امرزوه همه ما به صورت روزمره با آدرس IPV4 در ارتباط هستیم خصوصا اینکه تقریبا خیلی از تجهیزات فناوری مانند موبایل و تبلت، که زندگی افراد حتی غیرمتخصص در حوزه فناوری را تحت سیطره خود قرار داده است، با این نوع آدرس به اینترنت متصل می شوند.

در این بخش به دسته بندی انواع آدرس های IPV4 و چگونگی پیکربندی آنها در سازمانها و ISP ها می پردازیم. می دانیم که آدرس IPV4 مدتهاست که رو به اتمام است و با صرفه جویی و بکارگیری ابزارهایی همچون NAT تاکنون توانسته به حیات خود ادمه دهد. با این حال این نوع آدرس فراگیر شده و دل کندن از آن به راحتی امکان پذیر نخواهد بود و لذا تا جایگزین شدن کامل آدرس IPV4 با آدرس IPV6 باید آن رابشناسیم و با آن سروکار داشته باشیم

لذا در این بخش مختصر اما در عین حال کاربردی به دسته بندی انواع آدرس های IPV4، مفهوم و کاربرد Subnet Mask در آدرس دهی، آدرس های Private و Public و شیوه آدرس دهی شبکه می پردازیم

انواع آدرس های IPV4

آدرس IPv4 32 بیت و دارای فرمت X.Y.Z.M است که هر یک از کارکترهای X، Y، Z و M یک رقم 8 بیتی است و محدوده 0 تا 255 را پوشش می دهد. بنابراین اولین آدرس با فرمت IPV4، مقدار 0.0.0.0 و آخرین آدرس با این فرمت 255.255.255.255.255 است.

هر نودی در اینترنت آدرس IP منحصربفرد خودش را دارد و هر ترافیکی که از هر مبدا به هر مقصدی ارسال می گردد، شامل دو آدرس مبدا و مقصد است.

آدرس های IPV4 به 3 دسته اصلی Unicast، Multicast و Broadcast قابل دسته بندی هستد که از نظر نوع و تعداد مقصد با هم متفاوت هستند.

آدرس مقصد Unicast: آدرس مقصد به یک نود مشخص و Unique اشاره می کند. در ادامه، بیشتر به جزئیات این نوع آدرس می پردازیم

آدرس مقصد Multicast: آدرس مقصد ممکن است به بیش از یک نود اشاره کند و مقصد ها به صورت آنلاین در حال تغییر هستند.

مثلا تمام نودهایی که همزمان متقاضی دریافت ترافیک ارسالی خاصی (مثلا فیلم در حال پخش) هستند، صاحب آدرس Multicast ای هستند که فیلم به آن آدرس ارسال می گردد. محدوده آدرس Multicast، 224.x.x.x تا 239.x.x.x است.

آدرس مقصد Broadcast: جنانچه قصد داشته باشید ترافیکی را به همه نودهای یک شبکه ارسال نمایید، آدرس مقصد را Broadcast قرار می دهید.

دو نوع آدرس Broadcast، Limited Broadcast و Directed Broadcast وجود دارد. چنانچه بخواهید ترافیکی را به همه نودهای شبکه ای که در آن هستید، ارسال نمایید، آدرس مقصد را 255.255.255.255 قرار می دهید که به این نوع آدرس Limited Broadcast گفته می شود. مثال این نوع ترافیک را می توان ترافیک DHCP نام برد و خصوصیت آن این است که از روتر عبور نمی کند.

چنانچه بخواهید ترافیکی را به همه نودهای شبکه ای ارسال نمایید که نود شما در آن قرار ندارد، از آخرین آدرس محدوده آدرس شبکه مقصد استفاده می کنید. مثلا اگر بخواهید ترافیک را به همه نود های شبکه ای با آدرس 192.168.1.0/24 منتقل نمائید، آدرس مقصد را 192.168.1.255 قرار می دهید. به این نوع آدرس Directed Broadcast گفته می شود که از روتر عبور می کند مشروط بر انکه روی روتر عبور ترافیک های Directed-Broadcast مجاز شده باشد

آدرس های Private و Public

همانطور که گفته شد، یکی از انواع آدرس مقصد Unicast است که خود به یکی از دو نوع اصلی Private و Public قابل دسته بندی است. به دلیل محدودیت تعداد آدرس IPV4 در مقایسه با تعداد نود های موجود در دنیا، نمی توان به هر نود در کل دنیا یک آدرس Unique و منحصر بفرد اختصاص داد در حالی که Unique بودن آدرس برای ارتباطات همه جانبه ضروی است. برای رفع این مشکل محدوده آدرس Private معرفی شد. کلیه نودهایی که محدوده ارتباطات آنها به یک مجموعه و یا سازمان خاص محدود می شود، می توانند از این نوع آدرس برای آدرس دهی استفاده کنند. به عبارت دیگر محدوده Unique بودن آدرس های Private به یک مجموعه و یا سازمان محدود می شود و با فرض اینکه ارتباطات این نود ها از مجموعه خود فراتر نمی رود، لذا Unique نبودن این آدرس در سرتاسر دنیا مشکلی ایجاد نمی کند.

آدرس های Private، آدرس های محدوده 10.x.x.x، 172.16.x.x-172.31.x.x و 192.168.x.x هستند. همه مجموعه ها و سازمان ها می توانند از محدوده آدرس های فوق برای ارتباطات داخلی خود استفاده نمایند بدون اینکه هیچگونه آدرسی هدر برود.

نودهایی که آدرس Unique در سطح اینترنت نیاز دارند، از آدرس های Public که در کل اینترنت منحصربفرد هستند و توسط سازمان مرکزی IANAA مدیریت می شود، بهره می برند. معمولا سرویس دهنده های اینترنتی از محدوده آدرس Public برای تخصیص آدرس به سرویس هایشان استفاده می کنند

علاوه بر آدرس های Private و public آدرس های دیگری همچون APIPA (Automatic Private IP Addressing) نیز وجود دارد که محدوده آدرس آن 169.254.x.x است. زمانی که اینترفیسی آدرس Static نداشته باشد و نتواند از طریق DHCP نیز آدرس IP دریافت کند، به صورت اتوماتیک از محدوده آدرس APIPA آدرسی به صورت تصادفی انتخاب می کند. نود مورد نظر برای اطمینان از unique بودن این آدرس در همان لینک، قبل از اختصاص دادن آدرس انتخاب شده به اینترفیس، آدرس مورد نظر را ARP می زند و چنانچه پاسخی دریافت نشود، آدرس را به اینترفیس نسبت می دهد

کاربرد  محدوده Unique بودن آدرس محدوده آدرس نوع آدرس
 آدرس دهی اتوماتیک در صورت عدم وجود سرور DHCP لینک 169.254.x.x APIPA
آدرس دهی در داخل سازمان برای جلوگیری از هدر دهی آدرس سازمان

10.x.x.x

172.16.x.x-172.31.x.x

192.168.x.x
 Private
 آدرس دهی در سطح اینترنت  اینترنت بقیه آدرس ها غیر از آدرس های رزرو شده   Public

انواع آدرس های IPV4

در خصوص آدرس های Private این سوال مطرح می شود، چنانچه همه سازمان ها از محدوده آدرس های Private برای آدرس دهی نودهای خود استفاده کنند، چگونه این نودها با توجه به Unique نبودن آدرس در سطح اینترنت، می توانند با اینترنت ارتباط برقرار کنند. پاسخ یه این سوال ابزار NAT است که در بخشی از فصل 7 به جزئیات آن می پردازیم

مفهوم Subnet Mask

در صورتی که حداقل اطلاعاتی در خصوص چگونگی ارتباطات در شبکه داشته باشیم، می دانیم که اگر نود مبدا بخواهد با مقصدی ارتباط برقرار کند که در همان شبکه مبدا قرار دارد، ترافیک را مستقیما به مقصد تحویل می دهد و چنانچه مقصد در شبکه دیگری مستقر باشد، مبدا، ترافیک مورد نظر را به روتر شبکه تحویل می دهد و ترافیک با عبور از روترهای میانی به مقصد می رسد.

با توجه به مکانیزم فوق این سوال مطرح می شود که مبدا از کجا متوجه می شود که مقصد در همان شبکه است و یا خیر.

مبدا از روی آدرس IP مقصد متوجه می شود که مقصد در شبکه خودش قرار داد و یا در شبکه دیگری است. اگر آدرس IP مقصد در محدوده آدرس IP مبدا باشد، مقصد در همان شبکه مبدا است و ترافیک مستقیما به مقصد تحویل می شود در غیر این صورت ترافیک به روتر تحویل خواهد شد. با توجه به اظهارات فوق، در آدرس دهی IP باید مکانیزمی وجود داشته باشد تا بتوان محدوده ای برای آدرس دهی هر شبکه تعیین نمود و با توجه به محدوده آدرس تعیین شده درخواهیم یافت که آیا آدرس IP مقصد در همان محدوده آدرس شبکه مبدا است و یا خیر.

قبل از اینکه این مکانیزم یعنی Subnet Mask را مورد بررسی بیشتر قرار دهیم، بیاییم با یک مثال ضرورت وجود Subnet Mask در آدرس IP را بهتر توجیه نماییم

فرض کنید آدرس IP مبدا 172.16.1.10 و آدرس IP مقصد 172.16.2.20 است. مبدا قصد دارد با مقصد مورد نظر ارتباط برقرار کند. این سوال برای نود مبدا ایجاد شده است که آیا مقصد در همان شبکه خودش قرار دارد و یا خیر. نود مبدا با توجه به Subnet Mask تعیین شده در مبدا پاسخ این پرسش را بدست می آورد. اگر Subnet Mask نود مبدا 255.255.0.0 باشد بدین معنی است که دو بخش ابتدایی آدرس به شبکه اختصاص داده شده است و بین همه نودهای این شبکه یکسان است و دو بخش پایانی آدرس به نود تعلق دارد و به ازاء هر نود منحصر بفرد است. با توجه به اینکه دو بخش ابتدایی آدرس مبدا 172.16.1.10 و آدرس مقصد 172.16.2.20 یکسان هستند، لذا این دو نود در یک شبکه قرار دارند. اما چنانچه Subnet Mask نود مبدا را 255.255.255.0 در نظر گرفته باشیم، این بدان معنی است که سه بخش ابتدایی آدرس مربوط به شبکه و بخش پایانی به نود تعلق دارد و با توجه به یکسان نبودن سه بخش ابتدایی آدرس مبدا 172.16.1.10 و آدرس مقصد 172.16.2.20، می توان نتیجه گرفت که این دو نود در دو شبکه مختلف قرار دارند

مقصد در شبکه مبدا نیست

Host1: 172.16.1.10

Subnet Mask: 255.255.255.0

 

Host2: 172.16.2.20

مقصد در همان شبکه مبدا است

Host1: 172.16.1.10

Subnet Mask: 255.255.0.0

 

Host2: 172.16.2.20

استفاده از Subnet Mask در تشخیص اینکه آیا دو آدرس در یک شبکه قرار دارند و یا خیر

هر آدرس IP از دو بخش Network و Host تشکیل می گردد. بخش Network بین همه نود های یک شبکه یکسان و بین نودهای شبکه های مختلف، متفاوت است. بخش Host به ازاء هر نود در هر شبکه منحصربفرد است.

بخش Host بیت های کم ارزش آدرس IP (سمت راست)  را تشکیل می دهد و بر اساس تعداد نود های هر شبکه تعیین می گردد و مابقی بیت ها به بخش Network تعلق دارد. مثلا اگر شبکه ای 25 آدرس داشته باشد، 5 بیت سمت راست آدرس IP به Host تعلق دارد و با هدف آدرس دهی هر نود در آن شبکه بکار گرفته می شود و 27 بیت باقی مانده به Network تعلق دارد و برای همه نود های شبکه یک عدد یکسان در نظر گرفته می شود

Host (5 bit) Network (27 bit)

فیلد Subnet Mask پارامتری است که در کنار IP قرار می گیرد و بخش Host را از بخش Network جدا می کند. به ازاء هر بیت Network معادل Subnet Mask مقدار 1 و به ازاء هر بیت Host در Subnet Mask مقدار 0 قرار می گیرد. در مثال فوق Subnet Mask به صورت زیر تعیین می گردد

Subnet Mask = 1111 1111.1111 1111.1111 1111. 1110 0000 = 255.255.255.224

مثال: اگر تعداد نودهای شبکه ای 70 باشد، مقدار Subnet Mask آن شبکه را تعیین کنید

برای آدرس دهی 70 نود، 7 بیت Host مورد نیاز است و مابقیه بیت ها یعنی 25 بیت به Network تعلق دارد

Subnet Mask = 1111 1111.1111 1111.1111 1111. 1000 0000 = 255.255.255.128 = /25

/25 تعداد بیت های Network را نشان می دهد و دیگر روش نمایش Subnet Mask است

مثال: اگر Subnet Mask در شبکه ای 255.255.255.240 و یا /28 باشد، حداکثر چند نود در آن شبکه قرار دارد

Subnet Mask = 255.255.255.240 = 1111 1111.1111 1111.1111 1111. 1111 0000 = /28

مقدار بیتی Subnet Mask نشان می دهد که 4 بیت انتهایی آدرس IP به بخش Host تعلق دارد و بنابراین حداکثر 16 آدرس در این شبکه وجود دارد. البته دو آدرس ابتدایی و انتهایی هر شبکه قابل تخصیص به نود ها نیستند (کمی جلوتر تشریح خواهند شد) و بنابراین حداکثر 14 نود در این شبکه قابل آدرس دهی هستند

برای ساده سازی محاسبه Subnet Mask، جدول زیر را بخاطر بسپارید

معادل دسیمال  مقدار باینری
0 0000 0000
128 1000 0000
192 1100 0000
224 1110 0000
240 1111 0000
248 1111 1000
252 1111 1100
254 1111 1110
255 1111 1111

تبدیل باینری و دسیمال به یکدیگر

یکی از کاربردهایی که Subnet Mask در هر شبکه ای به همراه دارد این است که با توجه به تعداد نود شبکه، محدوده آدرس IP برای آن شبکه را تعیین و از هدر رفتن آدرس IP جلوگیری می کند.

مثال: Subnet Mask شبکه ای با 64 نود فعال چند است؟

برای آدرس دهی 64 نود در شبکه حداقل 66 آدرس مورد نیاز است. زیرا که اولین آدرس و آخرین آدرس در هر شبکه آدرس های رزرو شده هستند و قابل تخصیص به نودها نیستند. برای تعداد 66 آدرس، 7 بیت Host مورد نیاز است و تعداد بیت های Network 25 خواهد بود بنابراین مقدار Subnet Mask برابر /25 و یا 255.255.255.128 است.

آدرس دهی شبکه

برای آدرس دهی شبکه کافی است تا با توجه به تعداد Host شبکه، Subnet Mask را محاسبه نمایید و سپس محدوده ای را با توجه به محدوده تحت پوشش Subnet Mask انتخاب کنید. نوع آدرس انتخابی در داخل سازمان ها معمولا از آدرس های Private انتخاب می شود مگر اینکه قصد داشته باشیم به سرور و یا سرور هایی آدرس IP اختصاص دهیم که سرویس های اینترنتی ارائه می دهند

مثال: شبکه ای با 70 نود فعال را آدرس دهی کنید.

برای آدرس دهی 70 نود حداقل 7 بیت Host مورد نیاز است و بنابراین مقدار Subnet Mask  برابر 32-7=/25 و یا 255.255.255.128 است. با Subnet Mask /25 می توان حداکثر 128 نود را آدرس دهی کرد. بنابراین برای آدرس دهی این شبکه یکی از دو محدوده 0 تا 127 و یا 128 تا 255 را انتخاب می کنیم. محدوده آدرسی هم که برای آدرس دهی این شبکه در نظر گرفته می شود به دلخواه از محدوده 192.168.1.X انتخاب می گردد

اولین آدرس: 192.168.1.0

آخرین آدرس: 192.168.1.127

مقدار Subnet Mask: 255.255.255.128

آدرس Network و Broadcast: اولین آدرس و آخرین آدرس در هر شبکه آدرس های رزرو شده هستند و نمی توان آنها را به نود های شبکه اختصاص داد. به اولین آدرس در هر شبکه آدرس Network و آخرین آدرس در هر شبکه آدرس Broadcast گفته می شود.

آدرس Network به عنوان شناسه شبکه  در نظر گرفته می شود و وقتی می خواهیم محدوده آدرس شبکه ای را مشخص کنیم، کافی است تا آدرس Network را به همراه Subnet Mask آن شبکه اعلام نماییم. به عنوان مثال در شبکه فوق، آدرس شبکه به این صورت است:

Network Address: 192.168.1.0/25

آدرس Broadcast آخرین آدرس در هر شبکه است . این آدرس برای ارسال ترافیک به همه نودهای آن شبکه استفاده می شود. به عبارت دیگر اگر قصد داشته باشید ترافیکی را به همه نود های آن شبکه ارسال نمایید، کافی است آدرس مقصد را Broadcast قرار دهید. آدرس Broadcast در این شبکه به صورت زیر است:

Broadcast Address: 192.168.1.127

مثال: شبکه ای با 25 نود را آدرس دهی کنید

برای آدرس دهی 25 نود، حداقل محدوده آدرس 32 تایی مورد نیاز است و بنابراین مقدار Subnet Mask، /27 و یا 255.255.255.224 است. محدوده آدرس این شبکه یکی از موارد 0 تا 31، 32 تا 63، 64 تا 95 و ... است. محدوده آدرسی هم که برای این شبکه در نظر می گیریم به دلخواه 172.16.1.0 است. بنابراین آدرس این شبکه به صورت زیر است

Network Address: 172.16.1.64

Subnet Mask: 255.255.255.224

Broadcast Address: 172.16.1.95

که خلاصه وار به صورت 172.16.1.64/27 نوشته می شود

همانطور که قبلا گفته شد، هدف Subnet Mask جلوگیری از هدر رفتن آدرس شبکه هاست که در مورد آدرس های Public کاملا صادق است. اما معمولا در آدرس دهی شبکه های سازمانی که از آدرس Private استفاده می شود خیلی نگران هدر رفتن آدرس ها نیستیم و ترجیح می دهیم به جای آنکه نگران هدر رفتن باشیم به سادگی آدرس دهی در شبکه های سازمانی بیندیشیم. لذا عمدتا Subnet Mask را در شبکه های سازمانی /24 و محدوده آدرس هر شبکه را 255 تایی در نظر می گیریم. در مثال فوق علی رغم اینکه تعداد نود های شبکه 25 تایی است اما ترجیج می دهیم محدوده آدرس این شبکه را به صورت زیر در نظر بگیریم

Network Address: 172.16.1.0/24

و بنابراین آخرین آدرس این شبکه 172.16.1.255 است

مثال: دانشگاهی را با 10 دانشکده آدرس دهی کنید که در هر دانشکده حداکثر 5 گروه وجود دارد. ضمنا می خواهیم ترافیک های Voice را از Data جدا نماییم

همانطور که در مثال قبل گفته شد، برای آدرس دهی چنین سازمانی کمتر به Subnet Mask فکر می کنیم و ترجیح می دهیم بیشتر سادگی و قابل درک بودن آدرس را مد نظر داشته باشیم. به نظر می آید بهترین تصمیم در آدرس دهی این دانشگاه این است که به ازاء هر گروه دو محدوده آدرس مجزا یکی برای Voice و یکی برای Data در نظر گرفته شود. تصمیم می گیریم تا بدلیل بالا بودن تعداد آدرس های مورد نیاز از آدرس محدوده 10.x.x.x استفاده نماییم. رقم دوم آدرس را شناسه ای برای دانشکده و رقم سوم آدرس را شناسه ای برای هم گروه و هم سرویس Voice و یا Data در نظر خواهیم گرفت. بنابراین فرمول زیر را برای آدرس دهی هر گروه تخصصی در این دانشگاه بکار خواهیم گرفت

10.X.YZ.0/24

X = شناسه دانشکده

Y = شناسه گروه در هر دانشکده

Z = نوع سرویس داده و یا صدا

اگر چنین شرایطی را برای آدرس دهی این دانشگاه در نظر بگیریم به نظر می آید که با نگاه به آدرس می توان از موقعیت مکانی آن اطلاع پیدا کرد. به عنوان مثال محدوده آدرس گروه فناوری اطلاعات از دانشکده فنی و مهندسی در این دانشگاه به صورت زیر خواهد بود

Voice: 10.1.50.0/24

Data: 10.1.51.0/24

شناسه دانشکده فنی و مهندسی در این دانشگاه عدد 1 است. شناسه گروه فناوری اطلاعات در این دانشکده 5 است. برای سرویس Voice عدد 0 و برای سرویس Data عدد 1 کنار گذاشته شده است.

دیدگاه‌ها  

0 #1 تهرانی تهرانی 1399-12-18 08:07
عالی
نقل قول کردن

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید