Как работают IP-адреса?

Каждый раз, когда вы открываете сайт, подключаетесь по SSH к серверу или запускаете контейнер в облаке, за кулисами происходит один и тот же процесс, который заключается в поиске и использовании IP-адреса. Мы настолько привыкли к интернету, что редко задумываемся о том, как именно компьютер находит другой компьютер среди миллиардов устройств в сети. А между тем IP-адреса - это основа всей сетевой логики, без которых не было бы ни сайтов, ни серверов, ни современной инфраструктуры. Несколько лет назад мы уже писали статью на тему "IP-адреса - это замковый камень всего интернета". Ну а в этой статье мы решили немного освежить информацию по данной теме и попробоват немного углубиться в данный вопрос.

Разобраться в том, как работают IP-адреса, будет полезно не только сетевым инженерам, так как даже владельцы онлайн-проектов и простые обыватели, не говоря уже о разработчиках и системных администраторах, сталкиваются с ними постоянно, например при аренде VPS для своего онлайн проекта, настройке firewall, подключении CDN или диагностике сетевых проблем на своем домашнем компьютере. В этой статье мы попытались объяснить сложные сетевые механизмы простыми словами. Итак, приступим.

 

 

 

 

Что такое IP-адрес и зачем он нужен

IP-адрес - это уникальный идентификатор устройства в сети. По сути, это «адрес доставки» для пакетов данных, передаваемых по сети. Если представить интернет как огромный город, то IP - это комбинация улицы и номера дома, без которой письмо просто не дойдёт до получателя.

Когда ваш браузер запрашивает страницу сайта, он не работает с привычными нам доменными именами, которые мы вводим в адресной строке (www.google.com или www.youtube.com) - он оперирует только числовыми адресами. Именно IP-адрес указывает на ту сеть, куда отправлять запрос и откуда ждать ответ. Без этого механизма любые соединения превратились бы в хаотичный шум.

Сетевой протокол IP не интересуется содержимым данных, ведь его задача - просто доставить пакет из точки А в точку Б. А вот уже контроль целостности пакетов, порядок пакетов и логика запроса лежат на более высоких уровнях модели OSI, таких как TCP, UDP, HTTP и других протоколах.

В общем, если коротко, то IP-адрес отвечает только за адресацию и доставку. Он не знает, что именно вы передаёте - HTML-страницу, видео или API-запрос.

 

 

 

 

 

Разница между IPv4 и IPv6

На сегодня, на практике чаще всего используются так называемые IPv4 - адреса вида 192.168.1.10. Они состоят из четырёх чисел (октетов) от 0 до 255, разделенных точкой и этот формат дает около 4,3 миллиарда уникальных комбинаций. Но вопреки ожиданиям создателей протокола - этого оказалось недостаточно для роста интенсивно развивающегося интернета, поэтому IPv4-адреса фактически закончились ещё в далеком 2018 году и теперь получение блоков IPv4 адресов для компаний и провайдеров сильно усложнено.

Чтобы интернет продолжал масштабироваться, со временем появились технологии NAT, так называемые "серые сети" и технологии предусматривающие повторное использование адресов. Это позволило на некоторое время отложить кризис, но сделало сетевую архитектуру намного сложнее.

Недостаток IPv4 адресов побудил инженеров разработать новый стандарт адресов - IPv6, который в силу своих особенностей сможет обеспечить практически неограниченное количество адресов. И в 1995 году Инженерным советом Интернета (IETF) была опубликована его первая спецификация RFC 1883.

IPv6 выглядит непривычно - длинные шестнадцатеричные строки с двоеточиями, такого вида:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

 

Более того, в нем существует несколько правил упрощения записи пустых (нулевых) блоков. Так, упростив упомянутый выше адрес можно перезаписать его так:

2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334 (опущены 0000:0000)

 

Зато адресное пространство у него практически бесконечное и таким образом в IPv6 можно выдавать уникальный IP каждому устройству, контейнеру или сервису без каких-либо ухищрений.

 

Таблица - Ключевые отличия IPv4 и IPv6

Характеристика	IPv4	IPv6
Формат	Четыре числа	Шестнадцатеричные блоки
Количество адресов	~4,3 млрд	Практически неограничено
NAT	Требуется	Не нужен
Автонастройка	Ограниченная	Встроенная
Использование	Массовое	Активно внедряется

Сегодня большинство серверов и устройств в интернете работают в гибридном режиме, используя IPv4 для совместимости, а IPv6 - как задел на будущее и как дополнительный плюс для сетевой устойчивости.

 

 

 

 

 

Публичные и приватные IP-адреса

Не каждый IP-адрес доступен всему интернету. Существуют приватные диапазоны, которые используются внутри локальных и облачных сетей. Такие адреса получают домашние компьютеры, офисные устройства, виртуальные машины и контейнеры.

Публичный IP - это адрес, который виден извне, из интернета. Сервер с сайтом, почтовый шлюз или VPN-узел обязаны иметь публичный IP, иначе подключиться к ним извне будет невозможно.

В современных инфраструктурах один публичный IP часто скрывает за собой десятки внутренних сервисов, то есть снаружи виден один адрес, а внутри находится сложная схема подсетей, балансировщиков и маршрутов.

 

 

 

 

 

Как сервисы находят нужный IP

Когда вы вводите адрес сайта в браузере, первым в работу вступает служба DNS - своего рода телефонная книга интернета. Она принимает доменное имя, которое вы набрали в адресной строке, и преобразует его в IP-адрес, понятный сетевым устройствам. Браузер не «понимает» слов и букв - для него существуют только числовые адреса. Лишь после того как DNS вернёт IP, становится возможным установить сетевое соединение и начать передачу данных уже напрямую между вашим компьютером и удаленным сервером.

Далее управление переходит к маршрутизаторам. Каждый маршрутизатор на пути пакета принимает собственное локальное решение, куда отправить данные дальше, чтобы они приблизились к цели. Пакет может пройти через десятки, а иногда и сотни промежуточных узлов, и при этом ни одно устройство не хранит полный маршрут целиком. Каждый элемент сети отвечает только за следующий шаг, опираясь на свои таблицы маршрутизации. Именно такой децентрализованный подход делает интернет устойчивым и позволяет данным находить путь даже при отказе отдельных участков сети.

Процесс запроса сайта в упрощенном виде выглядит так:

1. Пользователь вводит домен в браузере;
2. Браузер запрашивает IP через DNS;
3. Полученный IP используется для установления соединения;
4. Пакеты проходят через цепочку маршрутизаторов к удаленному узлу;
5. Сервер отправляет ответ обратно на ваш компьютер.

 

Ниже мы привели схематическое изобрашение этого процесса.

 

 

 

 

Статические и динамические IP-адреса

IP-адрес может быть постоянным (статическим) или временным (динамическим). Динамические IP-адреса чаще всего используются провайдерами доступа в интернет. В этом случае адрес выдаётся устройству на ограниченный период времени, то есть сегодня у пользователя один IP, после переподключения или через некоторое время уже другой. Для обычного веб-серфинга, просмотра сайтов, работы с почтой или мессенджерами такая смена адреса практически незаметна и не оказывает никакого влияния на пользовательский опыт.

Статический IP, напротив, представляет собой фиксированный сетевой адрес, который не меняется со временем. Он закрепляется за устройством или сервером на постоянной основе и остаётся неизменным даже после перезагрузок или сбоев соединения. Такой тип IP необходим для серверов, API, VPN-доступа и любых сервисов, где критически важна стабильность подключения и предсказуемость сетевого адреса. Постоянный IP позволяет без проблем привязывать доменные имена, настраивать SSL-сертификаты, правила firewall, системы мониторинга и автоматизации, не опасаясь, что внезапная смена адреса нарушит работу инфраструктуры.

 

 

 

 

 

IP-адрес и безопасность

IP-адрес является одним из базовых элементов сетевой безопасности и первым уровнем фильтрации трафика. Именно по IP чаще всего принимается решение, разрешать или запрещать доступ к сервису, фиксировать активность пользователя или запускать защитные механизмы. На уровне серверов и сетевых устройств IP-адрес используется как простой и быстрый ориентир для первичной оценки соединения.

На практике фильтрация по IP применяется в самых разных сценариях. С её помощью защищаются сервисы от перебора паролей и автоматических атак, ограничивается доступ к административным интерфейсам и внутренним панелям управления, настраивается географическая блокировка трафика из определённых регионов, а также вводятся лимиты на количество запросов к сайтам и API. Такие меры позволяют снизить нагрузку на инфраструктуру и отсечь очевидно вредоносный трафик ещё до более глубокой проверки.

При этом важно понимать, что IP-адрес сам по себе не является надёжным способом идентификации пользователя. За одним и тем же адресом может находиться корпоративная сеть, десятки клиентов провайдера, NAT-устройство или прокси-сервер. Именно поэтому в современных системах безопасности IP используется только в сочетании с другими данными, такими как журналы доступа, токены авторизации, отпечатки устройств и используя поведенческий анализ. Такой подход позволяет находить баланс между защитой и удобством работы для легитимных пользователей.

 

 

 

 

FAQ. Частые вопросы об IP-адресах

 

Можно ли иметь несколько IP-адресов на одном VPS?

Да, большинство хостинг-провайдеров позволяют привязывать к одному VPS сразу несколько IP-адресов. Это часто используется для размещения нескольких сайтов, почтовых сервисов, тестовых окружений или отдельных сетевых сервисов, которым требуется собственный адрес.

 

Что происходит при смене IP-адреса сервера?

При изменении IP-адреса необходимо обновить DNS-записи доменов, пересоздать или перепривязать SSL-сертификаты, а также проверить внешние интеграции и правила безопасности. Если этого не сделать, сайт или сервис может временно стать недоступным.

 

Опасен ли «плохой» IP-адрес?

IP с плохой репутацией способен вызвать проблемы с отправкой электронной почты, блокировки со стороны внешних сервисов и дополнительные проверки со стороны поисковых систем. Поэтому в хостинге важно следить за репутацией IP и при необходимости менять его.

 

Можно ли скрыть реальный IP сервера?

Да, для этого часто используют CDN, reverse proxy или балансировщики нагрузки. В таком случае внешний трафик видит IP прокси-сервиса, а реальный адрес сервера остаётся скрытым от прямого доступа.

 

Что лучше: IPv4 или IPv6 для сайта?

Оптимальным вариантом считается использование обоих протоколов одновременно. IPv4 обеспечивает максимальную совместимость, а IPv6 повышает сетевую устойчивость и готовность проекта к будущему развитию интернета.

 

 

 

 

Выводы

IP-адрес - один из тех элементов интернета, о которых редко задумываются, пока всё работает. Но при первой же сетевой проблеме становится понятно, насколько он важен. Это фундамент, на котором держится весь интернет, от простого сайта до распределённой инфраструктуры.

Понимание того, что такое IP-адреса и как они работают помогает быстрее диагностировать сбои, говорить с провайдерами на одном языке и принимать более осознанные технические решения. Для ИТ-специалистов это базовая грамотность, для бизнеса - способ снизить риски и лучше контролировать свою цифровую среду.

Интернет может казаться абстрактным и «облачным», но в конечном итоге он опирается на конкретные технологии и IP-адрес - это первый кирпич в этой конструкции.