Zakresy Adresów Prywatnych

Publiczne i prywatne adresy IPv4

Adresy IPv4 mają różne zakresy zastosowań. Adres publiczny może być używany w routingu między niezależnymi sieciami, natomiast adres prywatny ma znaczenie lokalne w domenie administracyjnej. Osobne zakresy służą także funkcjom specjalnym, takim jak loopback i automatyczna konfiguracja link-local.

Publiczny adres IP jest przydzielany z zachowaniem unikatowości wymaganej w danym systemie routingu i może być ogłaszany w Internecie. Routery używają prefiksu i długości prefiksu do wyboru trasy. Usługa dostępna z zewnątrz może działać na hoście z własnym adresem publicznym albo za adresem routera z przekierowaniem portu. Publiczne adresy IPv4 są zarządzanym i ograniczonym zasobem.

Prywatny adres IP ma znaczenie lokalne i nieglobalne. Może występować równocześnie w wielu niezależnych sieciach. Dwie organizacje mogą używać tego samego adresu 192.168.1.10 bez konfliktu, dopóki ich domeny routingu pozostają rozdzielone. Przy łączeniu takich sieci konieczne jest planowanie adresacji albo translacja, ponieważ identyczny adres nie wskazuje wtedy jednoznacznego hosta.

Wydzielenie zakresów prywatnych pozwala organizacjom i gospodarstwom domowym planować adresację wewnętrzną bez przydzielania publicznego adresu każdemu urządzeniu. Adresy te nie są przeznaczone do globalnego routingu, dlatego dostęp do zewnętrznych sieci zwykle wymaga NAT albo innego mechanizmu brzegowego. Zakresy zostały sformalizowane w dokumencie .

Prywatne zakresy adresów RFC 1918

RFC 1918 wydziela trzy bloki adresów do użytku prywatnego. Routery publicznego Internetu powinny odrzucać lub nie przekazywać pakietów, których adres źródłowy albo docelowy należy do tych zakresów jako adres globalny. Zasada ta odseparowuje adresację lokalną od routingu publicznego, a urządzenie z technologią pełni funkcję bramy, która może wykonywać takie mapowania.

1. Blok 10.0.0.0/8 (dawna klasa A)

Zakres Adresów: 10.0.0.0 do 10.255.255.255
Notacja CIDR: 10.0.0.0/8
Maska: 255.0.0.0
Całkowita Liczba Adresów: $2^{24}$ , czyli 16 777 216 adresów.

Jest to jeden blok o długości prefiksu /8. W historycznym, klasowym podziale odpowiadał sieci klasy A, lecz współczesna adresacja używa CIDR i może dzielić go na mniejsze podsieci zgodnie z planem organizacji. Dwadzieścia cztery bity pozostają w nim poza prefiksem, co daje wartość $2^{24}$ w całym bloku. Poszczególne podsieci nadal wymagają trasowania tylko w obrębie sieci, która ich używa.

2. Blok 172.16.0.0/12 (zakres dawnej klasy B)

Zakres Adresów: 172.16.0.0 do 172.31.255.255
Notacja CIDR: 172.16.0.0/12
Maska: 255.240.0.0
Całkowita Liczba Adresów: W historycznym podziale ten blok obejmuje 16 sąsiadujących sieci klasy B, co daje łącznie $16 \times 65,536 = 1,048,576$ adresów.

Prefiks /12 pozostawia 20 bitów na adresy hostów i podsieci wewnętrzne. Organizacja może podzielić go na mniejsze prefiksy, zachowując lokalny charakter adresów. Szesnaście kolejnych wartości drugiego oktetu od 16 do 31 tworzy jeden ciągły blok RFC 1918.

3. Blok 192.168.0.0/16 (zakres dawnej klasy C)

Zakres Adresów: 192.168.0.0 do 192.168.255.255
Notacja CIDR: 192.168.0.0/16
Maska: 255.255.0.0
Całkowita Liczba Adresów: W historycznym podziale ten blok obejmuje 256 sąsiadujących sieci klasy C, co daje łącznie $256 \times 256 = 65,536$ adresów.

Prefiks /16 jest często wybierany w małych sieciach, ponieważ pozwala tworzyć podsieci od 192.168.0.0 do 192.168.255.0. Adres taki jak 192.168.1.x wskazuje użycie tego prywatnego bloku, lecz sam zapis nie określa topologii ani urządzenia brzegowego. Wartości adresów mogą być powtarzane w innych, odseparowanych sieciach.

Poza RFC 1918: adresy specjalnego przeznaczenia

Oprócz publicznych adresów routowalnych i prywatnych zakresów z RFC 1918 przestrzeń IPv4 zawiera bloki przypisane do określonych funkcji. Ich zachowanie i zakres obowiązywania różnią się od adresów prywatnych. Rejestr specjalnych zakresów rozróżnia między innymi adresy źródłowe, docelowe, routowalne oraz używane wyłącznie lokalnie.

Pętla zwrotna (loopback): 127.0.0.0/8

Zakres: Adresy 127/8 identyfikują host lokalny i nie służą do komunikacji z innymi urządzeniami.

Cały blok 127.0.0.0/8 jest zarezerwowany do celów pętli zwrotnej. Najczęściej używany jest adres 127.0.0.1, nazywany localhost. Pakiet skierowany na adres z tego zakresu jest przetwarzany lokalnie przez stos sieciowy i nie powinien pojawić się poza hostem. Mechanizm pozwala uruchomić klienta i serwer na jednym komputerze oraz testować ich komunikację bez fizycznego interfejsu sieciowego. Adres źródłowy z zakresu 127/8 także nie powinien być umieszczany w pakiecie wysyłanym poza hosta.

Adresy link-local: 169.254.0.0/16

Zakres: Prefiks 169.254/16 jest używany na jednym łączu i nie jest prefiksem routowanym między podsieciami.

Adresy link-local służą do komunikacji na tym samym łączu. Gdy urządzenie jest skonfigurowane do automatycznego pobierania adresu IP za pośrednictwem , i nie otrzyma odpowiedzi, może skonfigurować adres z zakresu 169.254.0.0/16. W systemach Windows mechanizm automatycznej konfiguracji jest nazywany APIPA. RFC 3927 określa te adresy jako link-local, czyli ograniczone do jednego łącza.

Urządzenia w tym samym łączu fizycznym lub logicznym mogą komunikować się bez centralnego serwera. Routery nie powinny przekazywać pakietów z adresami 169.254.0.0/16 poza to łącze, dlatego taki adres nie zapewnia dostępu do Internetu ani routingu między podsieciami. Konflikt adresów link-local jest rozstrzygany lokalnie podczas autokonfiguracji, a adres nie zastępuje konfiguracji bramy i serwera DNS.

Adres nieokreślony i trasa domyślna: 0.0.0.0

Adres 0.0.0.0 ma kilka znaczeń zależnych od pola i kontekstu. Host bez skonfigurowanego adresu może użyć go jako adresu źródłowego podczas uzyskiwania konfiguracji przez DHCP. W tablicy routingu prefiks 0.0.0.0/0 oznacza trasę domyślną, używaną po braku bardziej szczegółowego dopasowania.

Współdziałanie adresów w domowej sieci

Typowa sieć domowa łączy zakres prywatny, DHCP, bramę domyślną oraz NAT/PAT:

ISP przypisuje jeden publiczny adres IP do routera domowego, na przykład rzeczywisty adres przydzielony przez operatora. W tym przykładzie użyto dokumentacyjnego adresu 203.0.113.45 z bloku TEST-NET-3, więc nie jest to adres przypisywany w Internecie. W rzeczywistym wdrożeniu taki adres jest używany na zewnętrznym interfejsie routera.
Wbudowany w router serwer DHCP jest skonfigurowany do używania prywatnego zakresu 192.168.1.0/24 i przydziela hostom adresy z tej podsieci.
Twój laptop łączy się i otrzymuje adres 192.168.1.100, telefon 192.168.1.101, a telewizor 192.168.1.102. Sam router ma adres 192.168.1.1.
Laptop chce odwiedzić example.com. Rozwiązanie nazwy dostarcza adres docelowy należący do sieci zdalnej.
Wysyła pakiet ze źródłem 192.168.1.100 i celem rozwiązanego adresu do bramy domyślnej (192.168.1.1).
Router wykonuje NAT/PAT, tłumacząc adres źródłowy na zewnętrzny adres użyty w przykładzie (203.0.113.45) i dodając unikalny numer portu.

Router kieruje pakiet przez interfejs zewnętrzny po wykonaniu translacji. Odpowiedź wraca na adres i port translacji, a tablica NAT/PAT pozwala przekazać ją do 192.168.1.100. Adresy prywatne pozostają użyteczne w sieci LAN, lecz nie są samodzielną informacją o hoście dla routerów operatora.

Podsumowanie adresacji prywatnej

RFC 1918 definiuje trzy bloki przeznaczone do adresacji lokalnej: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 oraz 192.168.0.0/16. NAT może tłumaczyć ruch między tymi zakresami i adresami publicznymi. Loopback służy komunikacji wewnątrz hosta, link-local komunikacji na jednym łączu, a 0.0.0.0/0 opisuje trasę domyślną.

IPv6 oferuje znacznie większą przestrzeń adresową i może zapewnić globalny adres unicast urządzeniu zgodnie z polityką operatora. Organizacje mogą także używać lokalnych prefiksów IPv6 do komunikacji wewnętrznej. Nie usuwa to potrzeby rozróżniania adresów specjalnych ani stosowania filtrów i routingu właściwych dla danej sieci.