Опис класу IP-адреси A/B/C/D/E та ідентифікатора мережі, ідентифікатора хоста

Мережева адреса IPv4 складається з 4 байтів, що зазвичай складаються з 4 десяткових цифр, кожна цифра від 0 до 255 розділених точками. Для класифікації пристроїв та мереж та керування ними IP-адреси також поділяються на дві частини: мережні адреси та адреси вузлів.

• • Мережева адреса: поставлено попереду, щоб вказати, до якої мережі в Інтернеті належить ця IP-адреса;
• • Адреса хоста: помістіть його ззаду, щоб вказати, якому пристрою належить ця IP-адреса у певній мережі.

Ідентифікатор мережі та ідентифікатор хоста мають відносини провідний-відомий.

IP-адреси можна розділити на 5 категорій, таких як A/B/C/D/E:

Клас A IP-адреса

IP-адреса класу A означає: у чотирисегментному числі IP-адреси (наприклад: байт 1. байт 2. байт 3. байт 4) номер першого сегмента (байт 1) є номером мережі, а решта трьох сегментів чисел (байт 2. байт 3 байт 4) - це номери локального комп'ютера.

Якщо IP-адреса представлена ​​в двійковому форматі, IP-адреса класу A складається з 1-байтової мережної адреси та 3-байтової адреси вузла, а старший біт мережевої адреси повинен дорівнювати «0».

Діапазон IP-адрес класу A: 1.0.0.0 ~ 127.255.255.255, доступний діапазон IP-адрес: 1.0.0.1 ~ 127.255.255.254.

Довжина ідентифікатора мережі в IP-адресі класу А становить 7 біт, а довжина ідентифікатора хоста - 24 біти. Кількість мережевих адрес класу А невелика (2^7 - 2 = 126), що дозволяє розмістити понад 16 мільйонів комп'ютерів у великих мережах (2^24 - 2 = 16777214).

(Маска підмережі за замовчуванням: 255.0.0.0 або 0xFF000000). Зазвичай використовується для великих мереж.

Клас B IP-адреса

IP-адреса класу B означає: у чотирисегментному числі IP-адреси (наприклад: байт 1. байт 2. байт 3).байт 4) перші два сегменти номера (байт 1. байт 2) - це мережа. номер, а останні дві цифри (байт 3. байт 4) – це номери локального комп'ютера.

Якщо IP-адреса представлена ​​у двійковому форматі, IP-адреса класу B складається з 2-байтової мережної адреси та 2-байтової адреси хоста. Старший біт мережевої адреси повинен дорівнювати «10».

Діапазон IP-адрес класу B: 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255, доступний діапазон IP-адрес: 128.0.0.1 ~ 191.255.255.254.

IP-адреси класу B мають 14-бітовий ідентифікатор мережі та 16-бітовий ідентифікатор хоста. Мережеві адреси класу B підходять для мереж середнього розміру (2^14 = 16384), і кожна мережа може вмістити понад 60 000 комп'ютерів (2^16 - 2 = 65534).

(Маска підмережі за замовчуванням: 255.255.0.0 або 0xFFFF0000). Зазвичай використовується мереж середнього розміру.

Клас C IP-адреса

IP-адреса класу C означає: у чотирисегментному числі IP-адреси (наприклад: байт 1. байт 2. байт 3. байт 4) перше трисегментне число (байт 1. байт 2. байт 3) дорівнює номер мережі, а решта (байт) 4) – це номер локального комп'ютера.

Якщо IP-адреса представлена ​​у двійковому форматі, IP-адреса класу C складається з 3-байтової мережної адреси та 1-байтової адреси хоста. Старший біт мережевої адреси має бути «110».

Діапазон IP-адрес класу C: 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255, доступний діапазон IP-адрес: 192.0.0.1 ~ 223.255.255.254.

Довжина ідентифікатора мережі IP-адресі класу C становить 21 біт, а довжина ідентифікатора хоста — 8 біт. Кількість мережевих адрес класу C велика (2^21 = 2097152), що підходить для невеликих локальних мереж. Кожна мережа може містити до 254 комп'ютерів (2^8 - 2 = 254).

(Маска підмережі за замовчуванням: 255.255.255.0 або 0xFFFFFF00). Зазвичай використовується для невеликих мереж.

Class D IP-адреса

Перші 4 біти адреси класу D завжди дорівнюють 1110. Установка перших 3 бітів на 1 означає, що адреса класу D починається з 128 + 64 + 32 = 224. Четвертий біт дорівнює 0, що означає, що максимальне значення Адреса класу D: 128 + 64 + 32 + 8 + 4 + 2 + 1 = 239.

Діапазон IP-адрес класу D: 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255.

Адреси IPv4 класу D не розрізняють мережні адреси та адреси вузлів.

IP-адреси класу D зарезервовані для використання Радою з архітектури Інтернету (IAB) для багатоадресних адрес (зв'язок «один до багатьох»).

Class E IP-адреса

Перші 4 біти IP-адреси класу E завжди дорівнюють 1111. Установка перших 4 бітів на 1 означає, що адреса класу E починається зі 128 + 64 + 32 + 16 = 240.

Діапазон IP-адрес класу E: 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255.

Адреси IPv4 класу E не розрізняють мережні адреси та адреси вузлів.

IP-адреси класу E зарезервовані для майбутнього використання, як правило, у дослідницьких цілях. Таким чином, в Інтернеті немає доступних адрес класу E.

Як бачите, між різними типами сегментів IP-адрес немає перекриття. П'ять класів IP-адрес також різняться з точки зору використання:

• • IP-адреси класу A використовуються державними установами;
• • IP-адреси класу B надаються середньому бізнесу;
• • IP-адреси класу C можна вільно призначати;
• • IP-адреси класу D використовуються для багатоадресної розсилки;
• • IP-адреси класу E зарезервовані для експериментів.

Поточна популярна класифікація IPv4 базується на різних комбінаціях номерів мереж та номерів хостів. Для 32-бітових адрес займана довжина мережевих номерів класів A, B, C становить 8, 16 і 24 відповідно, а адреса класу D використовується для багатоадресної розсилки. Запасна адреса класу E.

Усі розрахунки мережного простору повинні бути «віднімаються на 2», оскільки віднімаються дві зарезервовані адреси: «0» для цієї мережі та «255» для широкомовної розсилки.

Деякі спеціальні IP-адреси:

0.0.0.0 не може бути пропінгований. На сервері 0.0.0.0 не є реальною IP-адресою, вона представляє всі IPV4 адреси на машині. Порт, який прослуховує 0.0.0.0, це порт, який прослуховує всі IP-адреси в машині.

127.0.0.1 — це зарезервована адреса, яка зазвичай використовується для зворотного зв'язку, еквівалентна локальному хосту або локальній IP-адресі.

255.255.255.255 використовується для представлення широкомовної адреси локальної мережі. Його не можна перенаправити або передати через шлюз, але він буде відправлений на всі хости в одному фізичному сегменті мережі, тому багато людей також називають його широкомовним.

IP-адреси

IPv4 використовує 32-бітові адреси, що обмежують адресний простір 4294967296 (2 32) можливими унікальними адресами. Кожен хост і маршрутизатор в Інтернеті мають IP-адресу. IP-адреса не має відношення до хоста. Він має відношення до мережного інтерфейсу, тому іноді хост або маршрутизатор можуть мати кілька IP-адрес.

ІР-адреси мають ієрархічну організацію. Перша частина має змінну довжину та задає мережу, а остання вказує на хост.

Зазвичай IP-адреси записуються у вигляді 4 десяткових чисел, кожне в діапазоні від 0 до 255 розділеними точками (dot-decimal notation). Кожна частина представляє один байт адреси. Наприклад, шістнадцяткова адреса 80D00297 записується як 128.208.2.151.

Префікс визначається найменшою IP-адресою в блоці та розміром блоку. Розмір визначається числом бітів в мережній частині, біти, що залишилися, в частині хоста можуть змінюватись. Таким чином, розмір є мірою двійки. Він записується після префікса IP-адреси у вигляді слеша та довжини мережевої частини в бітах. У попередньому прикладі префікс містить 28 адрес і тому для мережевої частини відводиться 24 біта. Записується так: 128.208.2.0/24.

Класи IP-мереж

Також, скільки біт використовується мережним ID і скільки біт доступно для ідентифікації хостів (інтерфейсів) у цій мережі, визначається мережевими класами.

Всього 3 класи IP-адрес:

• Клас A. IP мережевих адрес використовує ліві 8 біт (найлівіший байт) для вказівки мережі, що залишилися 24 біти (що залишилися три байти) для ідентифікації інтерфейсу хоста в цій мережі. Адреси класу A завжди мають найлівіший біт найлівішого байта нульовим, тобто значення від 0 до 127 для першого байта в десятковій нотації. Таким чином, доступно максимум 128 адрес мереж класу A, кожна з яких може містити до 33,554,430 інтерфейсів. Однак мережі 0.0.0.0 (відома як маршрут за замовчуванням) та 127.0.0.0 (loop back мережа) мають спеціальне призначення і не доступні для використання як ідентифікатори мережі. Тому доступно лише 126 адрес мереж класу A.
• Клас B. IP мережевих адрес використовує ліві 16 біт (два лівих байти) для ідентифікації мережі, що залишилися 16 біт (останні два байти) вказують хостові інтерфейси. Адреса класу B завжди має найлівіші два біти встановленими в 1 0. Таким чином, для номера мережі залишається 14 біт, що дає 32767 доступних мереж класу B.Перший байт адреси мережі класу B може приймати значення від 128 до 191, кожна з таких мереж може мати до 32,766 доступних інтерфейсів.
• Клас C. IP мережевих адрес використовує ліві 24 біт (три лівих байта) для ідентифікації мережі, що залишилися 8 біт (останній байт) вказує хостовий інтерфейс. Адреса класу З завжди має найлівіші три біти встановленими в 1 1 0. Таким чином, для номера мережі залишається 14 біт, що дає 4,194,303 доступних мереж класу B. Перший байт адреси мережі класу B може приймати значення від 192 до 255, і кожна з таких мереж може мати до 254 доступних інтерфейсів. Однак мережі класу C з першим байтом більше, ніж 223, зарезервовані та не використовуються.

Існує також спеціальні адреси, які зарезервовані для 'непов'язаних' мереж - це мережі, які використовують IP, але не підключені до Інтернету. Ось ці адреси:

• Одна мережа класу A: 10.0.0.0
• 16 мереж класу B: 172.16.0.0 – 172.31.0.0
• 256 мереж класу С: 192.168.0.0 – 192.168.255.0

Мережеві адреси, адреси інтерфейсів та широкомовні адреси

IP адреса може означати одну з трьох:

• Адреса IP мережі (група IP пристроїв, які мають доступ до загального середовища передачі - наприклад, всі пристрої в сегменті Ethernet). Мережева адреса завжди має біти інтерфейсу (хоста) адресного простору встановленими в 0 (якщо мережа не розбита на підмережі - як ми ще побачимо);
• Широкомовна адреса IP мережі (адреса для 'розмови' з усіма пристроями в IP мережі). Широкомовні адреси для мережі завжди мають інтерфейсні (хостові) біти адресного простору встановленими в 1 (якщо мережа не розбита на підмережі – знову ж таки, як ми невдовзі побачимо).
• Адреса інтерфейсу (наприклад, Ethernet-адаптер або PPP інтерфейс хоста, маршрутизатора, сервера друку ітд).Ці адреси можуть мати будь-які значення хостових бітів, виключаючи всі нулі або всі одиниці – щоб не плутати з адресами мереж та широкомовними адресами.

• Для мережі класу A: (один байт під адресу мережі, три байти під номер хоста)
  • 10.0.0.0 мережа класу А, тому що всі хостові біти дорівнюють 0.
  • 10.0.1.0 адреса хоста у цій мережі
  • 10.255.255.255 широкомовна адреса цієї мережі, оскільки всі мережеві біти встановлені в 1
  • 172.17.0.0 мережа класу B
  • 172.17.0.1 адреса хоста у цій мережі
  • 172.17.255.255 мережна широкомовна адреса
  • 192.168.3.0 адреса мережі класу C
  • 192.168.3.42 хостова адреса в цій мережі
  • 192.168.3.255 мережна широкомовна адреса

  Майже всі доступні мережеві IP-адреси належать класу C.

  Маска підмережі

  Довжина префікса не виводиться з IP-адреси, тому протокол маршрутизації змушені передавати префікси на маршрутизатори. Іноді префікси задаються за допомогою довжини.

  Визначення:

  Маска підмережі - двійкова маска, що відповідає довжині префікса, в якій одиниці вказують на мережну частину.

  
  Тобто маска підмережі визначає як локально інтерпретуватимуться IP адреси в сегменті IP мережі, що для нас дуже важливо, оскільки визначає процес розбивки на підмережі.

  Стандартна маска підмережі - всі мережеві біти в адресі встановлені в '1' і всі хостові біти встановлені в '0'. Це означає, що стандартні маски підмережі для трьох класів мереж:

  • A клас - маска підмережі: 255.0.0.0
  • B клас - маска підмережі: 255.255.0.0
  • C клас - маска підмережі: 255.255.255.0

  Виконання операції І між маскою та IP-адресою дозволяє виділити мережну частину.

  Про маску підмережі потрібно пам'ятати три речі:

  • Маска підмережі призначена тільки для локальної інтерпретації локальних IP-адрес (де локальний означає - в тому ж мережному сегменті);
  • Маска підмережі – не IP адреса – вона використовується для локальної модифікації інтерпретації IP адреси.

  Безкласова міждоменна маршрутизація

  Спочатку використовувалася класова адресація (INET), але з другої половини 90-х років XX століття вона була витіснена безкласовою адресацією (CIDR), коли кількість адрес в мережі визначається маскою підмережі.

  Ніхто не знає точно, скільки мереж підключено до Інтернету, але очевидно, що їх багато — можливо, близько мільйона. Різні алгоритми маршрутизації вимагають, щоб кожен маршрутизатор обмінювався інформацією про доступні адреси з іншими маршрутизаторами. Чим більший розмір таблиці, тим більше даних необхідно передавати та обробляти. Зі збільшенням розміру таблиці час обробки зростає щонайменше лінійно. Що більше даних доводиться передавати, то вище ймовірність втрати (у разі тимчасової) частини інформації дорогою, що може призвести до нестабільності роботи алгоритмів вибору маршрутів.

  На щастя, спосіб зменшити розмір таблиць маршрутизації все ж таки існує. Застосуємо той же принцип, що і при розбитті на підмережі: маршрутизатор може дізнаватися про розташування IP-адрес по префіксам різної довжини. Але замість того, щоб розділяти мережу на підмережі, ми об'єднаємо кілька коротких префіксів у один довгий. Цей процес називається агрегацією маршруту (route aggregation). Довгий префікс, отриманий в результаті, іноді називають супермережею (supernet), на противагу підмережам з поділом блоків адрес.

  При агрегації IP-адреси містяться у префіксах різної довжини.Одна і та сама IP-адреса може розглядатися одним маршрутизатором як частина блоку /22 (що містить 2 10 адрес), а іншим - як частина більшого блоку /20 (що містить 2 12 адрес). Це залежить від того, якою інформацією володіє маршрутизатор. Такий метод працює і для розбиття на підмережі і називається CIDR (Classless InterDomain Routing - безкласова міждоменна маршрутизація).

  IP-адреси

  IPv4 використовує 32-бітові адреси, що обмежують адресний простір 4294967296 (2 32) можливими унікальними адресами. Кожен хост і маршрутизатор в Інтернеті мають IP-адресу. IP-адреса не має відношення до хоста. Він має відношення до мережного інтерфейсу, тому іноді хост або маршрутизатор можуть мати кілька IP-адрес.

  ІР-адреси мають ієрархічну організацію. Перша частина має змінну довжину та задає мережу, а остання вказує на хост.

  Зазвичай IP-адреси записуються у вигляді 4 десяткових чисел, кожне в діапазоні від 0 до 255 розділеними точками (dot-decimal notation). Кожна частина представляє один байт адреси. Наприклад, шістнадцяткова адреса 80D00297 записується як 128.208.2.151.

  Визначення:

  Префікс - безперервний блок простору IP-адрес, що відповідає мережі, в якій мережева частина збігається для всіх хостів.

  
  Префікс визначається найменшою IP-адресою в блоці та розміром блоку. Розмір визначається числом бітів в мережній частині, біти, що залишилися, в частині хоста можуть змінюватись. Таким чином, розмір є мірою двійки. Він записується після префікса IP-адреси у вигляді слеша та довжини мережевої частини в бітах. У попередньому прикладі префікс містить 28 адрес і тому для мережевої частини відводиться 24 біта. Записується так: 128.208.2.0/24.

  Класи IP-мереж

  Також, скільки біт використовується мережним ID і скільки біт доступно для ідентифікації хостів (інтерфейсів) у цій мережі, визначається мережевими класами.

  Всього 3 класи IP-адрес:

  • Клас A. IP мережевих адрес використовує ліві 8 біт (найлівіший байт) для вказівки мережі, що залишилися 24 біти (що залишилися три байти) для ідентифікації інтерфейсу хоста в цій мережі. Адреси класу A завжди мають найлівіший біт найлівішого байта нульовим, тобто значення від 0 до 127 для першого байта в десятковій нотації. Таким чином, доступно максимум 128 адрес мереж класу A, кожна з яких може містити до 33,554,430 інтерфейсів. Однак мережі 0.0.0.0 (відома як маршрут за замовчуванням) та 127.0.0.0 (loop back мережа) мають спеціальне призначення і не доступні для використання як ідентифікатори мережі. Тому доступно лише 126 адрес мереж класу A.
  • Клас B. IP мережевих адрес використовує ліві 16 біт (два лівих байти) для ідентифікації мережі, що залишилися 16 біт (останні два байти) вказують хостові інтерфейси. Адреса класу B завжди має найлівіші два біти встановленими в 1 0. Таким чином, для номера мережі залишається 14 біт, що дає 32767 доступних мереж класу B. Перший байт адреси мережі класу B може приймати значення від 128 до 191, і кожна з таких мереж може мати до 32766 доступних інтерфейсів.
  • Клас C. IP мережевих адрес використовує ліві 24 біт (три лівих байта) для ідентифікації мережі, що залишилися 8 біт (останній байт) вказує хостовий інтерфейс. Адреса класу З завжди має найлівіші три біти встановленими в 1 1 0. Таким чином, для номера мережі залишається 14 біт, що дає 4,194,303 доступних мереж класу B.Перший байт адреси мережі класу B може приймати значення від 192 до 255, кожна з таких мереж може мати до 254 доступних інтерфейсів. Однак мережі класу C з першим байтом більше, ніж 223, зарезервовані та не використовуються.

  Існує також спеціальні адреси, які зарезервовані для 'непов'язаних' мереж - це мережі, які використовують IP, але не підключені до Інтернету. Ось ці адреси:

  • Одна мережа класу A: 10.0.0.0
  • 16 мереж класу B: 172.16.0.0 – 172.31.0.0
  • 256 мереж класу С: 192.168.0.0 – 192.168.255.0

  Мережеві адреси, адреси інтерфейсів та широкомовні адреси

  IP адреса може означати одну з трьох:

  • Адреса IP мережі (група IP пристроїв, які мають доступ до загального середовища передачі - наприклад, всі пристрої в сегменті Ethernet). Мережева адреса завжди має біти інтерфейсу (хоста) адресного простору встановленими в 0 (якщо мережа не розбита на підмережі - як ми ще побачимо);
  • Широкомовна адреса IP мережі (адреса для 'розмови' з усіма пристроями в IP мережі). Широкомовні адреси для мережі завжди мають інтерфейсні (хостові) біти адресного простору встановленими в 1 (якщо мережа не розбита на підмережі – знову ж таки, як ми невдовзі побачимо).
  • Адреса інтерфейсу (наприклад, Ethernet-адаптер або PPP інтерфейс хоста, маршрутизатора, сервера друку ітд). Ці адреси можуть мати будь-які значення хостових бітів, виключаючи всі нулі або всі одиниці – щоб не плутати з адресами мереж та широкомовними адресами.
  • Для мережі класу A: (один байт під адресу мережі, три байти під номер хоста)
    • 10.0.0.0 мережа класу А, тому що всі хостові біти дорівнюють 0.
    • 10.0.1.0 адреса хоста у цій мережі
    • 10.255.255.255 широкомовна адреса цієї мережі, оскільки всі мережеві біти встановлені в 1
    • 172.17.0.0 мережа класу B
    • 172.17.0.1 адреса хоста у цій мережі
    • 172.17.255.255 мережна широкомовна адреса
    • 192.168.3.0 адреса мережі класу C
    • 192.168.3.42 хостова адреса в цій мережі
    • 192.168.3.255 мережна широкомовна адреса

    Майже всі доступні мережеві IP-адреси належать класу C.

    Маска підмережі

    Довжина префікса не виводиться з IP-адреси, тому протокол маршрутизації змушені передавати префікси на маршрутизатори. Іноді префікси задаються за допомогою довжини.

    Визначення:

    Маска підмережі - двійкова маска, що відповідає довжині префікса, в якій одиниці вказують на мережну частину.

    
    Тобто маска підмережі визначає як локально інтерпретуватимуться IP адреси в сегменті IP мережі, що для нас дуже важливо, оскільки визначає процес розбивки на підмережі.

    Стандартна маска підмережі - всі мережеві біти в адресі встановлені в '1' і всі хостові біти встановлені в '0'. Це означає, що стандартні маски підмережі для трьох класів мереж:

    • A клас - маска підмережі: 255.0.0.0
    • B клас - маска підмережі: 255.255.0.0
    • C клас - маска підмережі: 255.255.255.0

    Виконання операції І між маскою та IP-адресою дозволяє виділити мережну частину.

    Про маску підмережі потрібно пам'ятати три речі:

    • Маска підмережі призначена тільки для локальної інтерпретації локальних IP-адрес (де локальний означає - в тому ж мережному сегменті);
    • Маска підмережі – не IP адреса – вона використовується для локальної модифікації інтерпретації IP адреси.

    Безкласова міждоменна маршрутизація

    Спочатку використовувалася класова адресація (INET), але з другої половини 90-х років XX століття вона була витіснена безкласовою адресацією (CIDR), коли кількість адрес в мережі визначається маскою підмережі.

    Ніхто не знає точно, скільки мереж підключено до Інтернету, але очевидно, що їх багато — можливо, близько мільйона. Різні алгоритми маршрутизації вимагають, щоб кожен маршрутизатор обмінювався інформацією про доступні адреси з іншими маршрутизаторами. Чим більший розмір таблиці, тим більше даних необхідно передавати та обробляти. Зі збільшенням розміру таблиці час обробки зростає щонайменше лінійно. Що більше даних доводиться передавати, то вище ймовірність втрати (у разі тимчасової) частини інформації дорогою, що може призвести до нестабільності роботи алгоритмів вибору маршрутів.

    На щастя, спосіб зменшити розмір таблиць маршрутизації все ж таки існує. Застосуємо той же принцип, що і при розбитті на підмережі: маршрутизатор може дізнаватися про розташування IP-адрес по префіксам різної довжини. Але замість того, щоб розділяти мережу на підмережі, ми об'єднаємо кілька коротких префіксів у один довгий. Цей процес називається агрегацією маршруту (route aggregation). Довгий префікс, отриманий в результаті, іноді називають супермережею (supernet), на противагу підмережам з поділом блоків адрес.

    При агрегації IP-адреси містяться у префіксах різної довжини. Одна і та сама IP-адреса може розглядатися одним маршрутизатором як частина блоку /22 (що містить 2 10 адрес), а іншим - як частина більшого блоку /20 (що містить 2 12 адрес). Це залежить від того, якою інформацією володіє маршрутизатор. Такий метод працює і для розбиття на підмережі і називається CIDR (Classless InterDomain Routing - безкласова міждоменна маршрутизація).