جهت راه اندازی و پشتیبانی شبکه یک کارشناس شبکه باید درک درستی از مفاهیم و انواع آدرس دهی در شبکه داشته باشد.
انواع آدرس دهی در شبکه
در شبکه سه نوع آدرس دهی مهم داریم که هر یک از آنها در یکی از لایه های شبکه قرار دارند.
۱. MAC Address آدرس فیزیکی و به صورت پیش فرض ثابت و یکتاست. (در لایه ی دوم مدل OSI )
۲. IP Address آدرس منطقی و قابل تغییر. (در لایه ی سوم مدلOSI )
۳. Port Address آدرس نرم افزاری، جهت دسترسی به برنامه های کاربردی موردنظر. (در لایه ی چهارم مدل OSI )
Mac Address یک آدرس فیزیکی و یکتاست که توسط کارخانه سازنده روی کارت شبکه قرار داده میشود. این آدرس ۴۸ بیت میباشد که ۲۴ بیت اول آن توسط سازمان استاندارد به شرکت های سازنده تجهیزات شبکه (مثل Cisco-HP-3com و…) داده میشود یعنی مشخص کننده سازنده محصول است و ۲۴ بیت دوم توسط شرکت های سازنده تجهیزات شبکه به تجهیزات شبکه (مثلا روتر- سوییچ و…) با توجه به استانداردهای هر شرکت جهت نامگذاری محصول مانند نوع محصول یا خط تولید یا کشور سازنده و یا هر معیار دیگری که تولید مقداری یکتا کند، اختصاص داده میشود.
Port Address از ۱ تا ۶۵۵۳۵ است. تعداد خاصی از این پورتها طبق توافقات بین المللی و استانداردهای موجود جهت فعالیت خاصی به صورت پیش فرض استفاده شده است و باقیمانده آنها برای استفاده عموم آزاد هستند که سیستم عامل و سایر نرم افزارهای کاربردی به صورت رندوم آنها رابه برنامه مورد درخواست تخصیص می دهد . پورت‌هایی که رزرو شده هستند، هرکدام توسط یک یا چند نرم‌افزار خاص مدیریت میشوند. مثلا بین برنامه نویسان توافق شده است که به صورت پیش فرض پورت ۸۰ برای وب یا صفحات اینترنتی استفاده میشود و تمامی برنوامه نویسان و ارایه دهندگان سرویس میزبانی وب یان استاندارد را رعایت میکنند یا پورت ۲۵ برای پروتکل ارسال Email یا SMTP و یا پورت ۱۱۰ برای پروتکل POP3 پروتکل دریافت Email میباشد. این مقادری ینا به دلایل متفاوتی مثل افزایش امنیت میتوانند تغییر کنند که در این صورت سرویس دهنده و سرویس گیرنده هردو باید نسبت به مقدار جدید مطلع باشند.
در این مقاله آموزشی قصد داریم به معرفی انواع دسته بندی IP Address پرداخته و در نهایت IP v4 و IP v6 را بررسی کنیم.
IP شناسه‌ای است، که برای ورود به شبکه‌ی انتقال داده یا اینترنت به آن نیاز دارید. در حقیقت هر Node برای فعلیت در یک شبکه‌ی انتقال داده به یک شناسه از جنس عدد نیاز دارد که به آن اختصاص داده میشود و این شبکه میتواند شبکه‌ی جهانی اینترنت نیز باشد. این شناسه مقداری واحد و یکتا در هر شبکه بوده و مانند کد ملی عمل میکند تا هنگام ارتباط دو یا چند گره معیاری جهت معرفی و مخاطب قراردادن یکدیگر داشته باشند.
IP ها به طور کلی بازه ای بین ۰٫۰٫۰٫۰ تا ۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵ دارند.
IP آدرسی منطقی است که به دستگاههای لایه سه ای شبکه جهت مسیردهی پکت ها داده میشود.IP دارای ۴ بخش عددی است که هر بخش با یک نقطه از یکدیگر جدا میشوند و بین ۰ تا ۲۵۵ میتوانند باشند.
ابتدا توضیحاتی را اضافه میکنیم:
IP نشاندهنده دو مقدار متفاوت است. NetID که نشاندهنده عدد شبکه است و HostID که نشاندهنده شماره و عدد گره یا node موجود در این شبکه است. مثلا نت ایدی مثل کشور هاست و هاست ایدی مثل استانهای هر کشور است.
مقدار subnet mask نشاندهنده این موضوع است که تا کجای عدد ای پی مربوط به نت ایدی است و از کجا به بعد مربوط به هاست ایدیست و درواقع مرزبندی و وسعت شبکه را مشخص میکند.
مثلا IP 192.168.1.1 با subnet Mask استاندارد و ۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵٫۰ یا /۲۴ نشان میدهد که ۳ بخش اول ای پی مربوط به نت ایدی بوده و بخش اخر مربوط به هاست ایدی میباشد. میتوان نتیجه گرفت که تمامی سیستمهایی که در این شبکه واحد حضور دارند سه مقدار اولشان ثابت و ۱۹۲٫۱۶۸٫۱ خواهد بود و تنها مقدار اخر که هاست ای دی بوده و نشاندهنده گره موجود در این شبکه است (مانند یک موبایل یا کامپیوتر) مقداری از ۰ تا ۲۵۵ میتواند بگیرد که با توجه به اشغال بودن دو عدد اول و اخر هر شبکه میتوان گفت که این شبکه میتواند ۲۵۳ گره متفاوت در خود داشته باشد.
گرههای موجود در یک شبکه (نت ایدی یکسان)در لایه دو و با استفاده از سوییچ با یکدیگر ارتباط داشته و در صورت متفاوت بودن نت ایدی مقصد باید به لایه سوم جهت مسیردهی به سمت گیتوی خود مراجعه کنند تا به دستگاهی با قابلیت مسیر دهی یا روتینگ رسیده و این دستگاه بسته را برای رسیدن به شبکه متفاوت نسبت به خود راهنمایی کند.
Subnet Mask چیست؟
برای تشخیص اینکه آدرس IP در کدام محدوده Network قرار دارد از Subnet Mask استفاده میشود. روش بدست آوردن محدوده Network یک آدرس IP از روی Subnet Mask به این صورت میباشد که تمام بیت های Network را یک و تمام بیت های Host صفر در نظر گرفته میشود تا Subnet Mask بدست آید.( ما اعداد IP را در قالب دسیمال یا دستگاه ده دهی میبینیم در حالی که در واقع در سیستم دو دویی و صفر و یکی محاسبه میشوند و هر بخش نشاندهنده ۸ بیت عدد صفر یا یک میباشد)
Subnet Mask های استاندارد کلاس های نامبرده شده به صورت زیر میباشد.
:Standard Subnet Masks
Class A : 255.0.0 or /8
Class B : 255.255.0.0 or /16
Class C: 255.255.255.0 or /24
IP ها را می توان از جنبه های گوناگون دسته بندی کرد:
از نظر کلاس: IP ها به کلاس های A,B,C,D,E دسته بندی میشوند.
از نظر محدوده اعتبار: IP ها به Public IP و Private IP دسته بندی میشوند.
از نظر صحت عملکرد: IP ها به valid IP و Invalid IP دسته بندی میشوند.
از نظر ورژن: IP ها به IPv4 و IPv6 دسته بندی میشوند.
کلاسهای مختلف IP
IP Address ها به ۵ کلاس مختلف (A,B,C,D,E) تقسیم میشوند که کلاس های D و E رزرو شده اند و قابل استفاده برای عموم نیستند.
Class A
بزرگترین شبکه از نظر آدرس دهی محسوب میشود بخش اول شماره شبکه و سه بخش باقی مانده تعداد host ها را معین میکند. تعداد Host ها همان تعداد Node هایی است که IP address ای را به ان اختصاص میدهیم.
کارشناسان در هنگام راه اندازی شبکه در صورت داشتن شبکه ای با تعداد Node های بالا ترجیح میدهند از این کلاس IP استفاده کنند ، زیرا کلاس A بزرگترین شبکه از نظر آدرس دهی محسوب میشود و تعداد وسیعی از Node ها را آدرس دهی میکند.
بخش اول Net ID و سه بخش باقی مانده Host ID را مشخص میکند.
Class B
در این کلاس دو octet اول Net ID و دو octet دوم Host ID هستند. بنابراین در مقایسه با کلاس A تعداد IP های کمتر و تعداد شبکه بیشتری از این کلاس بدست می آید.
Class C
کارشناسان در زمان راه اندازی شبکه در صورت نیاز به شبکه های با تعداد بیشتر و با host کم تر معمولا از این کلاس IP استفاده میکنند.
Class D
آدرس های این کلاس برای مصارف Multicasting استفاده میشود.
Class E
آدرس های این کلاس برای مصارف تحقیقاتی و تجربی استفاده میشود و برای عموم ازاد نیست.
IP Public & Private
بر طبق دسته بندی سازمان (IANA(Internet Assigned Numbers Authority آدرس های IP به دو دسته کلی Public و Private دسته بندی میشوند. IP های Public توسط سازمان هایی مثل مخابرات و ISP ها به افراد و شرکت ها تخصیص داده میشود. در واقع شرکت ها جهت داشتن IP آدرس های Public باید هزینه آن را به مخابرات و یا ISP ها پرداخت کنند.
IP های Public عمومی و یکتا هستند به این معنی که نمی توان آنها را به صورت تکراری به بیش از یک شخص یا سیستم اختصاص داد. این IP ها در فضای اینترنت قابلیت مسیریابی دارند.
IP های Private بر خلاف IP های Public نیاز به مجوز و پرداخت هزینه ندارند. ولی در اینترنت قابلیت مسیریابی ندارند و فقط در شبکه داخلی و قبل از رسیدن به روتر مرزی شبکه کاربرد دارند.
IP های Private شامل محدوده زیر می باشند و بقیه IP ها از نوع Public هستند و کارشناسان شبکه هنگام تنظیم و یا راه اندازی شبکه نمیتوانند از مقداری غیر از این رنج استفاده کنند.
محدوده IP های Private از کلاس A مقادیر ۱۰٫۰٫۰٫۰ تا ۱۰٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵
محدوده IP های Private از کلاس B مقادیر ۱۷۲٫۱۶٫۰٫۰ تا ۱۷۲٫۳۱٫۲۵۵٫۲۵۵
محدوده IP های Private از کلاس C مقادریر ۱۹۲٫۱۶۸٫۰٫۰ تا ۱۹۲٫۱۶۸٫۲۵۵٫۲۵۵
لازم به ذکر است که IP آدرس ۱۲۷٫۰٫۰٫۱ که به آن IP آدرس Loopback نیز می گویند و برای تست کارت شبکه به کار می رود همواره اشاره به خود گره دارد.
IP Valid & Invalid
اشتباهی که حتی برخی از کارشناسان شبکه مرتکب میشوند استفاده از واژه های Valid و Invalid به ترتیب به جای واژه های Public و Private است. در حالی که این واژه ها کاملا معنای متفاوتی دارند.
IP Valid به IP ای گفته میشود که قابل Set شدن باشد. بنابراین هر دو نوع IP Address های Public و Private از نوع Valid هستند.
آدرس هایی که قابل Set کردن بر روی NIC نباشند Invalid IP Address در نظر گرفته میشوند مانند IP آدرس های زیر:
Net ID Address:10.0.0.0
Loopback IP Address:127.0.0.1
Broadcast IP Address:255.255.255.255
و یا اعدادی که در رنج معرفی شده نباشند مثلا ۳۰۰٫۱٫۱٫۱ مقداری invalid است زیرا عدد ۳۰۰ در دایره مجاز آی پیها وجود ندارد.
IPv4 دارای فرمتی مانند A.B.C.D میباشد. A,B,C,D هر کدام میتوانند مقادیری بین ۰ تا ۲۵۵ داشته باشند. IPv4 32 بیت می باشد بنابراین حداکثر ۲ به توان ۳۲ یعنی حدود ۴ میلیارد IP آدرس v4 قابل دستیابی است اما به دلایلی تنها تعداد محدودی از IP ها قابل استفاده می باشد.
بعلت پیشرفت تکنولوژی و رشد روز افزون اینترنت و دستگاههایی که نیاز به ای پی ثابت دارند، عمده IP Publicها استفاده شده اند و تعداد IPv4 های قابل استفاده رو به اتمام است و میتوان گفت تمام شده است و برای حل این مشکل دو راه حل پیشنهاد شد. یکی NAT) Network Address Translation) و دیگری IPv6.