ،172.0.0.0 ،128.0.0.0 ،10.0.0.0 ،1.0.0.0 به عنوان Network Address، آدرس هایی که قسمت آخر آنها 255 باشد به طور مثال 192.168.1.255 ،128.255.255.255 ،1.255.255.255 به عنوان Broadcast Address، آدرس هایی که قسمت اول آنها 127 باشد به طور مثال 127.255.255.255 ،127.0.0.0 به عنوان Loopback یا Self-testing Address و آدرس های سری 169.254.0.1 الی 169.254.255.254 به عنوان APIPA (مخفف Automatic Private IP Addressing) که یک قابلیت در سیستم عامل ویندوز است و در حالتی که امکان استفاده از DHCP فراهم نباشد به صورت خودکار به دستگاه های متصل به شبکه IP اختصاص می دهد (بیشتر در شبکه های کوچک محلی با حداکثر 25 کاربر).

IP عمومی (Public) و خصوصی (Private) چیست؟

دسته بندی دیگری که می توانیم برای IP آدرس ها در نظر بگیریم اصطلاح IP عمومی (Public) و خصوصی (Private) است که مبنای آن قابلیت استفاده از آدرس در شبکه جهانی وب (اینترنت) است، بر این اساس هر IP آدرسی که بتوانیم از آن در شبکه جهانی وب استفاده کنیم عنوان عمومی و Public خواهد داشت و IP در سایر شبکه های محلی را خصوصی یا Private می نامیم، براساس تقسیم بندی سازمان IANA که پیش از این دیدیم آی پی آدرس های خصوصی شامل سه کلاس مختلف می شود که با نام های A، B و C نامگذاری می شوند، سری A از شماره 10.0.0.0 شروع شده و به شماره 10.255.255.255 با تعداد 16,777,216 آی پی ممکن ختم می شود، سری B از شماره 172.16.0.0 شروع شده و به شماره 172.31.255.255 با تعداد 1,048,576 ختم می شود و در نهایت سری C از شماره 192.168.0.0 شروع شده و به شماره 192.168.255.255 با تعداد 65,536 ختم می شود.
نکته: این تقسیم بندی ها هر کدام مبنای خاصی دارند و به همین دلیل سری IP ها در تعاریف مختلف در مواردی با هم مشترک می باشند.

ارتباط آدرس وبسایت (Domain Name) و IP

مبحث IP در زمینه آدرس وبسایت (Domain Name) نیز کاربرد دارد، زمانی که در مرورگرمان آدرس URL وبسایتی را تایپ می کنیم (به فرض example.com) این آدرس در نهایت باید به IP سرور مرتبط با آن وبسایت تبدیل (Resolve) شود تا ارتباط بین مرورگر و سرور برقرار و نتیجه دریافت گردد، فرایند تبدیل آدرس وبسایت به IP سرور تحت ساز و کار DNS (مخفف Domain Name System) صورت می گیرد که بر طبق قوانین این سیستم هر دامنه (Domain) اینترنتی باید DNS Record های خود را داشته باشد که اشاره به آدرس IP سرور میزبان آن دامنه دارند، نکته جالب اینکه نام دامنه وبسایت همواره ثابت است اما با ویرایش یا تغییر سرور میزبان سایت رکوردهای DNS آن می تواند تغییر کند، DNS Record ها معمولا در سرورهای شبکه و مرورگرها حداقل برای مدتی Cache شده و پس از اعمال تغییر در آدرس های DNS ممکن است مدت زمانی نیاز باشد تا اطلاعات جدید به روز شوند.