آشنایی با کلاس های آی پی ورژن فور (IPv4)

کلاس های آی پی ورژن فور (IPv4)

در آموزش قبلی با آی پی ورژن فور (IPv4) آشنا شدید که بیان کردیم، آی پی ورژن فور (IPv4) شامل ۴,۹۶۷,۰۰۰,۰۰۰ آدرس می شود اما این رنج را به صورت یکسان در همه شبکه ها استفاده نمی کنیم بلکه آی پی آدرس ها را به پنج دسته تقسیم بندی می کنند که به هر کدام یک کلاس می گویند. هرکدام از این کلاس ها برای یک سری مصارف خاص یا شبکه هایی با ابعاد خاص استفاده می شود.

 کلاس های آی پی ورژن فور (IPv4) از A تا E نامگذاری می‌شوند که در ادامه تفاوت آنها را بررسی می کنیم. همانطور که می دانید هر آی پی ادرس، چهار اکتت دارد و برای کلاس بندی همیشه اکتت اول از سمت چپ، معیار اصلی کلاس ها است.

کلاس A آی پی ورژن فور (IPv4)

 در کلاس A، اکتت اول از سمت چپ، بین ۱ تا ۱۲۶ است چون در این کلاس، همیشه اولین بیت از سمت چپ که معادل آن ۱۲۸ است، خاموش (برابر صفر) است. اگر تمام بیت های باقی مانده شامل ۶۴، ۳۲، ۱۶، ۸، ۴، ۲ و ۱ را در این کلاس روشن کنیم، نهایتاً تا آدرس ۱۲۷ را به ما می دهد اما خود ۱۲۷ را برای آدرس شبکه استفاده نمی‌کنیم چون آدرس ۱۲۷ در کلاس A به عنوان لوپ بک (Loopback) در شبکه مورد استفاده قرار می گیرد که به معنای بازگشت است.

کلاس های آی پی ورژن فور (IPv4) از A تا E نامگذاری می‌شوند که در ادامه تفاوت آنها را بررسی می کنیم. همانطور که می دانید هر آی پی آدرس، چهار اکتت دارد و برای کلاس بندی همیشه اکتت اول از سمت چپ، معیار اصلی کلاس ها است.

لوپ بک (Loopback) چیست؟

 در آموزش های قبلی در مبحث لایه های مدل توضیح دادیم که ارسال داده ها از لایه اپلیکیشن کم کم شروع شده و به سمت پایین می آید تا به نتورک، دیتالینک و غیره برسد و به سمت مقصد برود. در بعضی موارد ما نیاز داریم که کارت شبکه را تست کنیم یا یک سری از نرم افزارها وجود دارند که تحت شبکه کار می‌کنند ولی هنگام طراحی، قبل از اینکه بخواهند به کاربری کامل برسند یکبار باید در کامپیوتر تست شود تا از عملکرد درست آنها در شبکه اطمینان حاصل کنیم.

چون نمی توان تا قبل از اطمینان از عملکرد درست آن ها از این نرم افزارها روی شبکه استفاده کرد، آن را تا لایه نتورک می فرستند و وقتی به آنجا رسید و درست کار کرد، به حای اینکه به لایه بعدی برود، دوباره به سمت بالا برگردانده می‌شود که این کار توسط آدرس های لوپ بک (Loopback) انجام می گردد.

با استفاده از آدرس لوپ بک (Loopback) ، مقصد را به صورت آدرس ۱۲۷.۰.۰.۱ تعیین می کنیم به این ترتیب داده مورد نظر ما تا لایه شبکه رفته و از آنجا دوباره به سمت بالا بر می گردد .پس قاعدتاً باید این طور در نظر گرفت که کلاس a از ۱ تا ۱۲۷ است اما چون ۱۲۷ را برای لوپ بک (Loopback) استفاده می‌کنند، ۱ تا ۱۲۶ برای آدرس دهی های این نوع شبکه ها باقی می ماند.

از این ۴ اکتت که در کلاس A آی پی ورژن فور (IPv4) وجود دارد، اولین اکتت از سمت چپ، به عنوان نت آیدی (NET ID) استفاده میشود یعنی در این نوع شبکه، اولین اکتت همیشه ثابت است و مقدار آن هم از ۱ تا ۱۲۶ می باشد و سه اکتت سمت راستی برای استفاده شما از هاست ها، آزاد هستند.

بنابراین، سابنت مسک (Subnet Mask) یا اصطلاحاً دیفالت سابنت مسک (Subnet Mask) این شبکه ها به صورت ۲۵۵.۰.۰.۰ ثابت است. این ۸ بیت روشن، نشان دهنده این است که اولین اکتت از سمت چپ، نت آیدی (NET ID) است و سه اکتت سمت راستی برای آدرس دهی به نود ها و هاست های داخل شبکه استفاده می‌شود.

تعداد شبکه های کلاس a

برای محاسبه تعداد شبکه های هر کلاس باید ۲ را به توان تعداد بیت هایی روشن که به عنوان نت آیدی (NET ID) در نظر گرفته شده اند، برسانیم. پس چون در کلاس a یک اکتت را به عنوان نت آیدی (NET ID) در نظر گرفتیم، تعداد نتورک های کلاس a می‌شود ۲ به توان ۷ منهای ۲ که جواب ۱۲۶ می شود.

برای یک اکتت باید از دو به توان صفر تا دو به توان ۷ اکتت استفاده شود که ۱۲۸ را نتیجه می دهد و چون ۰ را به عنوان اولین آدرس استفاده نمی‌کنیم و ۱۲۷ هم لوپ بک (Loopback) می باشد و مورد استفاده قرار نمی گیرد، از ۱۲۸، دو عدد کم می کنیم که نتیجه ۱۲۶ می شود.

۱۲۶ = ۲ – ۱۲۸ = ۲ – ۲^۷

این روش فقط برای کلاس a صدق می کند. در کلاس های دیگر برای محاسبه تعداد شبکه ها، از تعداد آدرس های آن ها کم نمی کنیم.

تعداد هاست های کلاس a

 در هر شبکه‌ای وقتی قرار است محاسبه شود که از چند هاست می توان استفاده کرد باید تعداد بیت های مربوط به هاست دهی را شمارش نموده و دو را به توان تعداد این بیت ها رساند.

در کلاس a می توان هاست های خیلی زیادی را پوشش داد که به صورت زیر محاسبه شده است:

هر اکتت هشت بیت دارد و چون در کلاس a آی پی ورژن فور (IPv4)، ۳ اکتت برای هاست ها باقیماند، پس ۸ ضربدر ۳ می‌شود ۲۴ و چون یک آدرس شبکه (ثابت) داریم و یک آدرس هم برودکست (برای ارسال یک به چند) است این دو را کم می کنیم تا تعداد هاست های کلاس aبدست آید.

پس، دو به توان ۲۴ در کلاس a و ۲ عدد هم از آن کسر می کنیم که می شود:

۱۶.۷۷۷.۲۱۴ = ۲ – ۲^۲۴

کلاس B آی پی ورژن فور (IPv4)

کلاس B از ۱۲۷ به بعد یعنی ۱۲۸ تا ۱۹۱ محاسبه می شود. برای بدست آمدن آدرس هایی از ۱۲۸ تا ۱۹۱ باید بیت های اول و دوم از اولین اکتت سمت چپ به ترتیب برابر یک و صفر باشند. این دو بیت ثابت می ماند و در همان اکتت اول از سمت چپ، شش بیت باقی می ماند که می‌توان به شکل های مختلف و در شبکه‌های مختلف از آن استفاده کرد.

در کلاس b ، ۲ اکتت اول از سمت چپ برای نت آیدی (NET ID) استفاده می شود و دو اکتت باقیمانده سمت راست برای هاست آیدی (Host ID) مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، در سابنت مسک (Subnet Mask) ۲ تا ۲۵۵ داریم که می شود ۲۵۵.۲۵۵.۰.۰.

چرا دو بیت سمت چپ در کلاس B معادل یک و ۰ است؟

همانطور که گفتیم اولین بیت از سمت چپ، معادل ۱۲۸ و دومی، ۶۴ است پس ۱۲۸ باید روشن باشد (۱) چون کلاس b از ۱۲۸ شروع می شود. اگر این بیت را خاموش کنیم (۰) به هیچ طریقی نمی توانیم از ۱۲۸ شروع کنیم. پس اولین بیت سمت چپ ۱۲۸ را باید ۱ بگذاریم.

دومین بیت ۶۴ است، اگر ۶۴ را خاموش بگذاریم می توانیم به هر طریقی ۰ و ۱ های بیت های دیگر را بچینیم تا آدرس های بین ۱۲۸ تا ۱۹۱ به دست آوریم. اما اگر ۶۴ روشن باشد، آدرس ها در این محدوده قرار نمی گیرند. پس باید دو بیت اول به ترتیب، یک و صفر باشد تا در نتیجه فقط آدرس های بین ۱۲۸ تا ۱۹۱ برای کلاس B به دست بیاید.

تعداد شبکه های کلاس B

تعداد شبکه‌هایی که می‌توان در کلاس B استفاده کرد را به صورت زیر محاسبه می کنیم:

چون دو اکتت کامل را از سمت چپ یعنی ۲ ضربدر ۸ که میشود ۱۶ را برای نت آیدی (NET ID) استفاده کردیم باید ۲ را بتوان ۱۶ برسانیم اما در اکتت اول از سمت چپ، دو بیت اول را ثابت قرار داده ایم که حتماً باید یک و صفر باشد، بنابراین، باید این دو مقدار را از تعداد بیت هایی که می خواهیم به توان دو برسانیم، کم کنیم. پس دو را به توان ۱۴ میرسانیم که معادل ۱۶۳۸۴ شبکه می شود.

۱۶,۳۸۴ = ۲^۱۴ =۲^۱۶-۲

تعداد هاست های شبکه کلاس b

تعداد هاست های کلاس B در آی پی ورژن فور (IPv4) به صورت ۲ به توان ۱۶ منهای ۲ محاسبه می شود چون فقط دو اکتت سمت راستی برای هاست آیدی (Host ID) استفاده می شود. ۲ آدرس هم که به عنوان آدرس شبکه و آدرس برودکست، کم‌می کنیم که می شود:

۶۵۵۳۴ = ۶۵۵۳۶-۲ = ۲^۱۶-۲

کلا آدرس کلاس a را برای شبکه های بسیار بزرگ استفاده می کنند مثل ISP ها یا اینترنت سرویس پروایدر (Internet Service Provider) که به مشتریان خود سرویس های اینترنتی می دهند. تعداد مشتریان آنها بسیار زیاد است پس از کلاسa استفاده می کنند تا بتوانند به چند میلیون مشتری سرویس بدهند.

آدرس کلاس b برای شبکه‌های متوسط روبه بزرگ استفاده می‌شود و به همین ترتیب کلاس C را برای شبکه های LAN و کوچک تر استفاده می کنیم.

کلاس C آی پی ورژن فور

در کلاس C، اولین اکتت از سمت چپ، بین ۱۹۲ تا ۲۲۳ است. پس ۳ تا بیت اول از سمت چپ اکتت اول آن باید به ترتیب ۱، ۱ و ۰ باشد چون دو بیت اول ارزش شان ۱۲۸ و ۶۴ است که جمع آن ها ۱۹۲ می‌شود. بیت سوم هم که ۳۲ است و اگر خاموش شود، کلا با چیدن ۵ بیت باقیمانده به روش های مختلف، محدوده آدرس های بین ۱۹۲ تا ۲۲۳ به وجود خواهد آمد.

در کلاس c، ۳ اکتت اول از سمت چپ به عنوان نت آیدی (NET ID) در نظر گرفته می‌شود که همیشه ثابت است و فقط اکتت آخر سمت راستی به عنوان هاست آیدی (Host ID) در نظر گرفته می‌شود. پس سابنت مسک (Subnet Mask) آن ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰ می شود.

تعداد شبکه های کلاس C

 تعداد شبکه هایی که می توان با این نوع آدرس پوشش داد، بسیار زیاد است که می شود:

۲,۰۹۷,۱۵۲ = ۲^۲۱= ۲^۲۴-۳

 توان ۲۱ برای ۲ به اینصورت محاسبه شده که ۳ اکتت در کلاس C به نت آیدی (NET ID) اختصاص داده شده بود که مجموعا می شود ۲ به توان ۳ یعنی ۲۴ بیت اما ۳ بیت اول ثابت بودند پس از ۲۴ کم می شود و ۲ به توان ۲۱ می شود کل شبکه هایی که در کلاس C پوشش داده می شود.

تعداد هاست های کلاس C

هاست هایی که در این کلاس پوشش داده می‌شود، بسیار کمتر است. با توجه به اینکه ۱ اکتت (۸ بیت) برای اختصاص دادن به هاست آیدی (Host ID) باقی می ماند، ۲ به توان ۸ منهای ۲ (آدرس شبکه و آدرس برودکست) می‌شود ۲۵۴.

 254 = 256-2 = 2^۸-۲

کلاس D آِی پی ورژن فور

کلاس D برای مالتی کست (Multi Cast) رزرو شده است که در ادامه با مفهوم آن آشنا می شوید. اکتت اول از سمت راست این کلاس بین ۲۲۴ تا ۲۳۹ است. چهار بیت اول از سمت چپ به ترتیب، ۱، ۱، ۱ و ۰ میباشد. اگر معادل آن را به صورت دسیمال بنویسیم ۲۲۴ به دست می آید. در چهار بیت دیگر هم، هر تغییری بدهیم نهایتاً آدرس هایی بین ۲۲۴ تا ۲۳۹ بدست می آید.

مالتی کست (Multi Cast) چیست؟

در شبکه معمولا یک پکت به یک مقصد یا یک هاست خاص ارسال می شود و کامپیوتر آن را دریافت می کند اما بعضی اوقات در شبکه ها می توان این قابلیت را افزایش داد، به این صورت که یک پکت را بفرستید از یک نفر برای یک گروه یا چندین هاست. به این ترتیب، چند کامپیوتر همزمان می‌توانند همان اطلاعاتی که شما ارسال کردید را دریافت کنند که به آن مالتی کست (Multi Cast) می گویند یعنی از یک به چند.

البته یک حالت برودکست هم وجود دارد که به مفهوم از یکی به همه است و با مالتی کست (Multi Cast) متفاوت می باشد. زمانیکه برودکست می کنید، اطلاعات به همه آی پی آدرس های آن شبکه ارسال می شود و همانطور که گفتیم آخرین آدرس هر کلاس را به عنوان برودکست استفاده می کنند.

کلاس E آی پی ورژن فور

اولین اکتت از سمت چپ این کلاس، بین ۲۴۰ تا ۲۵۴ است. در این اکتت، هر چهار بیت از سمت چپ برابر با ۱ میباشد. ۴ بیت بعدی می تواند هر مقداری باشد. یعنی ۱۲۴، ۶۴، ۳۲ و ۱۶ که جمع آنها ۲۴۰ می شود، ثابت است و ۴ بیت بعدی را هر طور تغییر بدیم آدرس های بین ۲۴۰ تا ۲۵۴ بدست می آید.

این کلاس برای مصارف تحقیقاتی یا مصارف خاصی در آینده در نظر گرفته شده است اما به این علت که آی پی ورژن فور (IPv4) مدت زیادی است که ریلیز شده و ظرفیت آن به اتمام رسیده، تمام آدرس های موجود در آن توسط کامپیوتر هایی که در دنیا از شبکه ها استفاده می کنند، مورد استفاده قرار گرفته است و به همین علت است که آی پی ورژن سیکس ریلیز شده تا این کمبود ظرفیت را پوشش دهد.

بنابراین، می توان گفت آدرس های کلاس E برای مصارف خاصی مثل شبکه های وزارت دفاع آمریکا یا شبکه هایی که سکرت هستند، مورد استفاده قرار می گیرد و کمتر در شبکه های متداول این نوع آدرس ها دیده می شود.

در کلاس D و E دیگر سابنت مسک (Subnet Mask) اهمیت چندانی ندارد. بنابراین شما می توانید در این رنج آی پی ادرس، هر قسمتی را به دلخواه خودتان به عنوان نت آیدی (NET ID) و سایر قسمت های باقی مانده را به عنوان هاست آیدی (Host ID) در نظر بگیرید.

بنابراین، تعداد شبکه و تعداد هاست مشخصی برای آن وجود ندارد و بسته به نت مسک انتخاب شده می تواند متفاوت باشد.

تفاوت پرایوت آی پی آدرس و پابلیک آی پی آدرس

آی پی ورژن ۴ شامل بیش از ۴ میلیون آی پی آدرس می‌شود که به ۵ کلاس از A تا E دسته بندی شده اند اما با وجود این تعداد بالای آی پی آدرس های موجود در ورژن فور، بازهم ظرفیت کامپیوترها، دستگاه ها، موبایل ها و سایر دیوایس هایی که در حال حاضر در سراسر دنیا از شبکه استفاده می‌کنند، فراتر از این عدد رفته است.

به همین علت پس از مدتی که آی پی ورژن فور (IPv4) ریلیز شد، یک سری از آی پی آدرس های موجود در آن را به عنوان پرایویت نتورک (Private Network) درآوردند. بنابراین، تمامی این پی ادرس های ورژن ۴ به طور کلی به دو دسته پرایویت نتورک (Private Network) و پابلیک نتورک  (Public Network) یا IP Valid تقسیم بندی شد.

پرایوت آی پی آدرس (Private IP Address)

همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید، از کلاس‌های A، B و C ، بخشی از آی پی آدرس ها به عنوان پرایوت نتورک  (Private Network) جدا شده اند. طبق این دسته بندی می توان از این آی پی آدرس ها در شبکه های خصوصی مثل ادارات، شرکت ها و سازمان های بزرگ استفاده کرد. درصورت استفاده از این پرایوت آدرس ها، امکان دسترسی به شبکه‌های عمومی یا پابلیک مثل اینترنت وجود ندارد.

برای اینکه بتوان از طریق شبکه‌های پرایوت به شبکه‌های عمومی مثل اینترنت دسترسی داشته باشید باید از تکنیک آدرس رزولوشن یا NAT استفاده کنید که در آینده به طور کامل آن را تشریح می‌کنیم. به طور خلاصه می توان گفت اگر بخواهیم از طریق دستگاهی با شبکه پرایویت، وارد شبکه پابلیک شویم باید گیت وی شبکه را به طور موقت تغییر بدهیم تا به دستگاه مورد نظر یک آی پی آدرس پابلیک اختصاص یابد و بتواند وارد اینترنت شود.

رنج آی پی آدرس پرایوت

رنج آی پی آدرس پرایوت در کلاس های مختلف به صورت زیر تعریف شده است:

کلاس A آی پی ورژن فور

کل آدرس های در رنج ۱۰.۰.۰.۰ با سابنت مسک (Subnet Mask)،  255.0.0.0 که تمام آدرس های بین ۱۰.۰.۰.۰ تا ۱۰.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵ را پوشش می دهد، در کلاس A، به عنوان پرایوت نتورک  (Private Network) شناخته می شود.

شرکت هایی با مشتریان بسیار زیاد مثل ISPها می توانند از این کلاس استفاده کنند. به این ترتیب، آنها کل شبکه های در دسترس برای مشتریان خود را در این رنج دسته بندی می کنند و اگر هرکدام از مشتریان خواستند به اینترنت وصل شوند، آی پی آدرس خود را به شرکت ISP می فرستند و ISP، یک آدرس موقت به آنها می دهد تا وارد شبکه اینترنت شوند و مجددا پس از اینکه کارشان به اتمام رسید، به شبکه پرایوت برگردند.

کلاس B آِی پی ورژن فور

کل آدرس های در رنج ۱۷۲.۱۶.۰.۰تا ۱۷۲.۳۱.۰.۰با سابنت مسک (Subnet Mask) 255.240.0.0 در کلاس B به عنوان پرایوت نتورک  (Private Network) در نظر گرفته شده است. پس این شبکه ها، از رنج ۱۷۲.۱۶.۰.۰ تا ۱۷۲.۳۱.۲۵۵.۲۵۵ را پوشش می دهند. علت استفاده از ۲۴۰ در اکتت دوم سابنت مسک (Subnet Mask) را در آموزش های بعدی توضیح می دهیم، اما به طور خلاصه اشاره می کنیم که این مقدار ۲۴۰ مربوط به محدودیت اکتت دوم آی پی ادرس پرایوت کلاس B از ۱۶ تا ۳۱ است.

کلاس C آی پی ورژن فور

در کلاس C، آدرس ۱۹۲.۱۶۸.۰.۰ با سابنت مسک (Subnet Mask) 255.255.0.0 و رنج ۱۹۲.۱۶۸.۰.۰ تا ۱۹۲.۱۶۸.۲۵۵.۲۵۵ در نظر گرفته شده است.

مقالات آموزشی سانترال پاناسونیک

ویدیوهای آموزشی رایگان

ما را در اینستاگرام دنبال کنید…