آموزش شبکه و آدرس دهی در شبکه (IPv4 addressing)_بخش سوم

همان طور که در بخش های اول و دوم از سلسله مقالات شبکه را آسان بیاموزیم، اشاره گردید برای آدرس دهی و تقسیم آدرس ها بر اساس کلاس هایی که گفته شد نیاز است که بخشی را به عنوان بیان کننده بخش آدرس کلی یا Network در نظر بگیریم و به این ترتیب آدرس هایی که در آن بخش با یک دیگر مشترک باشند در یک کلاس قرار خواهند گرفت. برای این امر از مفهوم Network ID استفاده می شود .در مورد آدرس هایی که در هر کلاس آدرس مورد استفاده قرارخواهد گرفت و به تجهیزات اختصاص خواهد یافت نیز بخش Host ID مورد استفاده خواهد بود. بنابر با توجه به کلاس های IPv4 که در قبل  به آن ها اشاره گردید هر کدام از کلاس ها به این شکل دارای بخش Network ID و Host ID خواهند بود.

کلاس A اولین Octet که 8 بیت اول می باشد بعنوان Network ID و بقیه بخش ها بعنوان Host ID می باشد.

کلاس B اولین و دومین Octet که 16 بیت اول می باشد به عنوان Network ID و بقیه بخش ها به عنوان Host ID می باشد.

کلاس C اولین و دومین و سومین Octet که 24 بیت اول می باشد به عنوان Network ID و بقیه بخش ها به عنوان Host ID می باشد.

با استفاده از ترکیب کلاس آدرس مورد استفاده و سیستم تقسیم بندی Network ID و Host ID با یک دیگر همانند کدهای تلفن که بخش اول آن با عنوان پیش شماره و مربوط به بخش مربوطه در یک شهر و یا کشور و یا منطقه می باشد اینگونه سیستم نیز می تواند به همان شکل مورد استفاده قرار گیرد.

با تصور نمودن حالت استفاده کدهای بین شهری و کد کشور ها و پیش شماره های هر منطقه شهر می توان به اهمیت این موضوع پی برد. تعداد آدرس های مورد استفاده در هر کلاس با توجه به بیت های مورد استفاده در آن ها مشخص می گردد و اولین آدرس موجود در هر کلاس آدرسی می باشد که با استفاده از بخش Network ID بدون تغییر و با استفاده از 0 در تمامی بیت های باقی مانده در بخش Host ID باشد. آخرین آدرس نیز به همین شکل در همان کلاس با استفاده از 1 بجای تمام بیت های موجود در بخش Host ID آن کلاس می باشد.

یا به عبارت بهتر به شکل زیر:

حال برای نمایش دادن بخش Network ID و بخش Host ID در یک آدرس باید از یک مکانیزم استفاده کنیم که با عنوان Network Mask شناخته می شود. برای نمایش دادن بخش Network کافیست به ازای هر کدام از بیت های مربوط به Network عدد 1 قرار دهیم و به ازای هر کدام از بیت های مربوط به Host عدد 0 را قرار دهیم و با تبدیل آن به دسیمال عدد بدست آمده بعنوان Network Mask بکار می رود. این عدد در کنار آدرس IP برای شناساندن اجزای آدرس و کلاس آدرس بکار می رود.

برای این که رابطه بین Network Mask و آدرس IP را مشاهده نمائیم باید این نکته ذکر گردد که با استفاده از آدرس موجود و استفاده از Network Mask پیش فرض مورد استفاده در هر کلاس:

کلاس  A = 255.0.0.0

کلاس B = 255.255.0.0

کلاس C = 255.255.255.0

با انجام تبدیل این دو قسمت یعنی آدرس و Network Mask به باینری و سپس انجام عمل AND بین آن ها می توانیم نتیجه بدست آمده را به عنوان Network Address استفاده نمائیم که در حقیقت کلاس و بقیه آدرس های مربوط به آن کلاس را مشخص می کند. برای AND نمودن کافیست با مقایسه دو عدد باینری بدست آمده هرجا که دو عدد 1 زیر هم وجود داشت در بخش نتیجه یک عدد 1 قرار دهیم و در مواردی که صفر و یک و یا دو صفر مشاهده میگردید عدد صفر قرار می دهیم و در نهایت عدد بدست آمده را مجدد به دسیمال تبدیل و این عدد به عنوان Network Address مورد استفاده می باشد.

با توجه به مواردی که تا به اینجا ذکر گردید می توانیم کلاس های مختلف آدرس (کلاس A,B,C) را به همراه بازه مربوط به آن ها و ابتدا و انتهای آدرس های مربوط به آن ها به شرح این شکل نمایش دهیم. تعداد آدرس های مربوط به هر کلاس نیز در این شکل در زیر هر کلاس نمایش داده شده است. هر کلاس آدرس با استفاده از Network  های مختلف قابل ایجاد در آن به تعدادی Block تقسیم میگردد که به آن ها Block آدرس در هر کلاس می گویند. که در شکل زیر می توانید این Block ها را مشاهده کنید.

کلاس های D و E هرکدام یک block آدرس را به خود اختصاص می دهند و همان طور که گفته شد کلاس D به عنوان کلاس مورد استفاده در Multicast  می باشد و هم چنین کلاس E بعنوان مجموعه ای که برای اهداف خاص رزور شده است شناخته می شود. بازه آدرس های موجود در Block  های مربوط به این دو کلاس را نیز می توانید در شکل زیر مشاهده نمائید:

آدرس دهی از نوع Classless

در این روش که به عنوان Subneting  و یا Superneting از آن یاد می شود می توانیم آدرس های موجود در کلاس های پیش فرض را به قسمت های کوچک تری تقسیم و از آن ها با توجه به تعداد مورد نیاز در شبکه های مختلف استفاده نمائیم و از هدر رفتن آدرس ها جلوگیری نمائیم. البته این موضوع به عنوان راه حل بلند مدت و کارآمد در طولانی مدت نخواهد بود و با توجه به نیاز بیشتر به تعداد بیشتری آدرس باید روش دیگری مورد استفاده قرار گیرد که همان IPv6 می باشد. اما به عنوان راهی که بتوان بصورت منطقی در مصرف آدرس ها صرفه جویی نمود همین روش می باشد. که در نهایت نوع آدرس دهی Classless را در اختیار ما قرار می دهد. با بیان نمونه ای از تعداد آدرس ها و روتهای موجود در جهان می توانیم به نیاز به روش های کنترل مصرف آدرس پی برده و می بینیم که روش هایی مانند CIDR و VLSM و هم چنین استراتژی های مورد نیاز در اختصاص IP می تواند تا حدودی کمک کننده باشد.

برای انجام عمل Subneting بخش دیگری با عنوان Subnetwork Mask اضافه می گردد که وظیفه آن اضافه نمودن بیت ها به بخش Network ID با جدا کردن تعداد مورد نیاز از بخش Host می باشد. به این شکل که اگر نیاز داریم تعداد خاصی Network  داشته باشیم به همان تعداد از بخش Host قرض گرفته و به بخش Network اضافه می نمائیم و به این ترتیب با ایجاد کلاسی متفاوت تعداد متفاوتی host و همچنین Network  خواهیم داشت که بسیار کمک کننده در مدیریت کلاس های مختلف IP می باشد.

در مورد Subneting همانگونه که گفته شد باید بگوئیم که با توجه به نیاز از تعداد بیت مورد نظر در سمت Host کم نموده و به بخش Network اضافه می کنیم.

در مورد Default باید گفت همان Network Mask مورد استفاده در کلاس های پیش فرض A,B,C می باشد که تغییری در آن ها بوجود نیامده است.

در مورد superneting باید بگوئیم که این روش ادغام نمودن چند Network به صورت یک Network بزرگ تر می باشد که در بازه آن عدد گنجانده شده و عدد جدید آنها را نیز شامل می گردد.

با استفاده از مفهوم VLSM می توانیم در یک کلاس مشخص Network های مختلف با ظرفیت های مختلف ایجاد کنیم که هر یک با دیگری از نظر گنجایش آدرس متفاوت و یا برابر باشد و کاملا از یکدیگر مجزا باشند که در حالت Classful این امر ممکن نبوده است. در مدیریت آدرس های مختلف بسیار مهم می باشد.

در این بخش در مورد Prefix و Suffix صحبت می کنیم. در آدرس دهی حالت Classless آدرس های اختصاص یافته به دو بخش تقسیم می شوند قسمت اول که همان بخش Network می باشد به عنوان Prefix و بخش دوم که بخش Host می باشد به عنوان Suffix شناخته می شود که در آدرس های IPv4 اندازه Prefix می تواند از 1 تا 32 متغیر باشد.

در آدرس های classless می توانیم با استفاده یک نشانه به عنوان / هم Network  و هم طول بیت های مربوط به Network که منظور تعداد بیت های موجود از سمت چپ به راست در قسمت Network  می باشد را نشان دهیم که به آن Slash Notation می گوئیم و به صورت حرفه ای به این صورت آدرس ها را نشان می دهیم.

مانند آدرس:

192.168.1.0/24

که معنای آن 192.168.1.0 با Netmask 255.255.255.0  می باشد.

در بخش بعدی در مورد آدرس های Private و Public صحبت خواهیم کرد.