3.4. IP-адреса и маршрутизация

Опубликовано: 11.04.2026

IP-адреса и маршрутизация: у каждого свой адрес

IPv4, IPv6, почему адреса закончились - и как пакет находит получателя среди миллиарда устройств

В предыдущей статье мы разобрались, как данные режутся на пакеты и как каждый пакет самостоятельно путешествует по сети. Но мы намеренно обходили один вопрос: откуда пакет знает, куда лететь? Как он вообще находит нужный компьютер среди миллиарда других - в другом городе, стране, на другом конце планеты? Ответ - в системе адресации. У каждого устройства в интернете есть адрес. Этот адрес называется IP-адрес.

📮 Что такое IP-адрес

IP расшифровывается как Internet Protocol - протокол интернета. Это те самые правила, о которых мы говорили в статье 3.1: договорённость о том, как именно упаковать и адресовать пакет, чтобы его понял любой компьютер в любой точке мира.

IP-адрес — это уникальный числовой идентификатор устройства в сети. Представьте почтовый адрес: улица, дом, квартира. IP-адрес работает по тому же принципу - он описывает, где именно в глобальной сети находится устройство, чтобы пакеты могли туда добраться.

Существует две версии протокола: старая - IPv4 - и новая, пришедшая ей на смену - IPv6. Разница между ними принципиальная, и понять её легко, если начать с арифметики.

🔢 IPv4: четыре числа, четыре миллиарда адресов

IPv4-адрес — это 32 бита. Записывается он в виде четырёх чисел от 0 до 255, разделённых точками: например, 192.168.1.1 или 93.184.216.34. Каждое число — это один байт (8 бит), четыре байта итого.

32 бита дают 2³² возможных комбинаций. Это примерно 4,3 миллиарда уникальных адресов. В 1981 году, когда стандарт IPv4 был официально принят, казалось, что этого хватит с запасом - компьютеры тогда были редкостью и стоили как автомобиль.

Проблема обозначилась в 1990-х, когда интернет вышел за пределы университетов и военных сетей. Адреса начали заканчиваться быстрее, чем ожидалось. К 2011 году последние свободные блоки IPv4-адресов были распределены региональными регуляторами. Технически адреса IPv4 закончились.

Почему именно тогда, а не раньше

Первоначальная система распределения IPv4-адресов была расточительной. Крупные организации получали целые блоки по 16 миллионов адресов - так называемые сети класса A. Например, Министерство обороны США до сих пор держит огромные блоки адресов, выданных ещё в 1980-х, большая часть которых годами не использовалась. MIT получил блок в 16 миллионов адресов - столько же, сколько всему Китаю выделили на первых порах.

Расточительность исправили, введя бесклассовую адресацию (CIDR) в 1993 году - блоки адресов стали нарезаться точно под нужный размер. Но это лишь отсрочило проблему, а не решило её.

🌐 IPv6: 128 бит и адресов хватит всем

Решение появилось ещё в 1998 году - IPv6, протокол с 128-битными адресами. Записывается он иначе: восемь групп по четыре шестнадцатеричных символа, разделённых двоеточиями. Например: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.

128 бит дают 2¹²⁸ возможных адресов. Это число настолько велико, что привычные единицы для него не подходят. Приблизительно 340 ундециллионов - или 340 с 36 нулями. Для сравнения: атомов на Земле, по оценкам физиков, около 10⁵⁰. Адресов IPv6 хватит, чтобы присвоить уникальный номер каждому квадратному миллиметру поверхности нескольких триллионов планет размером с Землю.

Есть и ещё один механизм, который спас IPv4 от окончательного краха и по сей день держит его на плаву. Это NAT - и о нём чуть ниже.

🏠 Подсети и маски: как адреса делятся на части

IP-адрес — это не просто номер устройства. Он несёт в себе два разных адреса сразу: адрес сети и адрес конкретного устройства внутри этой сети. Это важно, потому что маршрутизаторы ориентируются именно по адресу сети - им не нужно знать каждое устройство в мире, достаточно знать, в каком направлении находится нужная сеть.

Чтобы понять, где заканчивается часть «сеть» и начинается часть «устройство», используется маска подсети. Она выглядит как ещё один IP-адрес, в котором сначала идут единицы, потом нули: например, 255.255.255.0. Единицы закрывают часть адреса, которая обозначает сеть; нули - часть, которая обозначает устройство.

Короткая запись той же маски - /24, потому что единиц в ней 24 штуки. Вы наверняка видели такую запись в настройках роутера или на сайтах о сетях: 192.168.1.0/24 означает «сеть, в которой первые 24 бита - это адрес сети, а последние 8 бит - адрес устройства». Устройств в такой сети может быть 254 (от 192.168.1.1 до 192.168.1.254).

🗺️ Как пакет находит получателя

Теперь к главному вопросу: как именно пакет с адресом назначения 93.184.216.34 добирается от вашего компьютера до сервера на другом континенте? Кто ему показывает дорогу?

Этим занимаются маршрутизаторы - специализированные устройства, единственная задача которых - принять пакет и решить, куда его передать дальше. У каждого маршрутизатора есть таблица маршрутизации - список правил вида «для пакетов, адресованных в такую-то сеть, отправляй их вот этому соседнему маршрутизатору».

Именно так работает маршрутизация в интернете. Маршрутизатор смотрит на IP-адрес назначения, находит в своей таблице наиболее подходящую запись и отправляет пакет дальше - к следующему маршрутизатору. Этот процесс повторяется на каждом узле, пока пакет не дойдёт до получателя. Обычно это занимает от 10 до 50 промежуточных узлов - шагов, которые в сетевой терминологии называются хопами (от английского hop - прыжок).

Как таблицы маршрутизации обновляются: BGP и OSPF

Интернет постоянно меняется: провайдеры подключают новые сети, каналы между узлами падают и поднимаются, маршруты становятся быстрее или медленнее. Маршрутизаторы не могут хранить статичные таблицы - они обмениваются информацией между собой по специальным протоколам.

Внутри одной организации или провайдера используется OSPF (Open Shortest Path First) - протокол, при котором каждый маршрутизатор знает полную карту своего «района» и считает кратчайшие пути самостоятельно, как навигатор.

Между разными организациями и странами работает BGP (Border Gateway Protocol) - «протокол пограничных маршрутизаторов». Именно BGP связывает между собой тысячи независимых сетей по всему миру. Каждая такая сеть называется автономной системой (AS) и имеет свой номер. Ваш провайдер — это одна автономная система. Google - другая. Крупный дата-центр в Амстердаме - третья. BGP — это язык, на котором они договариваются: «через меня можно добраться вот до таких-то адресов».

🏘️ NAT: один адрес на всю квартиру

Вернёмся к дефициту IPv4-адресов. Как миллиарды устройств существуют в интернете, если адресов IPv4 всего 4,3 миллиарда - и большинство уже распределено? Ответ: большинство устройств не имеют собственного публичного IP-адреса. Вместо этого они используют NAT - Network Address Translation, трансляция сетевых адресов.

Идея проста. Ваш домашний роутер получает от провайдера один публичный IP-адрес - скажем, 178.124.5.99. Это его «видимое лицо» в интернете. Внутри вашей домашней сети все устройства - телефон, ноутбук, телевизор, умная лампочка - получают приватные адреса из специальных диапазонов, зарезервированных именно для таких внутренних сетей.

Именно поэтому почти у каждого дома роутер раздаёт адреса вида 192.168.1.x. Эти адреса - «серые», приватные: они не маршрутизируются в глобальном интернете. Если ваш ноутбук с адресом 192.168.1.5 отправит пакет напрямую в интернет, ни один маршрутизатор в мире не будет знать, как ответить обратно: адрес 192.168.1.5 существует в тысячах домашних сетей одновременно.

Как работает NAT изнутри

Роутер с NAT выполняет роль переводчика. Когда ваш ноутбук (192.168.1.5) обращается к серверу Google (142.250.74.46), происходит следующее:

1. Ноутбук отправляет пакет с адресом отправителя 192.168.1.5 и произвольным портом, например 54321.

2. Роутер перехватывает этот пакет и заменяет адрес отправителя на свой публичный адрес: 178.124.5.99. Порт тоже может быть изменён. Роутер запоминает в своей таблице: «порт 54321 у адреса 192.168.1.5 - это порт 49876 у моего публичного адреса».

3. Пакет уходит в интернет уже от имени роутера.

4. Сервер Google отвечает - на публичный адрес роутера, порт 49876.

5. Роутер смотрит в свою таблицу: «порт 49876 — это запрос от 192.168.1.5:54321». Заменяет адрес назначения обратно и доставляет ответ ноутбуку.

NAT позволил продлить жизнь IPv4 на десятилетия: за одним публичным адресом могут скрываться сотни устройств. У провайдера может даже применяться двойной NAT - «серый» адрес получает не только ваш ноутбук, но и сам ваш роутер. Это называется CG-NAT (Carrier-Grade NAT).

Ограничения NAT

NAT решил проблему нехватки адресов, но создал новые. Устройство за NAT может само инициировать соединение, но не может принять входящее соединение снаружи - роутер просто не знает, кому его адресовать. Именно поэтому сложнее организовать:

- серверы дома (игровой сервер, веб-сервер, камера наблюдения, доступная снаружи);
- торрент и P2P-соединения, где устройства должны «найти» друг друга напрямую;
- VoIP и видеозвонки (хотя здесь помогают специальные техники - STUN и ICE).

Для «пробивания» NAT придуманы разные обходные пути - проброс портов, UPnP, hole punching - но все они выглядят как заплатки на системе, изначально не предназначенной для входящих соединений. IPv6 решает эту проблему радикально: у каждого устройства снова есть свой глобально уникальный адрес, и NAT попросту не нужен.

🔍 Специальные адреса: не всё так просто

Не каждый IPv4-адрес можно использовать для обычных устройств. Часть диапазонов зарезервирована для специальных целей.

Если ваш компьютер показывает адрес 169.254.x.x - это почти наверняка значит, что что-то не так с роутером или кабелем: устройство не получило нормальный адрес по DHCP и назначило себе «аварийный».

🔄 DHCP: кто раздаёт адреса

Чтобы каждому устройству не пришлось вручную прописывать IP-адрес, придуман DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol. Когда ваш телефон подключается к домашней Wi-Fi сети, он отправляет в эфир сообщение: «Привет, я здесь, мне нужен адрес!» Роутер отвечает: «Держи: 192.168.1.7, маска /24, шлюз 192.168.1.1, DNS-сервер 8.8.8.8». Телефон принимает эти настройки и может выходить в сеть.

Адрес выдаётся «в аренду» на определённое время - обычно от нескольких часов до суток. Поэтому при повторном подключении вы можете получить тот же адрес или другой - зависит от настроек и нагрузки на сеть.

🗺️ Полный путь пакета: от нажатия до сервера

Теперь соберём картину целиком. Что происходит, когда вы открываете сайт?

Всё это происходит за миллисекунды. Количество хопов от вашего компьютера до типичного европейского сервера - от 10 до 20. Если хочется увидеть это в действии - откройте терминал и введите tracert google.com (в Windows) или traceroute google.com (в Linux/macOS). Вы увидите каждый узел на пути пакета и время до него.

IPv4 и IPv6: сосуществование двух эпох

Сегодня интернет работает на двух протоколах одновременно. Большинство устройств и серверов поддерживают оба — это называется dual stack. Браузер пробует сначала установить соединение по IPv6, и если не получается - переключается на IPv4.

Итог: адрес — это не просто номер

IP-адрес — это одновременно и «имя» устройства в сети, и его «координаты»: он несёт информацию о том, в какой части сети устройство находится. Маршрутизаторы используют эту информацию, чтобы передавать пакеты шаг за шагом - не зная полного маршрута, но всегда зная следующий узел.

Дефицит IPv4-адресов стал одной из главных инженерных проблем интернета 1990-х. NAT решил её хирургически: один публичный адрес на множество устройств. Это продлило жизнь IPv4 на тридцать лет, но привнесло ограничения и сложности. IPv6 убирает и NAT, и дефицит адресов - но переход на него растянулся на десятилетия, потому что сломать совместимость в работающем интернете крайне трудно.

Следующий вопрос логично вытекает из этой картины: мы знаем, что пакеты доходят до нужного адреса. Но как именно гарантируется, что они дойдут все и в правильном порядке? Или, наоборот - когда точная доставка не нужна и важнее скорость? Это тема следующей статьи: TCP и UDP - надёжность против скорости.

© 2008–2026 ANY.BY - ремонт компьютеров и ноутбуков в Барановичах. Использование материалов сайта возможно с письменного разрешения.

📞 Мы на связи для Вас:

+375 (33) 323 7000 +375 (29) 323 7000 Написать в Telegram Написать в Viber Схема проезда к мастерской