اصول آدرس‌دهی IPv4: ساختار، کلاس‌ها، و ماسک زیرشبکه

هر دستگاه در یک شبکه IPv4 به یک آدرس یکتا نیاز دارد که هم اینکه به کدام شبکه تعلق دارد و هم هویت خاصش درون آن شبکه را کدگذاری می‌کند. این مقاله ساختار یک آدرس IPv4، مفهوم تاریخی کلاس‌های آدرس، اینکه ماسک‌های زیرشبکه چگونه مرز بین بخش شبکه و هاست را تعریف می‌کنند، و دستورات ضروری برای مشاهده و تأیید آدرس‌دهی IP روی یک دستگاه سیسکو را توضیح می‌دهد.

آدرس‌دهی IPv4ماسک زیرشبکهبخش شبکه و هاست

~5 دقیقه مطالعه · آخرین به‌روزرسانی ۱۸ شهریور ۱۴۰۵

ساختار یک آدرس IPv4

یک IPv4 Address (آدرس IPv4) یک عدد ۳۲ بیتی است، که به‌طور معمول به‌صورت چهار عدد دهدهی جدا‌شده با نقطه نوشته می‌شود (به نام Dotted-Decimal Notation)، با هر عدد که نشان‌دهنده یک گروه ۸ بیتی به نام Octet است.

مثال آدرس: 192.168.1.10

تجزیه باینری:
192       .168      .1        .10
11000000  .10101000 .00000001 .00001010

هر octet از 0 تا 255 بازه دارد،
چون 8 بیت می‌تواند 2^8 = 256 مقدار متمایز را نشان دهد

هر آدرس IPv4 از نظر منطقی به دو بخش تقسیم می‌شود: یک Network Portion (بخش شبکه)، که مشخص می‌کند دستگاه به کدام شبکه تعلق دارد، و یک Host Portion (بخش هاست)، که دستگاه خاص درون آن شبکه را مشخص می‌کند. اینکه دقیقاً این تقسیم کجا رخ می‌دهد توسط ماسک زیرشبکه، که در ادامه بحث می‌شود، تعیین می‌شود.

کلاس‌های آدرس تاریخی

آدرس‌دهی IPv4 در اصل از یک سیستم سخت‌گیرانه Classful استفاده می‌کرد، که فضای آدرس را به کلاس‌هایی با مرزهای شبکه/هاست ثابت تقسیم می‌کرد. در حالی که تا حد زیادی برای طراحی شبکه مدرن منسوخ شده، این طبقه‌بندی همچنان روی رفتارهای پیش‌فرض و اصطلاحاتی که در سراسر شبکه‌سازی امروزی استفاده می‌شوند تأثیر می‌گذارد.

کلاس A: 1.0.0.0   - 126.255.255.255  (ماسک پیش‌فرض /8)
کلاس B: 128.0.0.0 - 191.255.255.255  (ماسک پیش‌فرض /16)
کلاس C: 192.0.0.0 - 223.255.255.255  (ماسک پیش‌فرض /24)
کلاس D: 224.0.0.0 - 239.255.255.255  (مالتی‌کست، نه برای هاست‌ها)
کلاس E: 240.0.0.0 - 255.255.255.255  (رزرو‌شده، آزمایشی)

شبکه‌های مدرن تقریباً به‌طور جهانی به‌جای آن از آدرس‌دهی Classless استفاده می‌کنند، که بعداً در این مجموعه درباره VLSM و CIDR بحث می‌شود، که اجازه می‌دهد مرز شبکه/هاست هر جایی بیفتد به‌جای اینکه توسط کلاس ثابت شود — اما درک بازه‌های classful همچنان برای تشخیص رفتارهای پیش‌فرض در پیکربندی‌های قدیمی‌تر و پیش‌فرض‌های خاص پروتکل مفید باقی می‌ماند.

ماسک زیرشبکه: تعریف مرزهای شبکه و هاست

یک Subnet Mask (ماسک زیرشبکه) یک مقدار ۳۲ بیتی است که مشخص می‌کند کدام بیت‌های یک آدرس IP به بخش شبکه تعلق دارند (نمایانده‌شده با 1 های باینری) و کدام به بخش هاست تعلق دارند (نمایانده‌شده با 0 های باینری).

آدرس:         192.168.1.10
ماسک زیرشبکه: 255.255.255.0
ماسک باینری:  11111111.11111111.11111111.00000000

24 بیت اول (سه octet کامل) بیت‌های شبکه هستند،
8 بیت آخر بیت‌های هاست هستند

این معمولاً در نمادگذاری CIDR به‌صورت /24 نوشته می‌شود،
که نشان‌دهنده 24 بیت شبکه است

انجام یک AND بیتی بین یک آدرس و ماسک زیرشبکه‌اش Network Address (آدرس شبکه) را آشکار می‌کند — آدرسی که خود شبکه را نمایندگی می‌کند، نه هیچ هاست خاصی روی آن.

192.168.1.10   AND   255.255.255.0
= 192.168.1.0    (آدرس شبکه)

این یعنی دستگاه‌هایی با آدرس‌های 192.168.1.1
تا 192.168.1.254 همگی به همان
شبکه 192.168.1.0/24 تعلق دارند

آدرس‌های خاص درون هر زیرشبکه

درون هر زیرشبکه، دو آدرس رزرو شده‌اند و نمی‌توانند به یک دستگاه هاست اختصاص یابند.

برای شبکه 192.168.1.0/24:

آدرس شبکه:   192.168.1.0   (همه بیت‌های هاست = 0)
                    خود شبکه را شناسایی می‌کند

آدرس پخش:    192.168.1.255 (همه بیت‌های هاست = 1)
                    به هر دستگاه روی آن زیرشبکه می‌رسد

بازه هاست قابل‌استفاده: 192.168.1.1 - 192.168.1.254

ارسال یک بسته به آدرس پخش، آن را به‌طور هم‌زمان به هر دستگاه روی آن زیرشبکه محلی تحویل می‌دهد — مکانیزمی که توسط پروتکل‌هایی مانند ARP و DHCP استفاده می‌شود، که نیاز دارند به همه دستگاه‌ها برسند پیش از اینکه حتی یک آدرس یونی‌کست خاص شناخته شده باشد.

پیکربندی و تأیید آدرس‌دهی IP روی یک دستگاه سیسکو

Router(config)# interface gigabitethernet 0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown

Router# show ip interface brief

Interface              IP-Address      Status    Protocol
GigabitEthernet0/0      192.168.1.1     up        up
GigabitEthernet0/1      unassigned      down      down

show ip interface brief یکی از پرکاربردترین دستورات تأیید در عملیات روزانه است، که یک خلاصه فوری از اینکه کدام اینترفیس‌ها آدرس اختصاص‌یافته دارند و آیا از نظر عملیاتی up هستند فراهم می‌کند — اولین دستوری که بیشتر مدیران هنگام بررسی وضعیت اتصال پایه یک دستگاه اجرا می‌کنند.

آدرس‌های خصوصی در مقابل عمومی

بازه‌های آدرس خاصی توسط استاندارد برای استفاده Private (خصوصی) درون شبکه‌های داخلی رزرو شده‌اند، که هرگز مستقیماً در سراسر اینترنت عمومی مسیریابی نمی‌شوند.

بازه‌های آدرس خصوصی (RFC 1918):
10.0.0.0        - 10.255.255.255    (10.0.0.0/8)
172.16.0.0      - 172.31.255.255    (172.16.0.0/12)
192.168.0.0     - 192.168.255.255   (192.168.0.0/16)

این بازه‌ها به‌طور گسترده درون خانه‌ها و سازمان‌ها استفاده می‌شوند به‌طور خاص چون تأمین جهانی محدود آدرس‌های IPv4 عمومی، استفاده‌مجدد از همان بازه‌های خصوصی در سراسر بی‌شمار شبکه جداگانه را ضروری کرد — یک دستگاه که از یک آدرس خصوصی استفاده می‌کند برای ارتباط با اینترنت عمومی به Network Address Translation، که بعداً در این مجموعه پوشش داده می‌شود، متکی است.

چرا اصول آدرس‌دهی IPv4 زیربنای هر چیزی است که ادامه دارد

هر محاسبه زیرشبکه‌بندی، پروتکل مسیریابی، و لیست کنترل دسترسی که بعداً در این مجموعه پوشش داده می‌شود مستقیماً روی ساختار آدرس شبکه و هاست معرفی‌شده در اینجا عمل می‌کند. تبدیل مسلطانه بین نمایش‌های دهدهی‌نقطه‌دار و باینری، و تشخیص فوری اینکه کدام آدرس‌ها به همان زیرشبکه تعلق دارند، یک مهارت پایه است که هر موضوع شبکه‌ای بعدی آن را به‌عنوان یک پیش‌نیاز فرض می‌کند.

نوشته و پژوهش‌شده توسط دکتر شاهین صیامی

مقالات مرتبط

ترجمه آدرس شبکه: اشتراک‌گذاری آدرس‌های IP عمومی

تأمین محدود آدرس‌های IPv4 عمومی باعث شد غیرممکن باشد هر دستگاه در سراسر جهان آدرس یکتای جهانی خودش را داشته باشد، و NAT این را با اجازه‌دادن به بسیاری دستگاه خصوصی برای اشتراک‌گذاری تعداد کمی آدرس عمومی حل کرد. این مقاله سه نوع اصلی NAT را توضیح می‌دهد، پیکربندی static NAT، dynamic NAT، و PAT روی یک روتر سیسکو را مرور می‌کند، و دستورات ضروری برای تأیید ترجمه‌های فعال را پوشش می‌دهد.

ادامه

لیست‌های کنترل دسترسی: فیلترکردن ترافیک روی روترهای سیسکو

لیست‌های کنترل دسترسی به یک روتر یا سوئیچ اجازه می‌دهند به‌طور انتخابی ترافیک را بر اساس اطلاعات منبع، مقصد، و پروتکل مجاز یا مسدود کنند، و پایه امنیت پایه شبکه و فیلترینگ ترافیک را تشکیل می‌دهند. این مقاله توضیح می‌دهد ACL ها چگونه ترافیک را به‌ترتیب پردازش می‌کنند، تفاوت بین ACL های استاندارد و توسعه‌یافته را پوشش می‌دهد، محاسبه ماسک wildcard را مرور می‌کند، و قوانین حیاتی مکان‌گذاری که تعیین می‌کنند آیا یک ACL همان‌طور که مورد نظر بود کار می‌کند را توضیح می‌دهد.

ادامه

DHCP و DNS: آدرس‌دهی خودکار و تفکیک نام

پیکربندی دستی یک آدرس IP روی هر دستگاه مقیاس‌پذیر نیست، و به‌خاطرسپاری آدرس‌های IP عددی برای هر سرویس غیرعملی است، به همین دلیل DHCP و DNS به‌عنوان سرویس‌های پشتیبان ضروری در تقریباً هر شبکه‌ای وجود دارند. این مقاله توضیح می‌دهد DHCP چگونه به‌طور خودکار اطلاعات آدرس‌دهی IP را اختصاص می‌دهد، پیکربندی یک دستگاه سیسکو به‌عنوان یک سرور DHCP یا عامل رله را پوشش می‌دهد، و توضیح می‌دهد DNS چگونه نام‌های قابل‌فهم برای انسان را به آدرس‌های IP تبدیل می‌کند.

ادامه

مسیریابی بین-VLAN: اتصال VLAN ها با Router-on-a-Stick و SVI

VLAN ها دامنه‌های پخش را از یکدیگر در لایه ۲ ایزوله می‌کنند، اما اپلیکیشن‌های واقعی همچنان نیاز دارند دستگاه‌ها در VLAN های مختلف با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، که نیازمند مسیریابی بین آن‌ها در لایه ۳ است. این مقاله رویکرد قدیمی router-on-a-stick با استفاده از زیراینترفیس‌ها، رویکرد مدرن‌تر و مقیاس‌پذیرتر Switch Virtual Interface روی سوئیچ‌های لایه ۳، و دستورات پیکربندی و تأیید ضروری برای هر دو را توضیح می‌دهد.

ادامه

EtherChannel: ترکیب چند لینک در یک اتصال منطقی واحد

به‌جای انتخاب بین افزونگی و پهنای باند، EtherChannel چند لینک فیزیکی را در یک اتصال منطقی واحد ترکیب می‌کند که هر دو را هم‌زمان فراهم می‌کند، بدون اینکه Spanning Tree هیچ‌کدام از لینک‌ها را مسدود کند. این مقاله توضیح می‌دهد EtherChannel چگونه پورت‌ها را با هم بسته‌بندی می‌کند، پروتکل‌های مذاکره PAgP و LACP مورد استفاده برای تشکیل امن یک بسته را مقایسه می‌کند، و دستورات پیکربندی و تأیید ضروری را پوشش می‌دهد.

ادامه

پروتکل Spanning Tree: جلوگیری از حلقه در شبکه‌های سوئیچ‌شده

لینک‌های فیزیکی افزونه بین سوئیچ‌ها تحمل‌پذیری خطا فراهم می‌کنند اما حلقه‌های لایه ۲ ایجاد می‌کنند که می‌توانند کل شبکه را در چند ثانیه از کار بیندازند. این مقاله توضیح می‌دهد چرا حلقه‌ها در شبکه‌های سوئیچ‌شده فاجعه‌بارند، پروتکل Spanning Tree چگونه یک root bridge انتخاب می‌کند و مسیرهای افزونه را برای جلوگیری از آن‌ها مسدود می‌کند، و دستورات ضروری برای تأیید عملیات STP روی یک سوئیچ سیسکو را پوشش می‌دهد.

ادامه