آدرس IP چیست؟ بررسی ساختار IP + مفاهیم Subnetting و Supernetting

IP Address چیست؟ Subnetting چیست؟ Supernetting چیست؟ ساختار باینتری در آدرس آیپی چگونه است؟ IP Address به عنوان یک شناسه در شبکه ها استفاده می شود که نماینگر یک نود و یا آدرس در شبکه می باشد. IP Address ،آدرس Logical لایه Network در مدل OSI است.IP Address ها در حالت دسیمال به 4 بخش تقسیم می شوند که هرکدام با یک نقطه از هم جدا شده که با نام Octet معرفی می شود

که می تواند اعدادی در بازه 0 تا 255 را به خود اختصاص دهدبه عنوان مثال 172.16.10.5 یک آدرس IP می باشد . عدد باینری مربوط به 255 برابر است با 11111111 و عدد باینری مربوط به صفر برابر است با 00000000 IP Address به صورت یک عدد باینری 32 بیتی (4 بایتی) هستند که هر 8 بیت (1 بایت) توسط یک نقطه از هم جدا می شود .به عنوان مثال :

10101100.00010000.00001010.00000101

که نشانگر یک IP Address می باشد.هر IP Address از دوبخش Network و Host تشکیل شده است.در اینجا تمام آدرس هایی که قسمت Network یکسانی داشته باشند عضو یک خانواده یا شبکه می باشند.بخش Host شامل تمام اعضای خانواده یا آن شبکه می باشند . هر چه قسمت Host بزرگتر باشد تعداد اعضای آن خانواده یا شبکه(تعداد آدرس های IP) بیشتر می باشد.

انواع کلاس های IP Address ها

برای اینکه بفهمیم دو IP Address با هم در یک شبکه هستند باید آنها را باهم مقایسه کنیم ، بطور مثال دو آدرس 225.40.22.10 و آدرس 225.40.21.25 در یک شبکه قرار دارند ؟ خوب نوع کلاس این آدرس ها Class C می باشد.

-------------------------------------------------

برای دسترسی به مجموعه بهترین دوره های آموزش شبکه های کامپیوتری ( مبانی شبکه ، نتورک پلاس ، مانیتورینگ و ... ) مقدماتی تا پیشرفته با ارائه گواهینامه و فیلم رایگان همین الان کلیک کن

--------------------------------------------------

همانگونه که مشاهد می کنید قسمت Network این آدرس ها با هم برابر نیست پس در یک شبکه نیستند.

تبدیل اعداد دسیمال به باینری

هر کدام از این بیت ها می توانند صفر یا یک باشند. مثلا برای نمایش عدد 4 حاصل به شکل زیر خواهد شد

و برای نمایش عدد 10 حاصل به شکل زیر خواهد شد

برای مثال شیوه تبدل عدد 213 را به باینری به شکل زیر انجام می نماییم.برای اینکار باید ببینیم که مقدار عددی 128 در 213 وجود دارد یا خیر و سپس بیت های بعدی را چک می نماییم.

و نهایتا عدد باینری آن 11010101 خواهدشد.

در ادامه قسمت اول دنباله بحث مقوله IP Address را مورد بررسی قرار می دهیم . در هر شبکه یا خانواده از IP ها دو آدرس خاص وجود دارد. Network ID که معرف آن شبکه می باشد و Broadcast Address که نماینگرتمام نود ها یا آدرس های آن شبکه می باشد.برای بدست آوردن قسمت NetID یک IP Address به شیوه زیر عمل می کنیم .ابتدا دوقسمت Network و Host را مشخص می نماییم.

و برای بدست آوردن Broadcast Address به شیوه زیر عمل می کنیم.ابتدا دو قسمت Network و Host را مشخص می نماییم.

بعنوان مثال برای تحلیل آدرس 71.35.50.60 به شیوه زیر عمل می کنیم . ابتدا کلاس ip را مشخص می کنیم

مقدارباینری آن هم به شکل زیر خواهد شد

بدست آوردن NetID به شیوه زیر عمل می کنیم

NetID این شبکه برابر است با 70.0.0.0

برای بدست آوردن Broadcast Address به شیوه زیر عمل می کنیم

Broadcast Address این شبکه برابر است با 70.255.255.255

طریقه بدست آوردن اولین آدرس قابل استفاده First IP Address در شبکه 70.35.50.60

با توجه به اینکه NetID آدرس شروع شبکه می باشد ، اما می دانیم که یک آدرس معتبر جهت استفاده و تنظیم روی کلاینت ها نمی باشد .بنابر این یک بیت بالای NetID برابر با اولین آدرس IP معتبر در شبکه می شود

First Ip Address : 70.0.0.1

طریقه بدست آوردن آخرین آدرس قابل استفاده Last IP Address در شبکه 70.35.50.60

با توجه به اینکه Broadcast Address آخرین آدرس شبکه می باشد ،اما می دانیم که یک آدرس معتبر جهت استفاده و تنظیم روی کلاینت ها نمی باشد بنابراین یک بیت کمتر از Broadcast Addressبرابر با آخرین آدرس IP معتبر در شبکه می شود .

Last Ip Address : 70.255.255.254

طریقه بدست آوردن تعداد IP های قابل استفاده در شبکه 70.35.50.60 (Number of Available IP Address)

می دانیم که تعداد IP های قابل استفاده در شبکه به تعداد بیت های قسمت Host بستگی دارد هرچه تعداد بیت ها بیشتر باشد تعداد IP ها قابل استفاده بیشتر می شود.

با توجه به اینکه تعداد بیت های قسمت Host 24 می باشد عدد دو را به توان 24 رسانده و از عدد دو کم می کنیم . کم کردن از عدد دو بخاطر دو IP Address غیر قابل استفاده در هر شبکه می باشد(NetID- Broadcast Address)

تعداد IP Address قابل استفاده از طریق فرمول زیر محاسبه و معلوم گردید.

214 777 16 =2 - 24^2

در ادامه قسمت دوم دنباله بحث مقوله IP Address را مورد بررسی قرار می دهیم.

Subnet mask چیست؟

Subnet mask مفهومی است که در کنار IP ها استفاده می شود و نماینگر این هست که تا کدام Octet مربوط به قسمت Network وHost می باشد.حالا طریقه این که یک کامپیوتر چگونه Subnet mask را محاسبه می کند و با استفاده از Subnet mask چگونه تشخیص می دهد که IP ها در یک شبکه هستند یا خیر را بیان می نماییم.برای بدست آوردن Subnet mask تمام بیت های قسمت Network را یک کنیم و تمام بیت های قسمت Host را صفر کنیم

برای بدست آوردن Subnet mask نیاز به استفاده از عمل Boolean AND داریم

یک کامپیوتر برای تشخیص اینکه آدرسIP وSubnet maskخودش با آدرس IP و Subnet mask یک کامپیوتر دیگردر یک شبکه هستند یا نه به شکل زیر عمل می کنند.

Subnet mask 1 And IP Address1 = Result 1
Subnet mask 2 And IP Address2 = Result 2

حالا اگر هر دونتیجه برابر هم باشد که در یک شبکه قرار دارند در غیر اینصورت شبکه های انها متفاوت می باشد. برای مثال بررسی می کنیم که ایا دو آدرس 60.24.35.1 و 60.25.55.2 در یک شبکه قرار دارند یا خیر ؟

پس از مقایسه و بررسی نتیجه مانند شکل زیر خواهد شد

بنابراین با توجه به آشنایی با شیوه محاسبه یک کامپیوتر نتیجه می گیریم که این دو آدرس در یک شبکه قرار دارند .در ابتدا دسته بندی ip با نام های Public،Private وجود نداشت و تمام آدرس های ip موجود در بازه بین 0.0.0.0 تا 255.255.255.255 قابل استفاده برای همه بودند.

سازمان هایی با نام های ICANN ،IANA بعدها درحوزه شبکه معرفی شدند که از جمله وظایف مهم آنها مسئولیت هماهنگی جهت بررسی یکتا بودن سیستم شناسه های اینترنتی(عدم duplicate) و تضمین عملکرد با ثبات و امن انها هست به بیانی دیگر مسئولیت نگه داری و تعمیر پایگاه داده های منحصر به فرد را، که در فضای اینترنت قرار دارند بر عهده دارد .

تا به وسیله ان از امنیت و پایداری شبکه اطمینان حاصل گردد.این شرکت همچنین وظیفه مدیریت فضای نام‌های دامنه‌ی سطح بالا (Root Zone DNS) ، معرفی پسوند های جدید دامنه (TLDs)، مدیریت و توسعه سیستم DNS سرور ها و تخصیص بلوک‌های آدرس به ثبت‌کننده‌های منطقه‌ای اینترنت از جهت ثبت شناسه‌های IP ... را نیز برعهده دارد.

آدرس های Private یا unregister یا Invalid بخشی از محدوده کل IP آدرس هایی بودن که به سازمان ها برای استفاده درون سازمانی بصورت رایگان تعلق می گرفت مزیت این آدرس ها عدم نیاز به سازمان های ICANN ،IANA برای جلوگیری از Duplicate دادن ip ها بود و عیب آن عدم قابلیت مسیریابی توسط این IP ها در خارج از شبکه درون سازمانی و در بستر اینترنت بود.

به سایر Ip های باقیمانده که قابلیت مسیریابی در اینترنت را داشتند و تحت نظارت سازمان های ICANN ،IANA بودند ip های public یا register و یا valid می گفتند که دارای هزینه نیز بودند.در مورد IP های Private باید بدانیم که آنها در یک رنج خاصی تعریف شده هستند و بقیه آدرس ها به غیر از رنج IP های زیر ،آدرس های Public را تشکیل خواهند داد .

در زیر محدوده ای از IP ها را می بینیم که برای استفاده های خاصی انتخاب شده هستند و در شبکه مجاز به استفاده نمی باشند.

باتوجه به مباحث رنج ipهای بخش Private اگر نیاز به تعداد 1000 شبعه با رنج ip متفاوت داشته باشیم می بینیم که هیچکدام از آن دسته بندی ها پاسخگوی نیاز ما نخواهد بود .در اینجا با مفهومی به اسم Subnetting اشنا می شویم.براساس نوع نیازی که داریم مجموعه بزرگی از ip ها رو به بخش های کوچکتر یا اصطلاحا زیر شبکه ها تقسیم بندی می کنیم.

اگر تعداد Subnet مورد نیاز مطرح باشد از فرمول زیر محاسبه می گردد

اینکار را با افزایش بیت های فضای Network و کاهش بیت های فضای host انجام میگیرد.N تعداد بیت هایی هست که باید از سمت راست Host قرض بگیریم و به Network اضافه کنیم.

اگر تعداد IP های مورد نیاز مطرح باشد از فرمول زیر محاسبه می گردد.

h تعداد بیت هایی است که از سمت چپ بخش Host می شماریم تا تعداد بیت هایی را که باید قرض بگیریم مشخص نماییم.

طریقه تبدیل شبکه 10.0.0.0 به 7 زیر شبکه بصورت زیر خواهد بود.

برای تبدیل به 7 زیر شبکه از فرمول زیر استفاده می کردیم

برای اینکار ما باید به اندزه 3 بیت از سمت Network به سمت Host به جلو برویم.

با توجه به اینکه Subnet mask برای ما مرز بین Networkو Host را مشخص می نماید میتوانیم به شیوه زیر هم Subnet mask جدید را نمایش دهیم.

11 تعداد بیت های هست که در سمت Network ما موجود می باشد.

برای بدست آوردن شبکه ها مجزا باید حالات مختلف سه بیت را بررسی نماییم.

خوب ملاحضه می کنید که 7 شبکه مجزا و قابل استفاده بدست آوردیم.

شبکه 172.64.0.0 را می خواهیم طوری Subnet کنیم که در هر شبکه 270آدرس IP قابل استفاده وجود داشته باشد.

ابتدا باید Subnet mask جدید را محاسبه کنیم .

نکته قابل توجه در مثال بالا اینکه آدرس172.64.1.024 با توجه به اینکه 24 هست آدرس NetID می باشد و غیر قابل استفاده می باشد.ولی اگر 172.64.1.0/23 باشد با توجه به اینکه بخشی از قسمت Network در قسمت Host می باشد این آدرس دیگر بعنوان NetID شناخته نمی شود و بعنوان یک آدرس IP معتبر و قابل استفاده می باشد.

در ادامه قسمت سوم دنباله بحث مقوله IP Address را مورد بررسی قرار می دهیم. در ابتدای این نکته جهت درک بهتر مطالب قبلی به تشریح یک مثال می پردازیم.آدرس 10.10.10.0/24 را به گونه ای می خواهیم تقسیم بندی کنیم که 4 شبکه با آدرس IP های قابل استفاده به شرح ذیل به ما بدهد.

1. شبکه اول 120 آدرس قابل استفاده
2. شبکه اول 62 آدرس قابل استفاده
3. شبکه اول 12 آدرس قابل استفاده
4. شبکه اول 2 آدرس قابل استفاده

روش حل قسمت یک مساله ، شبکه 10.10.10.0/24 را به گونه ای Subnet کنید که 120 آدرس قابل استفاده به ما بدهد.

پس h=7 می شود و 1 =n می شود. و Subnet mask جدید ما برابر با /25 می شود.

حالا شبکه های جدید را بدست می آوریم

دو شبکه جدید

10.10.10.0/25
10.10.10.128/25

یکی از شبکه را برای جواب مساله نگه می داریم و شبکه بعدی را برای Subnet انتخاب می کنیم ، شبکه 10.10.10.128/25 را برای بدست آوردن شبکه های بعدی انتخاب می کنیم.روش حل قسمت دوم مساله ، شبکه 10.10.10.128/25 را به گونه ای Subnet کنید که 62 آدرس قابل استفاده به ما بدهد.

پس h=6 می شود و 2=n (از 24برابر 2 می شود) می شود. و Subnet mask جدید ما برابر با 26 می شود.

دو شبکه جدید

10.10.10.128/26
10.10.10.192/26

یکی از شبکه را برای جواب مساله نگه می داریم و شبکه بعدی را برای Subnet انتخاب می کنیم ، شبکه 10.10.10.192/26 را برای بدست آوردن شبکه های بعدی انتخاب می کنیم.روش حل قسمت سوم مساله ، شبکه 10.10.10.192/26 را به گونه ای Subnet کنیدکه 12 آدرس قابل استفاده به ما بدهد.

پس h=4 می شود و4=n (از 24برابر 4 می شود) می شود. و Subnet mask جدید ما برابر با 26 می شود.

چهار شبکه جدید

10.10.10.192/28
10.10.10.208/28
10.10.10.224/28
10.10.10.240/28

یکی از شبکه را برای جواب مساله نگه می داریم و شبکه بعدی را برای Subnet انتخاب می کنیم ، شبکه 10.10.10.208/28 را برای بدست آوردن شبکه های بعدی انتخاب می کنیم.روش حل قسمت چهارم مساله ، شبکه 10.10.10.208/28 را به گونه ای Subnet کنید که 2 آدرس قابل استفاده به ما بدهد.

پس h=6 می شود و2=n (از 24 برابر 6 می شود) می شود. و Subnet mask جدید ما برابر با 26 می شود.

چهار شبکه جدید

10.10.10.208/30
10.10.10.212/30
10.10.10.216/30
10.10.10.220/30

Supernetting چیست؟

مفهومی است که در مقابل Subnetting قرار می گیرد و باعث می شود چندین رنج IP کوچکتر را به یک رنج IP بزرگترتبدیل شود. با اینکار هم حجم جداول مسیریابی کاهش می یابد و هم سرعت مسیر یابی بیشتر می شود .برای درک بهتر این موضوع در قالب یک مثال مساله را مورد بررسی قرار می دهیم . آدرس IP بیابید که نشان دهنده 4 شبکه زیر باشد؟

برای اینکار بیت های مشترک قسمت Networkرا انتخاب می کنیم

و بقیه بیت های غیر مشترک را به قسمت host هل می دهیم.

New Subnet mask: 255.128.0.0 OR /9 و در پایان به رنج IP مورد نظر می رسیم .