Klasy adresów IP
Poniżej przedstawiam podział na adresy prywatne i publiczne IPv4. Wyróżniamy 5 klas adresów IPv4, klasy od A do C mają podział na część sieciową i częsć hostów, maska wyznacza granice bitów przeznaczonych na sieć:
klasa A: zakres bitów na pierwszym bajcie 00000000 do 01111111, czyli adresy IP od 0.0.0.0 do 127.255.255.255, przy czym adresy od 127.0.0.0 do 127.255.255.255 są wykorzystywane dla programowej pętli testowej - loopback. Maska sieciowa 8-mio bitowa: 255.0.0.0, inny zapis maski: /8;
klasa B: zakres bitów na pierwszym bajcie 10000000 do 10111111, czyli adresy IP od 128.0.0.0 do 191.255.255.255. Maska sieciowa 16-to bitowa: 255.255.0.0; inny zapis maski: /16;
klasa C: zakres bitów na pierwszym bajcie 11000000 do 11011111, czyli adresy IP od 192.0.0.0 do 223.255.255.255. Maska sieciowa 24-ro bitowa: 255.255.255.0; inny zapis maski: /24;
klasa D: zakres bitów na pierwszym bajcie 11100000 do 11101111, czyli adresy IP od 224.0.0.0 do 239.255.255.255. Przeznaczona dla multicastu.
klasa E: zakres bitów na pierwszym bajcie 11110000 do 11111111, czyli adresy IP od 240.0.0.0 do 255.255.255.255. Zarezerwowana dla celów badawczych
Przykładowy adres IP
Adres IP 192.168.1.1 pochodzi z klasy C, więc ma maskę 24-ro bitową. Możemy to zapisać na dwa sposoby: 192.168.1.1 maska 255.255.255.0 albo 192.168.1.1/24. Adres 192.168.1.1 możemy zapisać w postaci binarnej jako 11000000.10101000.00000001.00000001.
Jak sprawdzić w jakiej sieci znajduje się dany adres IP?
Nic prostszego. Stosujemy logiczny AND miedzy adresem IP a jego maską. Przypomnę podstawowe działania na AND:
0 AND 0 = 0
0 AND 1 = 0
1 AND 0 = 0
1 AND 1 = 1
Zatem adres 192.168.1.1 z maską 255.255.255.0 potraktowany AND wygląda następująco:
11000000.10101000.00000001.00000001 (adres 192.168.1.1)
AND
11111111.11111111.11111111.00000000 (maska 24 bitowa)
wynik
11000000.10101000.00000001.00000000 (czyli 192.168.1.0)
Adres 192.168.1.0 jest adresem zarezerwowanym dla sieci, w której znajduje się host 192.168.1.1 z maską 255.255.255.0. Czyli adres sieci, to taki który w części przeznaczonej na adresację hostów ma same bity "0".
Drugim adresem zarezerwowanym jest adres broadcastowy dla tej sieci (to taki który na części bitów przeznaczonej na adresację hostów ma bity ustawione na "1"), czyli 192.168.1.255.
Adresacja prywatna IP
W celu dowolnego wykorzystywania adresów IP stworzono specjalne prywatne pule adresowe w poszczególnych klasach adresów IP. Adresy można dowolnie stosować w sieciach prywatnych, natomiast aby sieć prywatną z tymi adresami IP podłączyć do sieci globalnej (publicznej) musimy zastosować NAT (translację adresów) i posiadać przyznany adres publiczny.
Adresy prywatne IP to:
w klasie A: zakres od 10.0.0.0 do 10.255.255.255 (notacja CIDR: 10.0.0.0/8)
w klasie B: zakres od 172.16.0.0 do 172.31.255.255 (notacja CIDR: 172.16.0.0/12)
w klasie C: zakres od 192.168.0.0 do 192.168.255.255 (notacja CIDR: 192.168.0.0/16)
Adresy IP specjalnego przeznaczenia (oprócz adresów prywatnych):
0.0.0.0 - sieć nieznana, zwykle oznacza default
127.0.0.0 - 127.255.255.255 - loopback/adres lokalny
255.255.255.255 - ograniczony broadcast
Jak optymalnie wykorzystać adresy IP?
W budowaniu sieci i przydzielaniu hostom adresów pojawia się problem, tzw marnowania przestrzeni adresowej IP. Co to oznacza? Załóżmy, że mamy do dyspozycji pulę adresów sieciowych z klasy C prywatnej 192.168.1.0 z maską 255.255.255.0. Daje to nam możliwość przydzielenia 254 hostom adresów. Załóżmy, że nie mamy tak dużej ilości hostów w sieci, że potrzeba nam jest tylko kilkanaście adresów (np. 12), w takim przypadku tracimy w takiej sieci 242 adresy sieciowe. Rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie zmiennej maski sieciowej VLSM (Variable-Length Subnet Masks), czyli możliwość podzielenia sieci na mniejsze fragmenty po tyle hostów ile nam jest potrzebne, dając nam dodatkowo możliwość podzielenia całej przestrzeni adresowej IP na wiele mniejszych podsieci.
Tabela poniżej przedstawia podział VLSM sieci klasy C na ilość podsieci i liczbę adresów (łącznie z adresem podsieci i broadcastem tej podsieci):
Ostatni oktet maski |
Reprezentacja bitowa |
Liczba podsieci |
Liczba adresów |
128 |
1000 0000 |
2 |
128 |
192 |
1100 0000 |
4 |
64 |
224 |
1110 0000 |
8 |
32 |
240 |
1111 0000 |
16 |
16 |
248 |
1111 1000 |
32 |
8 |
252 |
1111 1100 |
64 |
4 |
Ostatni oktet maski należy rozumieć jako 255.255.255.X, gdzie X jest jest tym oktetem (np. maska sieciowa 255.255.255.128, pozwoli nam na zdefiniowanie 2 podsieci ze 128 adresami). Idąc dalej tym rozumowaniem daną podsieć możemy jeszcze dalej dzielić na mniejsze podsieci dostając np. w wyniku podziału jedną podsieć z maską 255.255.255.128 i dwie podsieci z maską 255.255.255.192.