Класи ІР-адрес: опис, особливості та класифікація

Всім відомо, що інтернет-з'єднання відбуваються з участю мережевих адрес. Кожний пристрій у мережі має свій «айпі». Але що це таке на практиці? Як вони визначаються і що означають класи IP-адрес? Адміністрування присвоєних номерів Інтернету (IANA) відповідає за управління розподілом "айпі"-адрес по всьому світу. Під контролем IANA існує п'ять регіональних інтернет-реєстрів (RIR), які займаються розподілом блоків «айпі» постачальників послуг Інтернету (ISP) та іншим довіреним організаціям. Для того, щоб системи могли знаходити один одного в розподіленому середовищі, вузлів даються адреси, однозначно ідентифікує конкретну мережу, в якій знаходиться система, і здійснюють зворотний розпізнавання. Коли вони об'єднані, результатом є глобальний унікальний ідентифікатор.

Як це виглядає?

Цей адресу, відомий як "айпі", являє собою код, який складається з чисел, розділених трьома точками, які розпізнають конкретний комп'ютер в інтернеті. Він є 32-бітним двійковим числом, що складається з двох згаданих вище субадресов (ідентифікаторів), які, відповідно, розпізнають мережу і хост в ній з умовною межею, що розділяє їх. Він зазвичай відображається як 4 октету чисел від 0-255 представлених в десятковій формі замість двійкової. Наприклад, 168212226.204 являє собою 32-розрядний двійковий номер 101010001101010011100010.11001100. Бінарний номер дуже важливий, тому що саме він визначає, до якого класу належить ІР-адреса. Розташування межі між мережею і хост-частинами "айпі"-ідентифікатора визначається за допомогою маски підмережі. Це 32-бітове двійкове число, яке діє як фільтр, коли воно застосовується до аналогічного «айпі». Порівнюючи маску підмережі з ним, системи можуть визначати, яка частина належить до мережі, а яка - до хосту. У будь-якому разі вона має біт, встановлений в «1», а базовий біт в «айпі» є частиною мережевого адреси. У будь-якому випадку, коли масці підмережі встановлено значення «0», пов'язаний біт є частиною ідентифікатора хоста. На цих правилах заснована використовувана сьогодні IP-адресація. Класи IP-адрес також мають чітку структуру, про яку вказано нижче.

Яка подальша перспектива?

Розмір мережі - це функція кількості біт, що використовуються для ідентифікації хост-частини адреси. Якщо маска підмережі показує, що для основної частини блоку адреси використовується 8 біт, для цієї конкретної мережі доступно не більше 256 ідентифікаторів хоста. Якщо вона показує, що для хост-частини застосовується 16 біт, для використання може бути застосоване максимум 65536 можливих варіантів. За цими даними визначаються класи мереж за адресами IP. Враховуючи швидкий ріст Інтернету і пов'язаних з ним технологій, використання IPv4 в довгостроковій перспективі не є стабільним. В середині 1990-х років був розроблений новий метод IPv6 який використовує 128 біт для цієї мети. Технологія нового покоління продовжує розвиватися по сьогоднішній день, хоча і повільно.

Де вказані мережеві адреси?

Протокол Інтернету визначений у RFC 791: Internet Protocol, опублікованому в 1981 році. Він призначений для використання в комп'ютерній мережі з комутацією пакетів і забезпечує передачу пакетів даних (визначених як дейтаграми) з вихідних пристроїв до адресатів.
Вихідні і цільові пристрої ідентифікуються за адресою фіксованої довжини, визначеним протоколом. У специфікації також враховується фрагментація даних і повторне об'єднання більш довгих блоків по мірі необхідності. Специфікації та класи IP-адрес не відносяться до надійності даних, управління потоком, послідовності, якості обслуговування і т. д. Ці аспекти обробляються з допомогою таких технологій, як TCP (протокол управління передачею).

Як це працює?

Ключовим механізмом, використовуваних у визначенні "айпі", є: тип служби, час роботи, параметри і контрольна сума заголовка. Тип служби використовується для вказівки якості необхідного обслуговування, яке має використані маршрутизаторами (або шлюзами) для вибору параметрів передачі, застосовних до мережі, або для пересилання інформації. Час роботи вказує верхню межу того, як довго дейтаграму або пакет даних повинні бути відправлені до відмови. Параметри дозволяють виконувати функції управління для певних мереж, таких як спеціальна маршрутизація, безпеку або тимчасові мітки, але не потрібні для стандартної зв'язку. Контрольна сума заголовка використовується для забезпечення правильної передачі пакету даних.

Постачальник інтернет-послуг (ISP) зазвичай призначає статичний (завжди один і той же), або динамічний адресу (змінюється кожен раз, коли ви входите в систему). Всього у світі використовується близько 43 мільярда «айпі». Типи з'єднань при цьому безпосередньо залежать від того, до якого класу належить ІР-адреса, що використовується в них.

Різновиди "айпі"

Класи ІР-адрес є їх вихідної організаційною структурою. Кожен з них визначає максимальний розмір потенціалу для комп'ютерної мережі. Клас адреси вказує, який з конкретних його бітів буде використовуватись для мережної ідентифікації, для визначення хост-комп'ютера та ідентифікатора хоста, а також визначає загальну кількість підключень, дозволених для кожної мережі. Всього встановлено п'ять загальних класів IP-адрес: A,B,C,D і E. Клас A використовується для мереж з дуже великою кількістю загальних хостів, B призначений для застосування в мережах середнього та великого масштабу, C - для невеликих локальних мереж. D і E призначені для багатоадресних і експериментальних цілей відповідно. Як визначити клас ІР-адреси? Для цього необхідно звернути увагу на його перший октет, тобто на значення в десятковій формі перших чотирьох байтів.

А

У адрес класу А завжди є перший біт, встановлений на «0». Оскільки такі мережі мають 8-бітну мережеву маску, використання початкового нуля залишає тільки 7 bit для мережевої частини адреси, і це дозволяє використовувати до 128 можливих номерів, починаючи від 000.0 до 12700.0. Варто відзначити, що номер 127.x.x.x зарезервований для loopback, який використовується для внутрішнього тестування на локальному комп'ютері.

B

У IP-адрес класу B завжди є перший біт, встановлений в «1», а другий - «0». Оскільки вони мають 16-розрядну мережеву маску, використання провідного шаблону залишає 14 біт для мережевої частини адреси. Це дає можливість використовувати максимум 16384 номерів мережі, починаючи з 12800.0 і закінчуючи 1912550.0.

C

В ідентифікаторах C перші два біти встановлені на «1», а третій - на «0». Оскільки вони мають 24-бітну мережеву маску, це залишає 21 біт для мережевої частини адреси, і це дає можливість застосувати до 2097152 адрес, починаючи від 19200.0 і закінчуючи 223255255.0.

D

Адреси класу D використовуються для багатоадресних додатків. В них перші три біти встановлені на «1», а четвертий - на «0». Вони є 32-розрядними, і це означає, що всі значення в діапазоні від 22400.0 - 239255255.255 використовуються для однозначної ідентифікації груп багатоадресної розсилки. У просторі класу D немає адрес хостів, так як всі хости всередині групи спільно використовують загальний «айпі» для одержувача.

E

Адреси E визначаються як експериментальні, які зарезервовані для майбутніх цілей тестування. Вони ніколи не реєструвалися і не використовувалися стандартним чином. Перший октет знаходиться в діапазоні від 240 до 255. Даний діапазон зарезервований IETF, а з'єднання аналогічно різновиди D. Через те, що він не входить в основні класи IP-адрес, особливі IP-адреси E не повинні призначатися хост-пристроїв. Для більшої наочності краще зобразити ці дані в структурованому вигляді.

Клас адреси



розкид значень 1-го октету



початкові біти 1-го октету



октеты мережі (З) і хоста (Х)



А



від 1 до 126



0



С. Х. Х. Х



У



з 128 по 191



10



С. С. Х. Х



З



зі 192 по 223



110



С. С. С. Х



D



від 224 по 239



1110



резерв для многоадресности



Е



від 240 до 254



1111



резерв для досліджень

Така таблиця класів IP-адрес допомагає з точністю визначити тип з'єднання і використовувані в ній «айпі».

Що таке оновлена технологія?

IETF визначив проблему з швидким вичерпанням адресного простору кілька десятиліть тому. Незважаючи на винахід бесклассовой адресації, було оцінено, що для задоволення довгострокових потреб потрібен новий протокол. IPv6 розроблений як наступний стандарт, який був випущений в 1995 році. Отримане адресний простір було збільшено з 32 до 128 біт (16 октетів), що визнана дослідниками адекватним, принаймні, для середньострокових вимог до зростання інтернету.

Ще одне рішення проблеми

Після винаходу системи доменних імен (DNS) стало очевидно, що використання класів для ідентифікаторів буде обмежувати масштабованість інтернету. В результаті IETF опублікував RC 1518 і 1519 в 1993 році для визначення безкласового методу маршрутизації пакетів даних. Останнє визначення цього стандарту відбулося у 2006 році відповідно до RFC 4632. Безстанова «айпі»-адресація була введена як більш ефективний засіб для використання мережевого простору, порівняно зі сформованою системою. При застосуванні даної технології «айпі» розглядається як 32-розрядний потік, де межа між ідентифікацією мережі і хостом може бути в будь-який з біт-позицій. Мережева його частина визначається числом 1 яке в масці підмережі застосовується до всього адресою. Маска підмережі використовується локально на хостах, підключених до мережі, і ніколи не передається у пакеті даних або датаграмме.