آدرس دهی IP ( بخش اول )

انواع آدرس های IP آدرس IP ،  يک آدرس منطقی سی و دو بيتی است که می تواند  يکی از انواع زير باشد : 

•  Unicast . يک آدرس IP از نوع  Unicast ، به يک اينترفيس شبکه متصل شده به يک شبکه مبتنی بر IP  نسبت داده می شود.  آدرس های IP از نوع Unicast در ارتباطات "يک به يک" ( One-To-One) استفاده می گردند .

• Broadcast . يک آدرس IP از نوع Broadcast بمنظور پردازش  توسط هر گره موجود بر روی سگمنت يکسان  شبکه ، طراحی شده است . آدرس های IP از نوع Broadcast در ارتباطات از نوع "يک به همه " ( one-to-everyone ) ، استفاده می گردند .

• Multicast . يک آدرس IP از نوع Multicast ، آدرسی است که يک و يا چندين گره را قادر به گوش دادن به سگمنت های مشابه و يا متفاوت می نمايد. آدرس های فوق ،ارتباط از نوع  "يک به  چند" (one-to-many ) را فراهم می نمايند .

نمايش آدرس IP آدرس IP ، يک مقدار سی و دو بيتی است که کامپيوترها  با مهارت خاصی از آن بمنظور انجام عمليات خود در يک شبکه کامپيوتری مبتنی بر TCP/IP استفاده می نمايند . انسان در مقابل استفاده از يک عدد باينری سی و دو بيتی که بخاطر سپردن آن همواره مشکل خواهد بود ، از سيستم دهدهی  ، استفاده می نمايند .  ( استفاده از سيستم دهدهی  در مقابل سيستم باينری  ) . بدين دليل برای نمايش يک آدرس IP از شکل دهدهی (  decimal ) آن استفاده می گردد.آدرس های  IP سی و دو بيتی از بيت با ارزش بالا بسمت بيت با ارزش پائين ، به چهار واحد هشت بيتی ( گروه هشتگانه )  که به هر يک از آنان  Octet  گفته می شود ، تقسيم می شوند . آدرس های IP معمولا" بصورت چهار octet  دهدهی  که توسط يک نقطه از يکديگر جدا می گردند ، نوشته می شوند . مدل نمايشی فوق را  Dotted Decimal  می گويند . مثلا" آدرس IP :   00001010000000011111000101000011، پس از تقسيم به چهار Octet ( گروه هشتگانه )  ، بصورت زير نمايش داده می شود:

هر Octet ( گروه هشتگانه )  در ادامه به يک عدد دهدهی  تبديل و پس از جداسازی آنان توسط نفطه از يکديگر بصورت زير نمايش داده می شوند :

يک آدرس عمومی IP بصورت  w.x.y.z  نشان داده می شود :

تبديل از باينری به دهدهیبمنظور تبديل يک عدد باينری به معادل دهدهی ، باتوجه به ارزش مکانی هر رقم از  توان های متفاوت دو استفاده می گردد .در چنين حالتی در صورتيکه يک رقم دارای مقدار يک باشد ، از معادل ارزش مکانی آن ( توان های متفاوت دو ) استفاده می گردد.  شکل زير يک عدد هشت بيتی و ارزش مکانی هر رقم با توجه به موقعيت آن در عدد باينری را نشان می دهد .

مثلا" ، عدد هشت بيتی 01000011 ،  معادل 67 ( 1 + 2 + 64 ) می باشد . حداکثر عددی را که می توان توسط هشت بيت نشان داد ( 11111111 ) ، 255 است ( 1+2+4+8+16+32+64+128) .

تبديل از دهدهی به باينری برای تبديل يک عدد دهدهی  به باينری ، عدد دهدهی  را بمنظور آگاهی از وجود توان های متفاوت دو و از بيت با ارزش بالا ، آناليز می نمائيم . از بيت با ارزش بالاتر شروع می کنيم ( 128 ) ،در صورتيکه مقدار مربوط در عدد دهدهی موجود باشد ، بيت مورد نظر در آن موقعيت معادل يک در نظر گرفته خواهد شد . مثلا" عدد 211 شامل حاصل جمع اعداد 128 ، 64 ، 16 و 2 است ، بنابراين شکل باينری آن بصورت 11010011 خواهد بود .

آدرس های IP در IP Headerآدرس های IP استفاده شده در IP Header  ، شامل فيلدهای مربوط به آدرس مبداء و مقصد می باشد :

•  فيلد آدرس مبداء IP Header ، همواره يک آدرس از نوع Unicast  و يا آدرس خاصی  بصورت   IP:  0.0.0.0 است . آدرس نامشخص IP 0.0.0.0  ، صرفا" زمانی که گره مربوطه  با يک آدرس IP پيکربندی نشده باشد و گره در تلاش برای بدست آوردن يک آدرس از طريق يک پروتکل پيکربندی نظير DHCP)Dynamic Host Configuration Protocol) باشد ، استفاده می گردد .

• فيلد آدرس مقصد IP Header، يک آدرس Unicast و يا يک آدرس از نوع  Broadcast می باشد .

آدرس های IP ازنوع Unicastهر اينترفيس شبکه که TCP/IP در ارتباط با آن فعا ل شده باشد، می بايست دارای يک آدرس IP منحصربفرد،  منطقی و  Unicast باشد .آدرس منحصربفرد Unicast ، بمنزله  يک آدرس منطقی خواهد بود. چراکه   آدرس فوق در لايه اينترنت بوده که هيچگونه ارتباط مستقيمی با آدرس استفاده شده در لايه اينترفيس شبکه ندارد . مثلا" آدرس IP  نسبت داده شده به يک ميزبان ( host) بر روی يک شبکه اترنت ، هيچگونه ارتباطی با آدرس MAC چهل و هشت بيتی استفاده شده توسط آداپتور شبکه اترنت ندارد.
آدرس IP از نوع Unicast ، يک آدرس منحصر بفرد برای گره های موجود در يک شبکه مبتنی بر پروتکل TCP/IP  بوده و از دو بخش  مشخصه شبکه ( network ID ) و مشخصه ميزبان ( host ID ) ، تشکيل می گردد .

• مشخصه شبکه ( network ID )  و يا آدرس شبکه ،  گره هائی را که بر روی شبکه منطقی يکسانی قرار دارند ، مشخص می نمايد . در اکثر موارد،  يک شبکه منطقی مشابه يک سگمنت فيزيکی شبکه بوده که محدوده های مرزی آن توسط آدرس IP روترها  تعريف می گردد . در برخی موارد ، چندين شبکه منطقی بر روی شبکه فيزيکی يکسانی وجود داشته که از روشی با نام Multinetting استفاده می نمايند. تمامی گره ها در يک شبکه منطقی يکسان ، مشخصه شبکه ( Network ID ) يکسانی را به اشتراک می گذارند . در صورتيکه تمامی گره ها بر روی يک شبکه منطقی يکسان  ، بدرستی  پيکربندی نگردند (عدم لحاظ نمودن مشخصه شبکه يکسان)  ، عمليات روتينگ و عرضه بسته های اطلاعاتی با مشکل مواجه خواهد شد . مشخصه شبکه ، می بايست منحصر بفرد در نظر گرفته شود.

• مشخصه ميزبان ( host ID )  و يا آدرس ميزبان ، يک گره موجود در شبکه را مشخص می نمايد . يک گره می تواند يک روتر و يا يک ميزبان ( يک ايستگاه کاری ، سرويس دهنده و يا ساير سيستم های مبتنی بر TCP/IP ) باشد . مشخصه ميزبان ، می بايست در هر سگمنت شبکه منحصر بفرد باشد .

شکل زير ، نمونه ای  از يک آدرس IP  بهمراه مشخصه های  شبکه و ميزبان را نشان می دهد :

کلاس های آدرس دهی IP در ابتدا لازم است به اين نکنه اشاره گردد که شبکه های مدرن ، مبتنی بر کلاس های آدرس اينترنت نمی باشد . با توجه به رشد سريع اينترنت ، ساختار اوليه ارائه شده مبتنی بر کلاس ، شرايط لازم بمنظور گسترش و  پاسخگوئی به يک شبکه گسترده جهانی را دارا نمی باشد. مثلا" در صورتيکه همچنان از آدرس دهی مبتنی بر کلاس ، استفاده شود، می بايست صدها و يا هزاران روتر در جداول روتينگ مربوط به روترهای ستون فقرات اينترنت وجود داشته باشد . بمنظور پيشگيری و ممانعت از اين موضوع ، آدرس دهی در اينترنت مدرن بصورت Classless خواهد بود. عليرغم موارد فوق ، آشنائی و آگاهی  لازم در خصوص کلاس های آدرس دهی ، يکی از عناصر مهم در زمينه شناخت آدرس دهی IP محسوب می گردد.
RFC 791  ، آدرس های IP  از نوع Unicast را کلاس های آدرس دهی خاصی تعريف می نمايد که از آنان بمنظور ايجاد شبکه ها با ابعاد و اندازه های متفاوت استفاده می گردد( توانائی تعريف مناسب شبکه ها )  . اهداف اوليه طراحی کلاس های آدرس دهی ،  نيل به خواسته های زير بود :

• ايجاد تعدادی اندک از شبکه های وسيع  ( شبکه هائی با تعداد زيادی از گره ها )

• ايجاد تعدادی متوسط از شبکه هائی با ابعاد متوسط ( نه خيلی زياد و نه خيلی کم )

• ايجاد تعدادی زياد از شبکه های کوچک

برای تامين اهداف فوق ، کلاس های متفاوت آدرس دهی ايجاد گرديد . بدين ترتيب،  زير شاخه( نوع ) يک آدرس سی و دو بيتی IP از طريق تنظيم بيت های با ارزش بالا مشخص و ساير بيت های باقيمانده به دو بخش مشخصه شبکه و مشخصه ميزبان  ، تقسيم می گردند . کلاس A آدرس های کلاس A ، برای شبکه هائی که دارای تعداد بسيار زيادی ميزبان می باشند،  طراحی شده است ( ايجاد تعدادی اندک از شبکه هائی که دارای ميزبانان زيادی می باشند ) . بيت با ارزش بالا مقدار صفر را دارا خواهد بود . اولين گروه هشتگانه ( اولين octet ) ، بعنوان مشخصه شبکه و آخرين بيست و چهار بيت (  سه octet بعد) بعنوان مشخصه ميزبان تعريف می گردد . شکل زير ساختار آدرس های کلاس A را نشان می دهد .

کلاس B آدرس های کلاس B ، برای شبکه هائی با ابعاد متوسط که دارای تعداد متوسطی ( نه خيلی زياد و نه خيلی کم ) از ميزبانان می باشند ، طراحی شده است ( ايجاد تعدادی متوسط از شبکه هائی که دارای ميزبانان متوسطی می باشند ). دو بيت با ارزش بالا ، دارای مقدار 10 می باشد . اولين شانزده بيت ( دو octet  اوليه ) بعنوان مشخصه شبکه و آخرين شانزده بيت ( دو octet آخر) بعنوان مشخصه ميزبان در نظر گرفته می شوند. شکل زير ساختار آدرس های کلاس B را نشان می دهد .

کلاس C آدرس های کلاس C برای شبکه های کوچک که دارای تعداد اندکی از ميزبانان می باشند ، طراحی شده است .( ايجاد تعدادی زيادی از شبکه هائی که دارای ميزبانان اندکی می باشند) . سه بيت با ارزش بالا  ، دارای مقدار 110 می باشد . اولين بيست و چهار بيت ( سه octet اوليه ) بعنوان مشخصه شبکه و هشت بيت آخر ( آخرين Octet ) بعنوان مشخصه ميزبان در نظر گرفته می شوند. شکل زير ساختار آدرس های کلاس C را نشان می دهد .

کلاس های آدرس دهی اضافه  : علاوه بر کلاس های آدرس دهی B ,A و C ، با توجه به ضرورت های مربوطه کلاس D و E ، نيز تعريف شده اند .
کلاس D  : آدرس های کلاس D بمنظور Multicast  طراحی شده اند . چهار بيت با ارزش بالا، دارای مقدار 1110 می باشد. بيست و هشت و بيت بعد بمنظور آدرس های multicast  در نظر گرفته شده است . 
کلاس E  : آدرس های کلاس E ، آدرس های رزو شده برای استفاده آتی می باشند . پنج بيت با ارزش بالا، دارای مقدار 11110 می باشد .

قوانين مشخصه شبکه ( Network ID) در زمان استفاده از مشخصه شبکه ،  قوانين زير رعايت می گردد: 

• مشخصه شبکه نمی تواند با 127 بعنوان اولين Octet آغاز گردد . تمامی آدرس های IP:  127.x.x.x  ،  بعنوان آدرس های Loopback رزو شده می باشند .

• تمامی بيت های مشخصه شبکه ، نمی تواند ارزش يک را داشته باشد. مشخصه های شبکه که مقدار تمامی بيت های آن يک است ، بمنظور آدرس های Broadcast رزو شده اند .

• تمامی بيت های مشخصه شبکه ، نمی تواند ارزش صفر را داشته باشد. مشخصه های شبکه که مقدار تمامی بيت های آن صفر است ، يک ميزبان بر روی شبکه محلی را مشخص می نمايند.

• مشخصه شبکه در شبکه های مبتنی بر IP عمومی ، می بايست منحصربفرد باشد .

جدول زير محدوده  کلاس های آدرس دهی برای مشخصه شبکه را نشان می دهد.

IP مربوط به مشخصه های شبکه ، حتی اگر بصورت اعداد دهدهی که توسط نقطه از يکديگر جدا شده اند ، ارائه گردد ، بمنزله  آدرس های IP نسبت داده شده به اينترفيس های شبکه در نظر گرفته نخواهد شد . IP مشخصه شبکه ، آدرس شبکه ای است که برای تمامی اينترفيس های شبکه متصل شده به يک شبکه منطقی يکسان ، مشترک خواهد بود .

قوانين مشخصه های ميزبان  (Host ID)در زمان استفاده از  مشخصه ميزبان  ، قوانين زير رعايت می گردد :

• تمامی بيت ها ی مشخصه ميزبان ، نمی تواند ارزش يک را داشته باشد . مشخصه های ميزبان که مقدار تمامی بيت های آن يک است ، برای آدرس های Broadcast رزو شده اند .

• تمامی بيت های مشخصه ميزبان ، نمی تواند ارزش صفر را داشته باشد.مشخصه های ميزبان که مقدار تمامی بيت های آن صفر است ، برای ارائه IP مربوط به مشخصه های شبکه ، رزو شده اند .

• مشخصه ميزبان می بايست در شبکه، منحصر بفرد باشد .

جدول زير محدوده  کلاس های آدرس دهی برای مشخصه ميزبان  را نشان می دهد.

در بخش دوم اين مقاله به بررسی  Subnets و Subnet Mask  ، خواهيم پرداخت .