Adresowanie IP, Routing i Switching

W internecie każde urządzenie musi mieć swój unikalny adres, aby móc wysyłać i odbierać dane. Podobnie jak w przypadku adresu domowego, adres IP wskazuje, gdzie dane mają zostać dostarczone. Ale sam adres to nie wszystko – potrzebujemy również sposobu, by pakiety danych dotarły do celu. Tutaj wchodzą w grę routing i switching, czyli mechanizmy kierowania ruchem w sieciach.

Adresy IP

Adres IP (ang. Internet Protocol address) to liczbowy identyfikator przypisany do każdego urządzenia podłączonego do sieci komputerowej. Służy do identyfikacji i lokalizacji urządzeń w sieci oraz do kierowania ruchem sieciowym.

IPv4 vs IPv6

IPv4 to najstarsza i wciąż najpowszechniej używana wersja adresacji IP. Używa 32-bitowych adresów zapisywanych w formie czterech liczb oddzielonych kropkami (np. 192.168.1.1). Daje to około 4 miliardy możliwych adresów, co obecnie jest już niewystarczające.

IPv6 to nowszy standard, który używa 128-bitowych adresów zapisanych w systemie szesnastkowym, oddzielonych dwukropkami (np. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Pozwala to na stworzenie ogromnej liczby unikalnych adresów – więcej niż wystarczająco na przyszłość.

Adresy publiczne i prywatne

Adresy IP można podzielić na publiczne i prywatne:

Publiczne: Są unikalne w skali całego internetu i mogą być używane do bezpośredniej komunikacji z innymi urządzeniami w sieci globalnej.
Prywatne: Służą do komunikacji wewnątrz lokalnych sieci (np. w domu lub firmie). Przykładowe zakresy to 192.168.x.x, 10.x.x.x i 172.16.x.x – te adresy nie są routowane w internecie.

Aby urządzenia z sieci prywatnej mogły łączyć się z internetem, stosuje się translację adresów (NAT), którą wykonują routery.

Routing

Co to jest router?

Router to urządzenie, które łączy różne sieci i przekazuje dane między nimi. Działa jak inteligentny "listonosz" – analizuje adres docelowy każdego pakietu i decyduje, którędy powinien on dalej podążać. Routery używają tablic routingu, które zawierają informacje o dostępnych trasach do różnych adresów IP.

Przykład trasy pakietu

Wyobraź sobie, że chcesz odwiedzić stronę internetową. Twój komputer wysyła pakiet danych do routera domowego. Ten przekazuje go do dostawcy internetu (ISP), który kieruje go dalej – przez inne routery – aż pakiet dotrze do serwera strony. Odpowiedź (np. kod HTML strony) wraca tą samą lub inną drogą. Wszystko to dzieje się w ułamkach sekundy!

Zdjęcie pochodzi z learncisco.net

Przełączniki (Switching)

Różnica między routerem a switchem

Chociaż routery i przełączniki (ang. switches) często występują razem w sieciach, pełnią różne funkcje:

Router: Łączy różne sieci, pracuje głównie na warstwie sieciowej (warstwa 3 – IP), przekazuje pakiety między nimi.
Switch: Działa w obrębie jednej sieci lokalnej (LAN), pracuje na warstwie łącza danych (warstwa 2 – MAC), przekazuje dane tylko do odpowiedniego urządzenia na podstawie adresu MAC.

W skrócie: switch to "lokalny dystrybutor", a router to "globalny przewoźnik".

VLAN (Virtual LAN)

VLAN to technologia, która pozwala na podział jednej fizycznej sieci lokalnej na kilka logicznych segmentów. Dzięki temu można odseparować ruch różnych działów firmy, zwiększyć bezpieczeństwo lub uporządkować ruch sieciowy – bez fizycznego rozdzielania kabli i urządzeń. Przełączniki zarządzalne obsługują VLAN-y i umożliwiają ich konfigurację.