کلاس های مختلف IP کدامند؟

یک آی پی از 4 قسمت مختلف به نام Octet تشکیل شده و بسته به نوع کلاس IP، اکتت‌های آی پی‌ها توسط دو پارامتر دیگر به نام Network ID و Host ID تعریف می‌گردد. برای درک بهتر این موضوع، ابتدا باید بدانید که کلاس آی پی چیست و سپس به جزئیات هر بخش می‌پردازیم.

Network ID چیست؟

به استیشن‌های ثابت در یک شبکه Network ID یا آدرس شبکه گفته می‌شود. این قسمت برای شناسایی شبکه مشخصی است که یک دستگاه در آن قرار دارد. برای مثال دو آی پی 87.107.25.67 و 87.107.59.47 را در نظر بگیرید همان طور که می‌بینید دو اکتت اول این آی پی‌ها برابر و یکسان هستند بنابراین دو Octet ابتدایی که 87.107 می‌باشد Network ID نام می‌گیرد زیرا این دو قسمت در تمامی آدرس‌ها یکسان است و تغییر نمی‌کند.

Host ID چیست؟

این بخش از آی پی آدرس‌ها نقش مهمتری را بازی می‌کند و در واقع وجه تمایز اکتت‌ها با یکدیگر است بنابراین تفاوت آی پی‌ها با یکدیگر از بخش دوم یا Host ID مشخص می‌گردد. این شناسه منحصر به فرد برای هر دستگاه (هاست) در داخل یک شبکه خاص است. در مثال‌های بالا 25.67 و 59.47 هاست آی دی آدرس‌ها هستند.

کلاس‌های IP: تعیین طول Network ID و Host ID

حال سوالی که به وجود می‌آید این است که طول هاست آی دی و نتورک آی دی چه میزان است؟ برای مثال آیا همیشه دو اکتت اول Network ID هستند؟ برای پاسخ به این سوال باید کلاس‌های آی پی را بشناسید. تعیین این که چند اکتت (بایت) متعلق به Network ID و چند اکتت متعلق به Host ID است، بر اساس کلاس‌های IP صورت می‌گیرد. به طور کلی آی پی‌ها در 5 کلاس دسته بندی می‌شوند (A, B, C, D, E) که در زیر به هرکدام اشاره‌ای مختصر خواهیم داشت.

کلاس A

• ساختار: در این کلاس آی پی Octet اول ثابت است که طبق تعریف بالا Network ID نام می‌گیرد و 3 اکتت بعدی هاست آی دی را تشکیل می‌دهند.
• رنج آی پی: رنج این اکتت عددی بین 1 تا 126 می‌باشد.
• کاربرد: برای شبکه‌های خیلی بزرگ که تعداد شبکه‌های کمی دارند ولی تعداد هاست‌های (دستگاه‌های) بسیار زیادی در هر شبکه نیاز است.
• رنج کلاس‌های IP Private (خصوصی): رنج 10.0.0.0 تا 10.255.255.255 به عنوان رنج IP شناور و داخلی رزرو شده است.

کلاس B

• ساختار: در این کلاس دو اکتت ابتدایی ثابت بوده و تشکیل نتورک آی دی را می‌دهند و دو Octet بعدی هاست آی دی هستند.
• رنج آی پی: عددی که این اکتت‌ها می‌توانند به خود بگیرند عددی در رنج 128 تا 191 می‌باشد.
• کاربرد: برای شبکه‌های متوسط با تعداد شبکه‌ها و هاست‌های متعادل.
• رنج کلاس‌های IP Private (خصوصی): رنج 172.16.0.0 تا 172.31.255.255

کلاس C

• ساختار: در این کلاس 3 بخش اول Network ID و بخش آخری هاست آی دی می‌باشد.
• رنج آی پی: رنج اکتت‌ها عددی بین 192 تا 223 می‌باشد.
• کاربرد: برای شبکه‌های محلی کوچک (LAN) که تعداد شبکه‌های زیادی دارند اما تعداد هاست‌ها در هر شبکه کم است.
• رنج کلاس‌های IP Private (خصوصی): رنج 192.168.0.0 تا 192.168.255.255

کلاس D

• ساختار: این کلاس آی پی حالت خاصی است و برای انجام عملیات Multicasting (چندپخشی) است که به معنای ارسال پکت خاصی به ایستگاه‌های خاصی می‌باشد. در این حالت می‌توانید از این کلاس آی پی استفاده نمایید.
• رنج آی پی: رنج این کلاس عددی بین 224 تا 239 می‌باشد.

کلاس E

• ساختار: این کلاس نیز حالت خاصی دارد و رزرو شده است.
• رنج آی پی: رنج این کلاس عددی بین 240 تا 255 می‌باشد.
• کاربرد: عمدتا برای اهداف تحقیقاتی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در شبکه‌های عملیاتی اینترنت استفاده نمی‌شود.

IP شناور (Floating IP) چیست؟

آی پی شناور (Floating IP) یا IP رزرو شده به آدرسی مجازی و عمومی گفته می‌شود که می‌تواند از سروری به سرور دیگر در یک مرکز داده یا شبکه منتقل شود. این آدرس به عنوان یک لایه اضافی از دسترس‌پذیری عمل می‌کند. در صورت خرابی یا نیاز به تعمیر و نگهداری یک سرور، این آی پی شناور به صورت خودکار به سرور جایگزین اختصاص داده می‌شود تا خدمات بدون وقفه ادامه یابد. این خاصیت انعطاف‌پذیری و پایداری بالایی را در شبکه‌های بزرگ و سامانه‌های ابری فراهم می‌کند.

Subnet Mask چیست؟

Subnet Mask یا ماسک زیرشبکه یک آدرس 32 بیتی است که برای تعیین مرز بین Network ID و Host ID در یک آدرس IP استفاده می‌شود. در واقع، سابنت مسک به دستگاه‌ها (مانند روترها و کامپیوترها) کمک می‌کند تا تشخیص دهند که کدام بخش از آدرس IP مربوط به شبکه و کدام بخش مربوط به دستگاه خاص در آن شبکه است.

سابنت مسک از چهار اکتت تشکیل شده و مانند آدرس IP با نقطه از هم جدا می‌شود (مثلا 255.255.255.0). قانون کلی آن این است که:

• بیت‌های مربوط به Network ID در سابنت مسک با عدد 1 (معادل 255 در مبنای دسیمال) مشخص می‌شوند.
• بیت‌های مربوط به Host ID در سابنت مسک با عدد 0 مشخص می‌شوند.

سابنت مسک پیش‌فرض برای کلاس‌های IP

هر یک از کلاس‌های IP دارای یک سابنت مسک پیش‌فرض هستند که طول ثابت Network ID و Host ID را مشخص می‌کند:

زیرشبکه‌بندی (Subnetting)

زیرشبکه‌بندی یا Subnetting فرآیند تقسیم یک شبکه بزرگ (تعیین شده توسط یک کلاس IP) به چندین زیرشبکه کوچک‌تر و قابل مدیریت است. این کار با دستکاری Subnet Mask پیش‌فرض انجام می‌شود، به این صورت که تعدادی از بیت‌های مربوط به Host ID “قرض گرفته شده” و برای ایجاد زیرشبکه‌های جدید (Subnets) استفاده می‌شوند.

مزایای زیرشبکه‌بندی

1. استفاده بهینه از آدرس‌های IP: با تقسیم شبکه به زیرشبکه‌های کوچک‌تر، هدر رفتن آدرس‌های IP در شبکه‌های بزرگ کاهش می‌یابد.
2. کاهش ترافیک Broadcast: هر زیرشبکه دامنه Broadcast مخصوص به خود را دارد. با کوچک‌تر شدن زیرشبکه‌ها، ترافیک Broadcast در کل شبکه کاهش یافته و عملکرد شبکه بهبود می‌یابد.
3. بهبود امنیت: زیرشبکه‌ها می‌توانند به عنوان مرزهای امنیتی عمل کنند و کنترل ترافیک بین بخش‌های مختلف شبکه را آسان‌تر می‌کنند.
4. مدیریت بهتر: شبکه‌های کوچک‌تر، مدیریت، عیب‌یابی و سازماندهی ساده‌تری دارند.

محدودیت‌های آدرس‌دهی Classful و ظهور CIDR

مدل کلاس‌های IP که در بالا توضیح داده شد، به عنوان آدرس‌دهی Classful شناخته می‌شود. این سیستم با مشکلات جدی مواجه بود:

1. هدر رفتن زیاد آدرس IP: مثلا یک سازمان بزرگ که به 20000 آدرس هاست برای سرویس‌های میزبانی اختصاصی خود نیاز دارد، مجبور بود از کلاس B استفاده کند (که قابلیت 65534 هاست را داشت) و بقیه آدرس‌ها را بلااستفاده می‌گذاشت. کلاس C (با 254 هاست) برای آن کافی نبود.
2. فشار بر جداول مسیریابی روترها: با افزایش تعداد شبکه‌ها، روترهای اینترنت مجبور بودند تعداد بسیار زیادی از شبکه‌های کوچک کلاس C را در جداول مسیریابی خود نگهداری کنند.

برای رفع این مشکلات، سیستم آدرس‌دهی جدیدی به نام CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ابداع شد.

 CIDR (آدرس‌دهی بدون کلاس)

CIDR روشی است که استفاده از کلاس‌های IP (A, B, C) را کنار می‌گذارد و انعطاف‌پذیری بیشتری در تخصیص آدرس‌های IP ایجاد می‌کند. در CIDR، به جای تکیه بر سابنت مسک پیش‌فرض کلاس‌ها، طول Network ID به طور صریح با یک علامت اسلش (/) به دنبال آدرس IP مشخص می‌شود. این عدد تعداد بیت‌های Network ID را نشان می‌دهد.

مثال CIDR:

CIDR با امکان دادن به مدیران شبکه برای تعریف طول Network ID به صورت دلخواه، مشکل هدر رفتن آدرس‌ها را حل کرد و به سازمان‌ها اجازه داد تا بلوک‌های آدرس IP را دقیقا به اندازه نیاز خود دریافت کنند.