آدرس دهی IP ( بخش اول )

بمنظور مدیریت و اشکال زدائی شبکه های مبتنی بر پروتکل TCP/IP ، می بایست شناخت مناسبی نسبت به تمامی جنبه ها ی آدرس دهی IP وجود داشته باشد. یکی از مهمترین عملیات مدیریتی در شبکه های مبتنی بر پروتکل  TCP/IP ، نسبت دهی آدرس های IP مناسب و منحصربفرد به تمامی گره های موجود در شبکه است . با اینکه مفهوم نسبت دهی آدرس IP ، ساده بنظر می آید ولی مکانیزم واقعی اختصاص آدرس IP موثر  با استفاده از Subnetting ، پیچیدگی های خاص خود را بدنبال دارد. علاوه بر موارد فوق ، ضروری است که شناخت مناسبی نسبت به جایگاه  IP Broadcast ، ترافیک multicast  و نحوه تطبیق آدرس های فوق به  آدرس های لایه اینترفیس شبکه نظیر آدرس های MAC  اترنت و  Token Ring  ، وجود داشته باشد .در مجموعه مقالاتی که در این خصوص ارائه خواهد به بررسی مفاهیم و ویژگی های آدرس دهی IP خواهیم پرداخت .

انواع آدرس های IP
آدرس IP ،  یک آدرس منطقی سی و دو بیتی است که می تواند  یکی از انواع زیر باشد : 

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

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

  • Multicast . یک آدرس IP از نوع Multicast ، آدرسی است که یک و یا چندین گره را قادر به گوش دادن به سگمنت های مشابه و یا متفاوت می نماید. آدرس های فوق ،ارتباط از نوع  "یک به  چند" (one-to-many ) را فراهم می نمایند .

نمایش آدرس IP
آدرس IP ، یک مقدار سی و دو بیتی است که کامپیوترها  با مهارت خاصی از آن بمنظور انجام عملیات خود در یک شبکه کامپیوتری مبتنی بر TCP/IP استفاده می نمایند . انسان در مقابل استفاده از یک عدد باینری سی و دو بیتی که بخاطر سپردن آن همواره مشکل خواهد بود ، از سیستم دهدهی  ، استفاده می نمایند .  ( استفاده از سیستم دهدهی  در مقابل سیستم باینری  ) . بدین دلیل برای نمایش یک آدرس IP از شکل دهدهی (  decimal ) آن استفاده می گردد.آدرس های  IP سی و دو بیتی از بیت با ارزش بالا بسمت بیت با ارزش پائین ، به چهار واحد هشت بیتی ( گروه هشتگانه )  که به هر یک از آنان  Octet  گفته می شود ، تقسیم می شوند . آدرس های IP معمولا" بصورت چهار octet  دهدهی  که توسط یک نقطه از یکدیگر جدا می گردند ، نوشته می شوند . مدل نمایشی فوق را  Dotted Decimal  می گویند . مثلا" آدرس IP :   00001010000000011111000101000011، پس از تقسیم به چهار Octet ( گروه هشتگانه )  ، بصورت زیر نمایش داده می شود:

00001010  00000001  11110001  01000011

هر Octet ( گروه هشتگانه )  در ادامه به یک عدد دهدهی  تبدیل و پس از جداسازی آنان توسط نفطه از یکدیگر بصورت زیر نمایش داده می شوند :

10.1.241.67

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

تبدیل از باینری به دهدهی
بمنظور تبدیل یک عدد باینری به معادل دهدهی ، باتوجه به ارزش مکانی هر رقم از  توان های متفاوت دو استفاده می گردد .در چنین حالتی در صورتیکه یک رقم دارای مقدار یک باشد ، از معادل ارزش مکانی آن ( توان های متفاوت دو ) استفاده می گردد.  شکل زیر یک عدد هشت بیتی و ارزش مکانی هر رقم با توجه به موقعیت آن در عدد باینری را نشان می دهد .

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

تبدیل از دهدهی به باینری
برای تبدیل یک عدد دهدهی  به باینری ، عدد دهدهی  را بمنظور آگاهی از وجود توان های متفاوت دو و از بیت با ارزش بالا ، آنالیز می نمائیم . از بیت با ارزش بالاتر شروع می کنیم ( 128 ) ،در صورتیکه مقدار مربوط در عدد دهدهی موجود باشد ، بیت مورد نظر در آن موقعیت معادل یک در نظر گرفته خواهد شد . مثلا" عدد 211 شامل حاصل جمع اعداد 128 ، 64 ، 16 و 2 است ، بنابراین شکل باینری آن بصورت 11010011 خواهد بود .

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

  •  فیلد آدرس مبداء IP Header ، همواره یک آدرس از نوع Unicast  و یا آدرس خاصی  بصورت   IP:  0.0.0.0 است . آدرس نامشخص IP 0.0.0.0  ، صرفا" زمانی که گره مربوطه  با یک آدرس IP پیکربندی نشده باشد و گره در تلاش برای بدست آوردن یک آدرس از طریق یک پروتکل پیکربندی نظیر DHCP)Dynamic Host Configuration Protocol) باشد ، استفاده می گردد .

  • فیلد آدرس مقصد IP Header، یک آدرس Unicast و یا یک آدرس از نوع  Broadcast می باشد .

آدرس های IP ازنوع Unicast
هر اینترفیس شبکه که TCP/IP در ارتباط با آن فعا ل شده باشد، می بایست دارای یک آدرس IP منحصربفرد،  منطقی و  Unicast باشد .آدرس منحصربفرد Unicast ، بمنزله  یک آدرس منطقی خواهد بود. چراکه   آدرس فوق در لایه اینترنت بوده که هیچگونه ارتباط مستقیمی با آدرس استفاده شده در لایه اینترفیس شبکه ندارد . مثلا" آدرس IP  نسبت داده شده به یک میزبان ( host) بر روی یک شبکه اترنت ، هیچگونه ارتباطی با آدرس MAC چهل و هشت بیتی استفاده شده توسط آداپتور شبکه اترنت ندارد.
آدرس IP از نوع Unicast ، یک آدرس منحصر بفرد برای گره های موجود در یک شبکه مبتنی بر پروتکل TCP/IP  بوده و از دو بخش  مشخصه شبکه ( network ID ) و مشخصه میزبان ( host ID ) ، تشکیل می گردد .

  • مشخصه شبکه ( network ID )  و یا آدرس شبکه ،  گره هائی را که بر روی شبکه منطقی یکسانی قرار دارند ، مشخص می نماید . در اکثر موارد،  یک شبکه منطقی مشابه یک سگمنت فیزیکی شبکه بوده که محدوده های مرزی آن توسط آدرس IP روترها  تعریف می گردد . در برخی موارد ، چندین شبکه منطقی بر روی شبکه فیزیکی یکسانی وجود داشته که از روشی با نام Multinetting استفاده می نمایند. تمامی گره ها در یک شبکه منطقی یکسان ، مشخصه شبکه ( Network ID ) یکسانی را به اشتراک می گذارند . در صورتیکه تمامی گره ها بر روی یک شبکه منطقی یکسان  ، بدرستی  پیکربندی نگردند (عدم لحاظ نمودن مشخصه شبکه یکسان)  ، عملیات روتینگ و عرضه بسته های اطلاعاتی با مشکل مواجه خواهد شد . مشخصه شبکه ، می بایست منحصر بفرد در نظر گرفته شود.

  • مشخصه میزبان ( host ID )  و یا آدرس میزبان ، یک گره موجود در شبکه را مشخص می نماید . یک گره می تواند یک روتر و یا یک میزبان ( یک ایستگاه کاری ، سرویس دهنده و یا سایر سیستم های مبتنی بر TCP/IP ) باشد . مشخصه میزبان ، می بایست در هر سگمنت شبکه منحصر بفرد باشد .

شکل زیر ، نمونه ای  از یک آدرس IP  بهمراه مشخصه های  شبکه و میزبان را نشان می دهد :

کلاس های آدرس دهی IP
در ابتدا لازم است به این نکنه اشاره گردد که شبکه های مدرن ، مبتنی بر کلاس های آدرس اینترنت نمی باشد . با توجه به رشد سریع اینترنت ، ساختار اولیه ارائه شده مبتنی بر کلاس ، شرایط لازم بمنظور گسترش و  پاسخگوئی به یک شبکه گسترده جهانی را دارا نمی باشد. مثلا" در صورتیکه همچنان از آدرس دهی مبتنی بر کلاس ، استفاده شود، می بایست صدها و یا هزاران روتر در جداول روتینگ مربوط به روترهای ستون فقرات اینترنت وجود داشته باشد . بمنظور پیشگیری و ممانعت از این موضوع ، آدرس دهی در اینترنت مدرن بصورت Classless خواهد بود. علیرغم موارد فوق ، آشنائی و آگاهی  لازم در خصوص کلاس های آدرس دهی ، یکی از عناصر مهم در زمینه شناخت آدرس دهی IP محسوب می گردد.
RFC 791
 ، آدرس های IP  از نوع Unicast را کلاس های آدرس دهی خاصی تعریف می نماید که از آنان بمنظور ایجاد شبکه ها با ابعاد و اندازه های متفاوت استفاده می گردد( توانائی تعریف مناسب شبکه ها )  . اهداف اولیه طراحی کلاس های آدرس دهی ،  نیل به خواسته های زیر بود :

  • ایجاد تعدادی اندک از شبکه های وسیع  ( شبکه هائی با تعداد زیادی از گره ها )

  • ایجاد تعدادی متوسط از شبکه هائی با ابعاد متوسط ( نه خیلی زیاد و نه خیلی کم )

  • ایجاد تعدادی زیاد از شبکه های کوچک

برای تامین اهداف فوق ، کلاس های متفاوت آدرس دهی ایجاد گردید . بدین ترتیب،  زیر شاخه( نوع ) یک آدرس سی و دو بیتی IP از طریق تنظیم بیت های با ارزش بالا مشخص و سایر بیت های باقیمانده به دو بخش مشخصه شبکه و مشخصه میزبان  ، تقسیم می گردند .
کلاس A
آدرس های کلاس A ، برای شبکه هائی که دارای تعداد بسیار زیادی میزبان می باشند،  طراحی شده است ( ایجاد تعدادی اندک از شبکه هائی که دارای میزبانان زیادی می باشند ) . بیت با ارزش بالا مقدار صفر را دارا خواهد بود . اولین گروه هشتگانه ( اولین octet ) ، بعنوان مشخصه شبکه و آخرین بیست و چهار بیت (  سه octet بعد) بعنوان مشخصه میزبان تعریف می گردد . شکل زیر 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 خیلی زیاد و نه خیلی کم ) از میزبانان می باشند ، طراحی شده است ( ایجاد تعدادی متوسط از شبکه هائی که دارای میزبانان متوسطی می باشند ). دو بیت با ارزش بالا ، دارای مقدار 10 می باشد . اولین شانزده بیت ( دو octet  اولیه ) بعنوان مشخصه شبکه و آخرین شانزده بیت ( دو octet آخر) بعنوان مشخصه میزبان در نظر گرفته می شوند. شکل زیر ساختار آدرس های کلاس B را نشان می دهد .

کلاس C
آدرس های کلاس C برای شبکه های کوچک که دارای تعداد اندکی از میزبانان می باشند ، طراحی شده است .( ایجاد تعدادی زیادی از شبکه هائی که دارای میزبانان اندکی می باشند) . سه بیت با ارزش بالا  ، دارای مقدار 110 می باشد . اولین بیست و چهار بیت ( سه octet اولیه ) بعنوان مشخصه شبکه و هشت بیت آخر ( آخرین Octet ) بعنوان مشخصه میزبان در نظر گرفته می شوند. شکل زیر 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 ، نیز تعریف شده اند .
کلاس D  : آدرس های کلاس D بمنظور Multicast  طراحی شده اند . چهار بیت با ارزش بالا، دارای مقدار 1110 می باشد. بیست و هشت و بیت 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 بیت با ارزش بالا، دارای مقدار 11110 می باشد .

قوانین مشخصه شبکه ( Network ID)
در زمان استفاده از مشخصه شبکه ،  قوانین زیر رعایت می گردد: 

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

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

  • تمامی بیت های مشخصه شبکه ، نمی تواند ارزش صفر را داشته باشد. مشخصه های شبکه که مقدار تمامی بیت های آن صفر است ، یک میزبان بر روی شبکه محلی را مشخص می نمایند.

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

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

تعداد شبکه ها

آخرین مشخصه شبکه

اولین مشخصه شبکه

کلاس

126126.0.0.01.0.0.0

A

16,384191.255.0.0128.0.0.0

B

2,097,152223.255.255.0192.0.0.0

C

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

قوانین مشخصه های میزبان  (Host ID)
در زمان استفاده از  مشخصه میزبان  ، قوانین زیر رعایت می گردد :

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

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

  • مشخصه میزبان می بایست در شبکه، منحصر بفرد باشد .

جدول زیر محدوده  کلاس های آدرس دهی برای مشخصه میزبان  را نشان می دهد.

تعداد میزبانان 

آخرین مشخصه میزبان 

اولین مشخصه میزبان 

کلاس

16,777,214w.255.255.254w.0.0.1

A

65,534w.x.255.254w.x.0.1

B

254 w.x.y.254w.x.y.1

C

در بخش دوم این مقاله به بررسی  Subnets و Subnet Mask  ، خواهیم پرداخت .

  
نویسنده : ali gooliof ; ساعت ۱٢:٥٢ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/٢/٢
تگ ها :