کلاس های آی پی شبکه — به زبان ساده و تصویری

هر روز، هر ساعت، هر دقیقه و هر ثانیه با آدرس‌های IP سروکار داریم. به محض اینکه به اینترنت وصل شویم؛ به وای‌فای وصل شویم؛ به یک شبکه وصل شویم؛ چیزی دانلود و آپلود کنیم؛ انلاین شویم و سر کلاس مجازی درس برویم؛ یعنی داریم از یک آدرس IP استفاده می‌کنیم. آدرس IP، شناسه و شناسنامه و هویت ما در دنیای مجازی است.

آی‌پی‌ها یکی از اساسی‌ترین مفاهیم شبکه و اینترنت هستند؛ به‌طوری‌که می‌شود ادعا کرد اگر فردی با آی پی‌ها و انواع کلاس آی پی ها شبکه آشنایی نداشته باشد و نتواند با دیدن یک آدرس IP تشخیص دهد مربوط به چه کلاس و شبکه‌ای است؛ غیرممکن است یک دانشجوی کامپیوتر موفق، یک کارشناس شبکه یا یک تکنسین امنیت شبکه شود.

از سوی دیگر، به جرات می‌توان گفت اگر شما بتوانید عمیقا آدرس‌های آی‌پی را درک کرده و کاملا بر آن‌ها تسلط پیدا کنید؛ شاید نیمی از کار متخصص شبکه شدن را رفته باشید.

به محض اینکه وارد یک دوره آموزشی شبکه یا امنیت شبکه می‌شوید؛ درس و بحث نخست، آدرس‌های آی پی و انواع کلاس آی‌پی‌ها و ساب‌نت ماسک و گیت‌وی و IPv4 و IPv6 است.

پس، با ما در این مقاله همراه باشید تا فقط یکی از بحث‌های آدرس‌های آی پی یعنی انواع کلاس‌های IP را کالبدشکافی کنیم و چرایی این تنوع و متفاوت و کاربردها و نحوه تشخیص هر کلاس را بیان کنیم:

آدرس IP چیست؟

اصلا این آدرس IP چیست و از کجا آمده است و در کدام لایه شبکه استفاده می‌شود؟

آدرس IP مخفف Internet Protocol address و شامل آدرسی است که اطلاعاتی درباره نحوه دسترسی به یک میزبان خاص، به‌ویژه در شبکه‌های اینترنت و اینترانت به ما می‌دهد. هر کامپیوتر، لپ‌تاپ، گوشی موبایل، تبلت، چاپگر، کنسول بازی، دوربین امنیتی و هر چیزی که به اینترنت وصل می‌شود؛ باید یک آدرس IP داشته باشد. همین الان که شما دارید این مقاله را روی هر دستگاهی می‌خواهید؛ از یک آدرس IP استفاده کردید.

آدرس آی پی یک آدرس منحصر به فرد ۳۲ بیتی است که فضای آدرسی‌دهی ۲۳۲ بیتی دارد. به طور مشخص، آدرس آی پی در لایه شبکه از مدل مرجع و پروتکل TCP/IP استفاده می‌شود. هر دستگاهی برای ارتباط با شبکه و اینترنت، باید ابتدا یک آدرس آی‌پی ۳۲ بیتی بگیرد و پس از آن وارد شبکه و اینترنت شود تا هنگامی که در شبکه و اینترنت است؛ با همین آدرس IP شناخته می‌شود.

تا کنون دو استاندارد رسمی برای پروتکل IP منتشر شده است که IPv4 و IPv6 است. در حال حاضر داریم از استاندارد IPv4 در شبکه و اینترنت استفاده می‌کنیم ولی در طی سال‌های آینده باید به IPv6 مهاجرت کنیم؛ چون آدرس‌های آی پی نسخه ۴ رو به اتمام هستند.

به طور کلی از دو روش یا نماد برای نمایش آدرس IP استفاده می‌شود: نماد نقطه و نماد هگزا دسیمال.

نماد نقطه یا اعشار به صورت زیر است:

نماد هگزا دسیمال نیز به شکل زیر است:

بیشتر مرسوم است که از نماد نقطه استفاده می‌شود و آدرس IP به چهار بخش یا چهار سگمنت تقسیم می‌شود که در هر سگمنت می‌توان اعداد ۰ تا ۲۵۵ را گنجاند. نمی‌توانیم عدد صفر را پیش از اعداد بنویسیم؛ مثلا ۰۵۴ اشتباه است و باید ۵۴ بنویسیم. بنابراین، اولین آدرس آی ما می‌تواند ۰۰۰.۰۰۰.۰۰۰.۰۰۰ باشد و آخرین آدرس آی پی ما ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵ می‌شود.

در دنیای باینری‌ها، هر عدد را با ۰ و ۱ نمایش می‌دهند و از ۸ بیت برای نمایش یک عدد استفاده می‌شود. مثلا عدد ۱۷۲ می‌شود ۱۰۱۰۱۱۰۰. شاید بهتر باشد بگوییم که هر بخش آدرس آی‌پی یک بایت و هشت بیت است که در مجموع ۳۲ بیت می‌شود.

در IPv4 همه آدرس‌های آی پی در کلاس های آی پی شبکه مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که هر کلاس شامل یک سری آدرس IP و مفاهیم می‌شود. ما در این مقاله می‌خواهیم فقط درباره کلاس‌های آی پی شبکه صحبت کنیم وگرنه بحث آدرس‌های IP بسیار گسترده است و در آموزش‌های شبکه‌های کامپیوتری فرادرس مفصلا مورد بحث قرار می‌گیرند:

• فهرست دوره‌های آموزش‌ شبکه‌های کامپیوتری فرادرس – روی این لینک کلیک کنید

چند نوع کلاس آی پی شبکه داریم؟

آدرس آی پی ۳۲ بیتی به ۵ کلاس یا نوع یا دسته تقسیم می‌شود:

۱- کلاس A

۲- کلاس B

۳- کلاس C

۴- کلاس D

۵- کلاس E

هریک از این کلاس‌ها دارای محدوده معتبری از آدرس‌های IP هستند. کلاس‌های D و E به ترتیب برای مالتی‌کست (multicast) و اهداف خاص و مصارف آزمایشی (experimental purposes) رزرو شدند و لذا به صورت عمومی توسط کاربران و دستگاه‌ها و شرکت‌ها در اینترنت یا شبکه استفاده نمی‌شوند ولی سه کلاس A و B و C مصارف استفاده عمومی دارند و آدرس IP دستگاه ما در یکی از این سه کلاس است.

ترتیب بیت‌ها در اکتت (Octet) اول، مشخص‌کننده کلاس های آدرس آی پی شبکه است. هر IPv4 از دو بخش تشکیل شده است:

شناسه شبکه (Network ID)

شناسه میزبان (Host ID)

هر کلاس آدرس IP دارای بیت‌های مشخص‌کننده تعداد کل آدرس‌های شبکه و میزبان‌های ممکن، آی‌دی شبکه، آی‌دی میزبان و اطلاعات دیگر در آن کلاس خاص است. در تصویر زیر می‌توانید نمایی کلی از ۵ کلاس آدرس IP را براساس بیت‌های اوکتت اول مشاهده کنید. در ادامه به طور کامل هر ۵ کلاس را تشریح می‌کنیم:

هر مدیر شبکه یا ISP باید براساس این کلاس‌ها و اطلاعات، یک محدود آدرس آی پی به دستگاه‌های درون شبکه خود اختصاص دهد. اینجا است که اهمیت دانستن کلاس‌های آی‌پی درک می‌شود.

چیزی که باقی می‌ماند اینکه هنگام شمارش تعداد آدرس‌های آی پی میزبان یک شبکه، ۲ آدرس آی پی شمارش نمی‌شوند؛ آدرس آی پی نخست شبکه که شماره شبکه است و آدرس آی پی آخر که برای خود IP رزرو شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره نحوه استفاده از آی‌پی‌ها و تخصیص آن‌ها به کامپیوترها، پیشنهاد می‌کنیم دوره آموزش آی پی شبکه را بگذرانید.

۱- کلاس آی پی A

بزرگ‌ترین کلاس آی‌پی‌ها شبکه به کلاس A اختصاص دارد و معمولا در شبکه‌هایی با تعداد زیادی دستگاه و کامپیوتر یا همان میزبان استفاده می‌شود. کلاس A شامل:

• شناسه شبکه ۸ بیتی است.
• شناسه میزبان ۲۴ بیتی است.

بیت مرتبه بالاتر در اولین اکتت کلاس A همیشه روی ۰ تنظیم می‌شود و ۷ بیت بعدی باقی مانده در اکتت اول برای تعیین Network ID هستند. ۲۴ بیت دیگر هم Host ID را تشکیل می‌دهند. ساب‌نت ماسک (subnet mask) این کلاس هم به طور پیش‌فرض ۲۵۵.۰.۰.۰ است.

بنابراین در کلاس A تعداد شناسه‌های شبکه ۱۲۶ آدرس آی پی منحصربه‌فرد (۱۲۶ = ۲-۷ ^ ۲) می‌شوند که البته آدرس ۰.۰.۰.۰ و ۱۲۷.۰.۰.۰ برای مصارف خاص رزرو شده است و تعداد شناسه میزبان ۱۶/۷۷۷/۲۱۴ آدرس آی پی منحصربه‌فرد (۱۶/۷۷۷/۲۱۴ = ۲-۲۴ ^ ۲) است. به همین دلیل، بزرگ‌ترین شبکه‌ها از میان کلاس های آی پی شبکه سراغ کلاس A می‌روند.

محدوده آی‌پی‌های کلاس‌های A به صورت زیر می‌شود:

Class A IP Adress: form 1.x.x.x to 126.x.x.x

۲- کلاس آی پی B

آدرس‌های IP کلاس B به شبکه‌هایی با تعداد کامپیوتر و میزبان متوسط تا بزرگ اختصاص داده می‌شوند. کلاس B به صورت زیر است:

• شناسه شبکه ۱۶ بیتی است.
• شناسه میزبان ۱۶ بیتی است.

بیت‌های مرتبه بالاتر اولین اکتت آدرس‌های آی‌پی کلاس B همیشه روی ۱۰ تنظیم شده است و ۱۴ بیت باقیمانده برای تعیین Network ID استفاده می‌شوند. ۱۶ بیت باقیمانده در بخش میزبان هم برای تعیین آدرس آی پی Host ID هستند. ساب‌نت‌ماسک پیش‌فرض این کلاس ۲۵۵.۲۵۵.۰.۰ است.

بنابراین، در کلاس B مجموعا ۱۶۳۴۸ شناسه شبکه (۱۶۳۴۸ = ۱۴ ^ ۲) و ۶۵۵۳۴ شناسه میزبان (۶۵۵۳۴ = ۱۶ ^ ۲) داریم.

محدوده آدرس IP کلاس B به صورت زیر است:

Class B IP Adress: form 128.0.x.x to 191.255.x.x

۳- کلاس آی پی C

آدرس‌های IP کلاس C برای شبکه‌های با اندازه کوچک اختصاص داده شده‌اند:

• شناسه شبکه ۲۴ بیتی است.
• شناسه میزبان ۸ بیتی است.

بیت‌های مرتبه بالاتر اکتت اول آدرس‌های IP کلاس C همیشه روی ۱۱۰ تنظیم می‌شوند. ۲۱ بیت باقیمانده برای تعیین شناسه شبکه اختصاص دارند. ۸ بیت آخر نیز شناسه میزبان یا آی‌دی هاست را مشخص خواهند کرد که به هر کامپیوتر یا دستگاه متصل به شبکه اختصاص دارند. ساب‌نت‌ماسک شبکه پیش‌فرض کلاس C برابر با ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۰ است.

بنابراین در کلاس C به طور مجموع ۲۰۹۷۱۵۲ آدرس شبکه (۲۰۹۷۱۵۲ = ۲۱ ^ ۲) و ۲۵۴ آدرس میزبان (۲۵۴ = ۲-۸ ^ ۲) داریم.

محدوده آدرس IP کلاس C به صورت زیر است:

Class C IP Adress: form 192.0.0.x to 223.255.225.x

احتمالا، کلاس C را باید آشناترین در کلاس های آی پی شبکه بدانیم؛ چون کاربران خانگی و همین‌طور کاربران شبکه‌های کوچک زیاد از آن استفاده می‌کنند و آدرس IP پیش‌فرض اینترنت داخلی یا وای‌فای آن‌ها با آدرس‌هایی مشابه ۱۹۲.۱۶۸.۱.۰ آغاز می‌شود.

چون آدرس‌های کلاس C در شبکه‌های محلی زیاد استفاده شده و عمدتا برای پیکربندی روترها و سوئیچ‌ها به کار گرفته می‌شوند؛ در دوره‌های آموزشی شبکه از جمله دوره زیر، چندین فصل درباره‌شان بحث خواهد شد:

• دوره آموزش نتورک پلاس فرادرس – اینجا کلیک کنید

۴- کلاس آی پی D

آدرس‌های آی‌پی کلاس D به طور کامل برای multi-casting رزرو شده است. بیت‌های مرتبه بالاتر اولین اکتت آدرس‌های IP متعلق به کلاس D روی ۱۱۱۰ تنظیم می‌شوند. بیت‌های باقیمانده برای استفاده میزبان‌ها هستند. آدرس‌های آی‌پی کلاس D هیچ ساب‌نت‌ماسکی ندارند و محدوده این آدرس‌ها از ۲۲۴.۰.۰.۰ تا ۲۳۹.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵ متغیر است.

در این کلاس دیگر بحثی از Network ID و Host ID نیست و همه آدرس‌ها متعلق به گروهی از کامپیوترها هستند.

۵- کلاس آی پی E

آدرس‌های IP کلاس E برای اهداف آزمایشگاهی و تحقیقاتی رزرو شدند. بیت‌های مرتبه بالاتر اولین اکتت در کلاس E روی ۱۱۱۱ تنظیم شده و محدوده آدرس‌ها از ۲۴۰.۰.۰.۰ تا ۲۵۵.۲۵۵.۲۵۵.۲۵۴ متغیر است. این کلاس آدرس آی پی هم هیچ ساب‌نت‌ماسکی ندارد.

با پایان یافتن بررسی ۵ کلاس آی‌پی، بهتر است به چند محدوده از آدرس‌های IP خاص نیز اشاره کنیم:

۱۶۹.۲۵۴.۰.۰ تا ۱۶۹.۲۵۴.۰.۱۶: آدرس‌های محلی لینک (Link local addresses)

۱۲۷.۰.۰.۰ تا ۱۲۷.۰.۰.۸: آدرس‌های لوپ و تست شبکه (Loop-back addresses)

۰.۰.۰.۰ تا ۰.۰.۰.۸: برای برقراری ارتباط در شبکه‌های موجود استفاده می‌شوند.

چند نکته درباره آدرس دهی شناسه میزبان (Host ID)

شناسه هاست یا Host ID همان آدرس آی پی است که به دستگاه‌ها یا کامپیوترهای متصل به یک شبکه تخصیص داده می‌شود. چند قانون برای آدرس‌دهی کامپیوتر وجود دارد:

۱- در هر شبکه، Host ID باید منحصربه‌فرد در آن شبکه باشد.

۲- Host ID که همه بیت‌های آن ۰ باشند؛ غیرقابل استفاده است؛ چون این آدرس IP برای برای آی‌پی network ID در نظر گرفته می‌شود.

۳- Host ID که همه بیت‌های آن ۱ باشند را هم نمی‌توان استفاده کرد؛ چون از این آدرس IP برای برودکست یا پخش همگانی یک بسته برای همه کامپیوترها و میزبان‌های شبکه استفاده می‌شود.

چند نکته درباره آدرس دهی شناسه شبکه (Network ID)

میزبان‌هایی که در یک شبکه فیزیکی قرار دارند؛ با network ID مشابه شناسایی می‌شوند؛ چون به همه میزبان‌های در یک شبکه یک network ID یکسان تخصیص داده شده است. آدرس‌دهی network ID نیز قانون‌های خاصی دارد:

۱- network ID نمی‌تواند با ۱۲۷ شروع شود؛ چون ۱۲۷ متعلق به کلاس A است و برای توابع حلقه بازگشتی رزرو شده است.

۲- network ID که همه بیت‌های آن ۱ هستند؛ نباید استفاده شود چون یک آدرس IP رزرو شده در همه شبکه‌ها است.

۳- network ID که همه بیت‌های ۰ هستند؛ باز هم نباید استفاده شود چون برای آدرس‌دهی یک میزبان خاص در شبکه محلی استفاده شده و مسیریابی نمی‌شوند.

خلاصه ای از کلاس های آی پی شبکه

همه آدرس‌های آی پی IPv4 به ۵ کلاس مختلف A و B و C و D و E تقسیم می‌شوند. کلاس‌های آی پی D و E مصارف خاص و رزرو شده‌ای دارند ولی برای شبکه‌های بسیار بزرگ از کلاس A، برای شبکه‌های متوسط و بزرگ از کلاس B و برای شبکه‌های کوچک از کلاس C استفاده می‌شود.

در تصویر زیر می‌توانید خلاصه‌ای از همه بحث‌های صورت گرفته درباره کلاس های آی پی شبکه مشاهده کنید:

یک مشکل بزرگ کلاس‌های آی پی تعریف شده براساس روال بالا، میلیون‌ها آدرس IP تلف شده و بی‌استفاده در کلاس A و همین‌طور آدرس آی‌پی‌های زیاد بی‌استفاده در کلاس B است؛ در حالی‌که در کلاس C با مشکل کمبود آدرس IP روبرو هستیم و در بسیاری از سازمان‌های بزرگ، آن‌قدر آدرس IP کم است که نمی‌توانند نیازهای خود را برطرف کرده و ناچار هستند چندین شبکه تعریف کنند. البته، با جایگزین شدن IPv6 به جای IPv4، تا حدودی این مشکل رفع خواهد شد.

یکی از بزرگ‌ترین کاربردهای کلاس‌های آی پی شبکه در بحث‌های هک و نفوذ شبکه است. هکرها با دیدن یک آدرس IP می‌تواند کلی اطلاعات درباره شبکه شما کشف و براساس این اطلاعات شروع به تست نفوذ به شبکه کرده و سناریوهای مختلفی پیاده‌سازی و اجرا کنند. در دوره‌های امنیت شبکه فرادرس به برخی از این سناریوها و روش‌های استخراج اطلاعات از آدرس آی‌پی‌ها اشاره شده است که در زیر می‌توانید مشاهده کنید:

• دوره کامل آموزش امنیت شبکه فرادرس – کلیک کنید