آدرس IP چیست؟

آدرس IP (مخفف Internet Protocol Address) رشته‌ای از اعداد یا کاراکترها است که به تمام دستگاه‌های متصل به شبکه یا اینترنت تخصیص داده می‌شود تا بتوانند از طریق پروتکل اینترنت یا Internet Protocol با دیگر اجزای شبکه ارتباط برقرار کنند. آدرس IP را می‌توان معادل آدرس پستی در دنیای دیجیتال در نظر گرفت. با پیشرفت دنیای تکنولوژی و اینترنت، مباحث مرتبط با پروتکل اینترنت (IP) و آدرس آی‌پی پیچیده‌تر شده است. اگر می‌خواهید بدانید آدرس IP چیست و چگونه کار می‌کند، در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا ابتدا با برخی اصطلاحات پیش‌نیاز و سپس با آدرس آی‌پی آشنا شویم.

پروتکل اینترنت یا IP چیست؟

قبل از این‌که در مورد آدرس IP صحبت کنیم، باید بدانیم که پروتکل اینترنت یا IP چیست. پروتکل اینترنت (Internet Protocol یا IP) مجموعه‌ای از قوانین و قواعد برای مسیریابی و آدرس‌دهی بسته‌های اطلاعات در دنیای وب است تا این اطلاعات بتوانند از شبکه‌های مختلف به‌درستی عبور کرده و به مقصد صحیح خود برسند.

اطلاعات در اینترنت به قطعات کوچکی به اسم بسته یا پکت (packet) تقسیم می‌شوند. هر بسته، بخشی مخصوص به اطلاعات IP از جمله آدرس آی‌پی مقصد را دارد و این اطلاعات به مسیریاب یا روتر (router) در شبکه کمک می‌کند که بسته‌ها را به مکان درستی هدایت کنند. 

پس از رسیدن بسته‌ها به مقصد، عملیاتی روی آنها انجام می‌شود. این عملیات، بسته به پروتکل انتقال که در کنار پروتکل اینترنت به‌کار گرفته شده متفاوت خواهد بود. متداول‌ترین پروتکل‌های انتقال در حال حاضر TCP یا UDP هستند. از آنجا که تا این قسمت مطلب بارها از کلمه «پروتکل» استفاده کرده‌ایم، بهتر است کمی در مورد «پروتکل شبکه» (Network Protocol) صحبت کنیم.

پروتکل شبکه چیست؟

در حوزه شبکه، پروتکل را می‌توان روشی استاندارد برای انجام عملیات خاص و فرمت‌بندی داده‌ها در نظر گرفت. دو یا چند دستگاه در شبکه با استفاده از این قواعد و استانداردها می‌توانند با هم ارتباط برقرار کرده و منظور همدیگر را بفهمند.

برای درک بهتر ضرورت پروتکل‌ها، می‌تواند فرایند ارسال یک نامه را مثال زد. هنگام ارسال نامه، شما باید آدرس را به شیوه‌ای استاندارد پشت پاکت بنویسید: استان، شهر، محله، خیابان اصلی، خیابان فرعی، پلاک، طبقه، کد پستی. اگر این استاندارد برای نوشتن آدرس مقصد نامه رعایت نشود، کار اداره پست برای تحویل آن دشوار خواهد شد و حتی شاید نامه شما برگشت بخورد. پروتکل شبکه نیز مشخص می‌کند که تمام بسته‌های داده تحت پروتکل اینترنت (IP) باید اطلاعات دقیقی را به ترتیب مشخص در خود داشته باشند. همچنین تمام آدرس‌های آی‌پی نیز فرمت استانداردی دارند.

پروتکل‌ها در دنیای اینترنت بر اساس چهار لایه اصلی معماری شبکه دسته‌بندی می‌شوند که توضیح تمام آنها از حوصله این مطلب خارج است. پروتکل اینترنت یا آی‌پی در لایه اینترنت قرار می‌گیرد. از پرکاربردترین پروتکل‌های لایه انتقال شبکه (Transport Layer) می‌توان به پروتکل‌های TCP و UDP اشاره کرد. پروتکل TCP یا پروتکل کنترل انتقال (Transmission Control Protocol) ارتباط نزدیکی با پروتکل اینترنت (IP) دارد و این ترکیب با نام TCP/IP شناخته می‌شود.

آدرس IP چیست؟

تا اینجای بحث IP چیست، با مقدمات اصلی یعنی مفهوم پروتکل شبکه و پروتکل اینترنت (IP) بیشتر آشنا شدیم. واقعیت این است که اکثر کاربران در گفتار عمومی به گفتن آی‌پی بسنده می‌کنند درحالی‌که منظور آنها آدرس آی‌پی است. همان‌طور که گفتیم در پروتکل اینترنت، داده‌ها به‌شکل بسته یا پکت جابجا می‌شوند. بخش اصلی هر بسته شامل اطلاعاتیست که فرستنده قصد ارسال آنها را دارد اما بخش مهم دیگری در هر پکت وجود دارد که به آن «هدر» (Header) می‌گویند. هدر اطلاعات مهمی را در خود ذخیره می‌کند که یکی از آنها آدرس آی‌پی فرستنده و دیگری آدرس آی‌پی گیرنده است. مسیریاب‌ها و دیگر اجزای زیرساخت شبکه از اطلاعات موجود در هدر برای هدایت بسته‌های داده استفاده می‌کنند. بنابراین آدرس آی‌پی را می‌توان بخشی از بسته‌های داده در پروتکل اینترنت (IP) در نظر گرفت.

آدرس آی‌پی یک شناسه یکتا و منحصربه‌فرد است که به هر دستگاه یا دامنه متصل به شبکه یا اینترنت تخصیص داده می‌شود. این آدرس به شکل دنباله‌ای از اعداد یا کاراکترها به نمایش در می‌آید. به‌عنوان مثال عبارت ۱۹۲.۱۶۸.۱.۱ و عبارت 2620:cc:8000:1c82:544c:cc2e:f2fa:5a9b هر دو آدرس IP هستند. تفاوت این دو آدرس در نسل آنهاست. اولین عبارت یک آدرس IP نسخه چهار (IPv4) و دومین عبارت یک آدرس IP نسخه شش (IPv6) را نشان می‌دهند.

تفاوت بین آدرس IP نسخه چهار و نسخه شش چیست؟

آدرس IPv4 یک عدد ۳۲ بیتی است که به شکل چهار بخش عددی در مبنای ۱۰ نوشته می‌شود. البته تجهیزات شبکه با اعداد باینتری یعنی صفر و یک سر و کار دارند. به‌عنوان مثال آدرس IP به‌شکل ۱۷۲.۱۶.۲۵۴.۱ در حالت باینری به‌شکل زیر است:

10101100.00010000.11111110.00000001

به هرکدام از بخش‌های این آدرس یک اوکتِت (Octet) می‌گویند که طول آن هشت بیت است و می‌تواند بین ۰ تا ۲۵۵ تغییر کند. بنابراین کل آدرس‌های IP نسخه چهارم برابر با ۲ به توان ۳۲ خواهد بود. آدرس IP هر دستگاه در اینترنت باید منحصربه‌فرد باشد اما با افزایش روزافزون تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت، تخصیص آدرس IP منحصربه‌فرد به آنها بسیار دشوار شد و این نگرانی مطرح گشت که بالاخره روزی برسد که آدرس‌های آی‌پی کافی برای تمامی دستگاه‌های موجود در شبکه باقی نمانده باشد.

در اوایل دهه ۱۹۹۰ میلادی به‌خاطر سرعت بالای مصرف آدرس‌های آی‌پی نسخه چهارم، کارگروه مهندسی اینترنت (IETF یا Internet Engineering Task Force) تلاش کرد تا راهکاری برای رفع مشکل آدرس‌دهی در اینترنت پیدا کند و نتیجه آن، معرفی پروتکلی بود که در نهایت و در سال ۱۹۹۵ میلادی «پروتکل اینترنت نسخه ششم» یا همان IPv6 نام گرفت.

مهم‌ترین تفاوت آدرس آی‌پی نسخه ششم با نسخه چهارم در این است که با استفاده از آن می‌توان تعداد بسیار بیشتری دستگاه را آدرس‌دهی کرد. به‌عنوان مثال آدرس IP نسخه ششم زیر را در نظر بگیرید:

2620:cc:8000:1c82:544c:cc2e:f2fa:5a9b

در این آدرس آی‌پی به‌جای چهار گروه عددی، هشت گروه عددی می‌بینیم که به‌جای نقطه با دونقطه از یکدیگر جدا شده‌اند. تمام این هشت قسمت، عدد هستند اما به‌خاطر این‌که بر مبنای هگزادسیمال نوشته می‌شوند، علاوه بر اعداد ۰ تا ۹ حروف a تا f را نیز برای نمایش آنها نیاز داریم. هر بخش در آدرس IP نسخه ششم نشانگر یک عدد ۱۶ بیتی است،، بنابراین در مجموع به یک عدد ۱۲۸ بیتی می‌رسیم.

آدرس آی‌پی نسخه چهارم که یک عدد ۳۲ بیتی است، می‌تواند حداکثر ۲ به توان ۳۲ یا ۴.۳ میلیارد دستگاه را آدرس‌دهی کند. این عدد برای روزهای نخستین اینترنت کافی به‌نظر می‌رسید اما در شرایط کنونی به هیچ وجه کافی نیست. آدرس IP نسخه ششم یک عدد ۱۲۸ بیتی است و تعداد دستگاه‌های قابل آدرس‌دهی با این پروتکل برابر با ۲ به توان ۱۲۸ خواهد بود. اگر ۲ به توان ۱۲۸ را محاسبه کنید به یک عدد ۳۹ رقمی می‌رسید که نوشتن آن کار سختیست. بنابر این می‌توان گفت که IPV6 توانایی آدرس دهی تعداد بسیار بالاتری از دستگاه‌ها را در مقایسه با IPv4 خواهد داشت.

آدرس IPv6 به‌کندی راه خود را در دنیای اینترنت باز می‌کند و هنوز بعد از چند دهه، چندان فراگیر نشده است. دلیل این موضوع به نحوه تخصیص آدرس‌های IP به دستگاه‌های متصل به شبکه و نحوه ایجاد شبکه‌های خصوصی با تعداد IP محدود برمی‌گردد که کمی جلوتر به آن می‌پردازیم.

آدرس IP چگونه تخصیص پیدا می‌کند؟

تخصیص آدرس آی‌پی بر عهده سازمانی به‌نام «یانا» یا مرکز واگذاری اعداد در اینترنت (IANA یا Internet Assigned Numbers Authority) قرار دارد که البته وظایف دیگری را هم انجام می‌دهد. تخصیص آدرس‌های IP نسخه چهارم و ششم توسط سازمان یانا به‌شکل سلسله‌مراتبی صورت می‌گیرد و خود یانا در رأس این ساختار قرار می‌گیرد. در مرحله بعد از آیانا، پنج سازمان ثبت اینترنت منطقه‌ای (RIR یا Regional Internet Registry) قرار دارند. این پنج سازمان عبارت‌اند از:

• سازمان AFRINIC برای قاره آفریقا
• سازمان ARIN برای جنوبگان، کانادا، بخش‌هایی از منطقه کارائیب و ایالات متحده آمریکا
• سازمان APNIC برای آسیای شرقی، اقیانوسیه، آسیای جنوبی و آسیای جنوب شرقی
• سازمان LACNIC برای باقی بخش‌های منطقه کارائیب و آمریکای لاتین
• سازمان RIPE NCC برای اروپا، آسیای مرکزی، روسیه و آسیای غربی

این سازمان‌های ثبت منطقه‌ای، آدرس‌های آی‌پی در اختیار خود را به رجیستررهای ملی در کشورهای مختلف تخصیص می‌دهند و در نهایت، به شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP یا Internet Service Provider) چندین آدرس آی‌پی منحصربه‌فرد می‌رسد. این شرکت‌ها که اپراتورهای موبایل را هم در بر می‌گیرند، آدرس‌های IP را به دستگاه‌های متصل به شبکه خود اختصاص می‌دهند و برای این کار از روش‌های متفاوتی استفاده می‌کنند.

تفاوت بین آدرس IP ثابت و آدرس IP پویا چیست؟

آدرس آی‌پی ثابت یا Static نوعی آدرس آی‌پی است که توسط شرکت ارائه دهنده خدمات اینترنت (ISP) به یک دستگاه اختصاص پیدا کرده و ثابت می‌ماند و در دنیای اینترنت منحصر به فرد است. به‌عنوان مثال اگر یک آدرس IP مشخص به شما اختصاص یافته، این آدرس باید تا زمانی که از آن استفاده می‌کنید تغییر نکند. آدرس آی‌پی ثابت برای دستگاه‌هایی اهمیت دارد که باید به‌سادگی در اینترنت پیدا شوند؛ مانند سرور ابری، سرور بازی یا وب‌ سرور. به‌خاطر محدودیت این آدرس‌ها، اپراتورها یا شرکت‌های ISP هزینه اضافی را برای تخصیص آدرس IP ثابت از شما دریافت خواهند کرد.

از منظر یک ISP یا اپراتور موبایل، آدرس‌های IP ثابت به‌عنوان یک دارایی ارزشمند محسوب می‌شوند و تخصیص آدرس IP ثابت به یک دستگاه، هزینه زیادی خواهد داشت. با این حال اکثر دستگاه‌های متصل به شبکه به آدرس IP ثابت نیاز ندارند. برای این دسته از کاربران، آدرس IP پویا یا داینامیک در نظر گرفته می‌شود. زمانی که کاربر قصد اتصال به اینترنت را دارد، یک آدرس IP پویا دریافت کرده و پس از قطع ارتباط، این آدرس IP به مخزن آدرس‌های ISP بازمی‌گردد.

فرایند تخصیص آدرس آی‌پی پویا به دستگاه‌ها در شبکه‌های مبتنی بر IPv4 با استفاده از «DHCP» (پروتکل پیکربندی پویای میزبان یا Dynamic Host Configuration Protocol) انجام می‌شود. یکی از وظایف این پروتکل این است که در یک شبکه، هیچ دو دستگاهی در آن واحد، آدرس IP یکسان نداشته باشند.

در شبکه‌های مبتنی بر IPv6 از تکنیک جدیدی به‌نام «پیکربندی خودکار آدرس بدون تابعیت» (SLACC یا Stateless Address Autoconfiguration) برای تخصیص آدرس آی‌پی پویا استفاده می‌شود اما پروتکل DHCPv6 نیز برای چنین شبکه‌هایی وجود دارد.

تفاوت بین آدرس IP خصوصی و عمومی چیست؟

تا اینجای مطلب IP چیست در مورد انواع، منحصربه‌فرد بودن و محدودیت آنها صحبت کردیم؛ اما احتمالا این سؤال برای شما به‌وجود آمده که چطور هنوز از آدرس IP نسخه چهار استفاده می‌کنیم؟ در سال ۲۰۲۳ میلادی حدود ۳۰ میلیارد دستگاه متصل به اینترنت وجود دارند اما IPv4 حداکثر ۴.۳ میلیارد دستگاه را آدرس‌دهی می‌کند. چنین چیزی چطور ممکن است؟

پاسخ این موضوع به تفاوت بین آدرس آی‌پی خصوصی و آدرس آی‌پی عمومی برمی‌گردد. هر کاربر خانگی یا سازمانی از یک شبکه محلی یا خصوصی برای اتصال به شبکه عمومی اینترنت استفاده می‌کند و در مرز بین این دو شبکه، دستگاهی به‌نام روتر (Router) قرار می‌گیرد. روتر یا مسیریاب همان دستگاهی است که آدرس IP (ثابت یا پویا) را از شرکت ارائه‌دهنده خدمات اینترنت دریافت می‌کند. در واقع از دید دنیای اینترنت، تمام داده‌های دستگاه‌های متصل به این شبکه محلی از آدرس آی‌پی عمومی روتر دریافت می‌شود. داخل شبکه محلی اوضاع متفاوت است و هر دستگاه، آدرس آی‌پی خصوصی و محلی منحصربه‌فردی دارد که معمولا توسط روتر و با استفاده از پروتکل DHCP تخصیص پیدا می‌کنند.

آدرس‌های آی‌پی دستگاه‌های متصل به یک روتر در شبکه محلی یا خصوصی، آدرس آی‌پی خصوصی نام دارند و صرفا برای هدایت بسته‌های داده درون همان شبکه به‌کار می‌روند. این آدرس آی‌پی خصوصی توسط دیگر تجهیزات خارج از این شبکه دیده نمی‌شوند. بنابراین تعداد زیادی دستگاه در سرتاسر جهان می‌توانند آدرس آی‌پی خصوصی مشابه یکدیگر داشته باشند؛ اما در هر شبکه خصوصی، آدرس آی‌پی تکراری وجود ندارد. روتر در این موضوع نقش اساسی را ایفا می‌کند. در واقع کار اصلی روتر، تغییر آدرس‌های آی‌پی فرستنده و گیرنده موجود در هدر بسته‌های داده است تا همه‌چیز در دنیای اینترنت به‌درستی کار کند. به این کار در روترها «NAT» یا «Network Address Translation» می‌گویند.

شبکه خصوصی و آدرس آی‌پی خصوصی از جمله فناوری‌هایی هستند که دنیای اینترنت را با آدرس آی‌پی نسل چهارم زنده نگه داشته‌اند. شاید بتوان این فناوری‌ها را مانع اصلی در فراگیر شدن آدرس آی‌پی نسخه ششم نیز در نظر گرفت. زمانی که IPv6 فراگیر شود، ضرورت شبکه‌های خصوصی به شکل کنونی نیز از بین خواهد رفت چون تعداد آدرس آی‌پی عمومی در این نسخه بسیار بیشتر از تعداد کل دستگاه‌های متصل به اینترنت خواهد بود.

آدرس آی‌پی خود را چگونه پیدا کنیم؟

برای پیدا کردن آدرس آی‌پی هر دستگاهی از جمله موبایل، لپ‌تاپ یا کامپیوتر، کافیست عبارت What is my IP Address را در گوگل جستجو کنید. با جستجوی این عبارت به تعداد زیادی وب‌سایت می‌رسید که آدرس آی‌پی شما را نشان می‌دهند. با این حال آنچه در نتایج این سایت‌ها می‌بینید، آدرس آی‌پی عمومی است که به روتر خانگی یا سازمانی شما اختصاص پیدا کرده است. برای پیدا کردن آدرس آی‌پی خصوصی هر دستگاه داخل شبکه باید به تنظیمات شبکه در آن دستگاه سر بزنید.

جمع‌بندی

در این مطلب در مورد اینکه IP چیست و چگونه کار می‌کند صحبت کردیم. دنیای اینترنت مملو از قواعد و استانداردهاییست که به آنها پروتکل می‌گویند. پروتکل اینترنت (IP) یکی از بنیادی‌ترین استانداردهای اینترنت است و آدرس آی‌پی نیز زیرساخت نقل و انتقال داده محسوب می‌شود. آدرس IP به‌منزله آدرس پستی در دنیای اینترنت است و مسیر رفت‌وآمد بسته‌های داده در اینترنت را مشخص می‌کند.

هر دستگاه متصل به اینترنت، یک آدرس آی‌پی منحصربه‌فرد دارد. آدرس آی‌پی به‌شکل دنباله‌ای از اعداد نمایش داده می‌شود که در نسخه چهارم به‌شکل یک عدد ۳۲ بیتی و در نسخه ششم به‌شکل یک عدد ۱۲۸ بیتی است. آدرس آی‌پی نسخه ششم برای رفع محدودیت‌های آدرس‌دهی نسخه چهارم متولد شد اما هنوز بعد از چند دهه، استفاده از آن چندان فراگیر نشده است. توسعه شبکه‌های خصوصی و آدرس آی‌پی خصوصی برای دستگاه‌های موجود در این شبکه‌ها، یکی از راهکارها برای رفع محدودیت آدرس‌دهی در IPv4 محسوب می‌شوند. با این حال آدرس آی‌پی نسخه ششم ضرورت شبکه‌های خصوصی را در آینده از بین خواهد برد.

ابر زَس، سرور ابری و دیتاسنتر ابری را ارائه می‌کند و با دیتاسنتر ابری، هر تعداد آی‌پی پابلیک که نیاز داشته باشید، در اختیارتان قرار می‌گیرد.