معرفی:

بحث IP addressing اطلاعات پایه ای را برای نیاز شما به کانفیگ کردن روتر و IP دادن به کامپیوترها فراهم میکند. از قبیل اینکه چطور IP ها شکسته میشوند و subnetting چیست و به چه صورت کار میکند.

IP Address به عنوان یک شناسه در شبکه استفاده میگردد. به عنوان مثال vatani hamidreza اسم یک شخص است که در یک سازمان حضور دارد و وقتی بسته ای برای وی به سازمان ارسال شود، از روی اسم او مشخص میشود که بسته متعلق به چه کسی است.

 

الزامات:

شرکت سیسکو به شما پیشنهاد میکند که برای بحث IP اطلاعات کافی در مورد اعداد binary و decimal داشته باشید.

 

اطلاعات پایه:

address: یک ID منحصر به فرد است که به یک کامپیوتر و یا یک اینترفیس از یک شبکه داده میشود.

subnet: یک بخشی از شبکه که دارای IP های هم رنج است.

subnet mask: یک ترکیب ۳۲ بیتی است که توصیف میکند کدام بخش از آدرس اشاره میکند به subnet و کدام بخش ار آدرس اشاره میکند به host.

interface: یک ارتباط شبکه ای ( بین سوئیچ و کامپیوتر و یا بین دو سوئیچ و یا … ) است.

 

درک آدرس های IP :

IP Address یک آدرس است که برای شناسایی یک دیوایس یا کامپیوتر یا اینترفیس منحصر به فرد در شبکه مورد استفاده قرار میگیرد.این آدرس یک آدرس ۳۲ بیتی است که میتواند تقسیم شود به یک بخش network و یک بخش host. منظور از بخش network به طور مثال سازمان است و منظور از بخش host کامپیوتر های آن سازمان است. host هایی که داخل یک شبکه قرار ندارند قسمت network متفاوتی دارند. به عنوان مثال:

 

در جدول فوق بخش (network(vatani به ما نشان میدهد که تمامی host ها (اسامی کوچک) ، عضو یک خانواده اند (در یک network قرار دارند) ولی در جدول زیر:

 

 

می بینید که این دو فرد عضو یک خانواده (network) نیستند چون به عبارتی بخش network متفاوتی دارند.

۳۲ بیت IP address تقسیم میشوند به ۴ بخش که هر بخش ۸ بیت دارد. به هرکدام از بخش ها یک اکتد (octed) گفته میشود. پس هر IP address دارای ۴ اکتد ۸ بیتی است که جمعا میشود ۳۲ بیت.

 

هر اکتد که شامل ۸ بیت است از بیت یا عدد باینری به عدد دسیمال یا دهدهی تبدیل میشود که این ۴ اکتد به وسیله نقطه یا (dot) از هم جدا شده اند. به همین دلیل IP address یک فرمت dotted decimal را ارائه میدهد. (به طور مثال ۱۷۲٫۱۶٫۸۱٫۱۰۰) مقدار هر اکتد باید بین ۰ تا ۲۵۵ یا از وجه باینری بین  ۰۰۰۰۰۰۰۰ – ۱۱۱۱۱۱۱۱ باشد.(زیرا هر اکتد از ۸ بیت تشکیل شده است و هر بیت یا میتواند ۰ باشد و یا ۱ ، پس اگر کل ۸ بیت را ۰ بدهیم میشود ۰۰۰۰۰۰۰۰ که به عدد دسیمال یعنی ۰ و اگر کل ۸ بیت را ۱ بدهیم میشود ۱۱۱۱۱۱۱۱ که به عدد دسیمال یعنی ۲۵۵) یعنی به هر اکتد باید اعداد بین ۰ تا ۲۵۵ داده شود و به طور مثال IP address به این مدل ۱۷۲٫۱۶٫۲۵۹٫۱۰۰ نداریم. زیرا عدد ۲۵۹ بین ۰ تا ۲۵۵ نیست.

 

در اینجا روش تبدیل اعداد باینری به دسیمال را به طور مختصر توضیح میدهم.

 

گفتیم که هر اکتد از ۸ بیت درست شده است و اگر همه بیت ها را مقدار ۱ بدهم ، سمت راست ترین بیت ارزش ۰^۲ ( دو به توان صفر) را دارد و دومین بیت از سمت راست ارزش ۱^۲ را دارد و به همین ترتیب تا بیت ۸ ام که ارزش ۷^۲ یعنی ۱۲۸ را دارد.

 

۱        ۱        ۱        ۱        ۱        ۱         ۱       ۱
۰^۲    ۱^۲    ۲^۲    ۳^۲    ۴^۲    ۵^۲    ۶^۲    ۷^۲

۱         ۲       ۴         ۸        ۱۶      ۳۲      ۶۴      ۱۲۸   (۱۲۸+۶۴+۳۲+۱۶+۸+۴+۲+۱=۲۵۵)

 

حالا در اینجا یک مدل دیگه ای را تبدیل میکنیم که همه بیت ها مقدارشان ۱ نباشد.

 

۱    ۰    ۰    ۰    ۰    ۰     ۱     ۰

۱    ۰    ۰    ۰    ۰    ۰    ۶۴    ۰  (۰+۶۴+۰+۰+۰+۰+۰+۱=۶۵)

 

و در اینجا یک مدلی از IP address نشان میدهم که شامل هر دو مدل دسیمال و باینری است.

 

۱۹           .۲۳           .۱            .۱۰

۰۰۰۰۱۰۱۰٫۰۰۰۰۰۰۰۱٫۰۰۰۱۰۱۱۱٫۰۰۰۱۰۰۱۱

 

این اکتدها میتوانند با شکسته شدن ، به تمام سازمان ها به تعداد مختلف host یا user ، آدرس بدهند.

 

در هر شبکه ۵ کلاس مختلف وجود دارد. کلاس A تا E .پس هر IP address میتواند جزو یکی از این ۵ کلاس باشد.

در اینجا ما کلاس های A تا C را مورد بررسی قرار میدهیم و از کلاس D تا E رزرو شده هستند که در آینده در مورد آنها صحبت میکنم.

 

ما در هر IP address دو بخش NET و  HOST یا NODE داریم.بخش NET ثابت است و بخش NODE یا HOST متغیر.به طور مثال تلفن های منطقه ای از تهران در یک محله چهار رقم اول آن ۲۲۵۱ است و چهار رقم بعدی آن تغییر میکند.

 

۲۲۵۱۰۲۰۱ و ۲۲۵۱۰۸۰۹ و ۲۲۵۱۹۸۹۴ و…

 

به بخش ۲۲۵۱ که ثابت است NET میگویند و به بخش دوم که تغییر میکند HOST میگویند.

کلاس های IP هم بر همین اساس تعیین میشوند به صورتی که IP کلاس A ، اکتد اول از سمت چپ یا ۸ بیت پر ارزش آن عضو NET هستند و بقیه اکتد ها عضو HOST. کلاس B دو اکتد اول از سمت چپ عضو NET هستند و دو اکتد بعدی عضو HOST. و کلاس C سه اکتد اول از سمت چپ عضو NET هستند و اکتد بعدی عضو HOST.

Figure 1 نشان میدهد که کلاس های IP چطور بخش بندی میشوند.

 

 

ما برای اینکه مشخص کنیم این IP از نوع کلاس A است، اولین بیت را صفر میکنیم که در Figure 1 نشان داده شده است.پس اگر بقیه بیت ها را صفر بگذاریم میشود ۰٫۰٫۰٫۰ و چون این IP را نمیتوان استفاده کرد از ۱ شروع میکنیم که میشود ۱٫۰٫۰٫۰ و اگر بقیه بیت ها را مقدار ۱ بدهیم میشود ۱۲۷٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵٫

 

پس نتیجه ای که میگیریم این است که اگر اکتد اول بین اعداد ۱ تا ۱۲۷ است ، آن IP از نوع کلاس A است.

 

مثال: کدام یک از IP های زیر عضو کلاس A هستند؟

1. ۱۹۲٫۱۶۸٫۲٫۵
2. ۱۲۹٫۵٫۲٫۱۰
3. ۱۰٫۱٫۱٫۲
4. ۱۷۲٫۱۶٫۱٫۲

جواب درست گزینه ۳ است زیرا اکتد اول یعنی ۱۰ بین اعداد ۱ تا ۱۲۷ است.

 

کلاس A یک اکتد عضو NET دارد و سه اکتد عضو HOST. پس ما میتوانیم مقدار آن ۳ اکتد HOST را تغییر دهیم زیرا HOST قابل تغییر است پس ما میتوانیم برابر سه اکتد یعنی ۲۴ بیت را تغییر دهیم و  ۲۴^۲ IP به ما میدهد.

پس کلاس A میتواند به ما ۲۴^۲ IP بدهد.

 

اما برای اینکه بتوانیم کلاس B را مشخص کنیم مقدار بیت اول را ۱ و بیت دوم را ۰ میگذاریم، اگر هشت بیت اکتد اول که بیت اول آن ۱ و بیت بعدی آن ۰ باشد، بقیه بیت ها را ۰ بگذاریم میشود ۱۰۰۰۰۰۰۰ که به دسیمال عدد ۱۲۸ میشود و اگر بقیه بیت ها را ۱ بگذاریم میشود ۱۰۱۱۱۱۱۱ که به دسیمال ۱۹۱ میشود.در نتیجه اگر اکتد اول بین عدد ۱۲۸ تا ۱۹۱ باشد آن IP از نوع کلاس B است.کلاس B دو اکتد اولش عضو NET هستند و دو اکتد دیگر عضو HOST. بنابراین ۱۶ بیت عضو HOST هستند و ۱۶^۲ مقدار میتوانیم بدهیم.پس ۱۶^۲ یعنی ۶۵۵۳۶ ، IP میتوانیم بدهیم.

 

در کلاس C نیز مقدار دو بیت اکتد اول را ۱ و بیت سوم را ۰ میگذاریم که نشان دهد این IP از نوع کلاس C است. بنابراین اگر بقیه بیت ها را مقدار ۰ بگذاریم میشود ۱۱۰۰۰۰۰۰ که به دسیمال میشود ۱۹۲ و اگر بقیه بیت ها را مقدار ۱ بدهیم میشود ۱۱۰۱۱۱۱۱ که به دسیمال  میشود ۲۲۳٫ پس اگر اکتد اول بین اعداد ۱۹۲ تا ۲۲۳ باشد این IP از نوع کلاس C است.در کلاس C سه اکتد اول عضو NET هستند و اکتد آخر عضو  HOST هستند و میتوان ۸ بیت را تغییر داد بنابراین میتوان ۸^۲ IP address یعنی ۲۵۶ تا IP داد.

نکته : اگر سازمانی داشتیم که میخواهیم IP اختصاص بدیم به روش زیر عمل میکنیم.

اگر تعداد حداکثر ۲۵۴ عدد کامپیوتر یا HOST داشتین از کلاس C استفاده میکنیم.

اگر تعداد بین  ۲۵۶ تا ۶۵۵۳۴ عدد کامپیوتر یا HOST داشتین از کلاس B استفاده میکنیم.

و اگر از ۶۵۵۳۴ عدد کامپیوتر یا HOST به بالا داشتین از کلاس A استفاده میکنیم.

 

مثال: کدام یک از IP های زیر کلاس B هستنذ؟

1. ۱۰٫۱۰٫۱۰٫۱
2. ۱۹۲٫۰٫۱۶٫۱
3. ۱۷۲٫۱۶٫۲٫۳
4. ۱۰۰٫۱٫۱٫۱

جواب درست گزینه ۳ میباشد زیرا اکتد اول یعنی ۱۷۲ بین اعداد ۱۲۸ تا ۱۹۱ است.

 

سوال : آیا آدرس های ۱۳۰٫۱۱٫۱۲٫۱۳ ، ۱۳۰٫۱۱٫۱۵٫۱۰ در یک شبکه قرار دارند؟

جواب : ابتدا نگاه میکنیم که این IP ها عضو چه کلاسی هستند، چون میخواهیم بخش network را از host جدا کنیم ، هردو آدرس کلاس B میباشند پس بنابر این داریم:

 

 

و چون قسمت network برابری دارند پس در یک شبکه قرار دارند.

NETWORK MASKS:

network mask به شما کمک میکند تا متوجه شوید کدام قسمت از IP برای بخش NET است و کدام قسمت از IP برای بخش HOST.

سه کلاس A,B,C دارای default mask هستند که در زیر به آنها اشاره میکنیم:

 

Class A : 255.0.0.0

Class B : 255.255.0.0

Class C : 255.255.255.0

 

در حقیقت اگر تمامی بیت های عضو NET را مقدار یک و تمامی بیت های عضو HOST را مقدار صفر بدهیم ، NETWORK MASK هر IP به دست می آید.مثلا IP CLASS A چون هشت بیت اولش عضو NET است مقدار یک و بقیه بیت ها را مقدار صفر میدهیم بنابراین ۲۵۵٫۰٫۰٫۰ به دست می آید.

در مثال زیر متوجه میشویم که به چه صورت MASK به شما کمک میکند که  ۸٫۲۰٫۱۵٫۱ عضو کلاس A است:

 

۸٫۲۰٫۱۵٫۱ =   ۰۰۰۰۱۰۰۰٫۰۰۰۱۰۱۰۰٫۰۰۰۰۱۱۱۱٫۰۰۰۰۰۰۰۱

۲۵۵٫۰٫۰٫۰ =   ۱۱۱۱۱۱۱۱٫۰۰۰۰۰۰۰۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰٫۰۰۰۰۰۰۰۰

 

 

انجام دادن subnetting :

 

عمل subnetting به شما کمک میکند تا network های کوچکتر و منطقی ایجاد کنید که وجود دارند در کلاس های A,B,C. اگر شما subnetting انجام ندهید ، مجبور به استفاده از کل کلاس های A,B,C هستید.مثلا سازمانی ۷۲ عدد کامپیوتر دارد و ما نهایتا ۱۰۰ عدد IP میخواهیم که اگر از کلاس C استفاده کنیم ، ۲۵۴ عدد  IP در اختیار داریم که ۱۵۴ عدد اضافه تر از کامپیوتر های ما است. بنابراین ما میتوانیم با subnetting تعداد کمتری IP از کلاس C در بیاریم. به بیان دیگر شیوه تقسیم یک شبکه به دو یا چند شبکه دیگر زیرشبکه‌بندی (به انگلیسی: Subnetting) می‌گویند.

 

نکته : اگر از لحاظ باینری AND یک IP با SUBNET MASK یک کامپیوتر در یک سازمان با AND  یک IP با SUBNET MASK دیگر کامپیوتر در آن سازمان یکی شود، آن دو کامپیوتر در یک شبکه و یا هم رنج هستند. به طور مثال:

 

IP COMPUTER 1 : ۱۹۲٫ ۱۶۸٫ ۲٫ ۲

subnet mask :  ۲۵۵٫ ۲۵۵٫ ۲۵۵٫  ۰

AND= ۱۹۲٫ ۱۶۸٫ ۲٫ ۰

 

IP COMPUTER 2 : ۱۹۲٫ ۱۶۸٫ ۲٫ ۱۲

subnet mask :  ۲۵۵٫  ۲۵۵٫ ۲۵۵٫ ۰

AND= ۱۹۲٫ ۱۶۸٫ ۲٫  ۰

 

چون AND دو کامپیوتر  ۱۹۲٫۱۶۸٫۲٫۰ شد و باهم یکی شد ، بنابراین این دو کامپیوتر در یک شبکه و یا هم رنج هستند.

همچنین ۱۹۲٫۱۶۸٫۲٫۰ را IP شبکه میگویند و نمیتوان این IP را به کامپیوتر و یا اینترفیسی داد.

ادامه بحث IP Addressing در بخش دوم توضیح داده خواهد شد.

 

منبع : سایت سابیو