معرفی کلاس های آی پی شبکه و تقسیم بندی آی پی ها و Subnet Mask

استفاده از شبکه‌های کامپیوتری – با توجه به آنلاین شدن اکثر کسب‌و‌کارها – بیش از پیش رونق گرفته است و حالا هر یک از سازمان‌ها، شرکت‌ها و کسب‌وکارها به یک تکنسین شبکه همه فن حریف احتیاج دارند تا بتوانند به وسیله وی، تمامی تبادل اطلاعات خود را به روی شبکه انجام دهند. از این‌رو، آشنا شدن با مفاهیم اصلی شبکه امری مهم در این مسیر است و برای راحتی کار شما عزیزان، بر آن شدیم تا در این مطلب در مورد کلاس های آی پی شبکه (تقسیم‌بندی IPها) صحبت کنیم.

برای اینکه در مبحث پیچیده‌ای مانند راه اندازی شبکه‌های کامپیوتری بتوانید به درجات عالی برسید، شرکت کردن در دوره‌های مختلف و کسب تجربه مفید در این حیطه بیش از هر چیز دیگری برای شما اهمیت دارد. شبکه و راه اندازی آن به صورت کاملا ایمن، نیازمند یادگیری آن از سطوح پایین است و نمی‌توان یک شبِ ره صد ساله را طی نمود.

شبکه چیست و چه اهمیتی در زندگی ما دارد؟

شبکه کامپیوتری (Network) عبارت است از ارتباط یکپارچه دو یا چند رایانه، پرینتر، فکس، اسکنر، مودم، سرور و حتی تلفن‌ها و انواع مختلف سخت‌افزارها که به وسیله کابل کشی یا به صورت ارتباطات رادیویی (بی‌سیم) به وجود می‌آید. از شبکه‌های کامپیوتری برای برقرار کردن ارتباط بین تجهیزات IT، ارتباط با اینترنت، برگزاری کنفرانس‌ها از راه دور و مهم‌تر از همه انتقال داده و اطلاعات به صورت کاملا ایمن و سریع از جای جای دنیا، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در نگاه اول، ممکن است فکر کنید که وصل کردن چند سیستم به یکدیگر نیازی به دانش فراوان ندارد، اما هنگامی که پا به این عرصه می‌گذارید، متوجه می‌شوید که در راه‌اندازی کوچک‌ترین شبکه هم نکات ریز و درشتی وجود دارند و غفلت از هر یک از آنها می‌تواند به نابودی اطلاعات مهم‌مان منجرب شود. به همین خاطر است که تاکید می‌کنیم برای تبدیل شدن به یک تکنسین شبکه زبده، باید از یادگیری اصطلاحات پایه شروع کنید و رفته رفته به مباحث پیچیده شبکه دست پیدا کنید.

اصطلاحات پایه شبکه

به واسطه ارتباط بین کامپیوترها و ایجاد شبکه در مکان‌های مختلف، کاربران به قابلیت‌های وصف‌ناپذیری دست می‌یابند که ارسال ای‌میل، اشتراک‌گذاری فایل‌ها و غیره تنها بخشی از آنها را تشکیل می‌دهند. در این حین، سه اصطلاح معمول در شبکه وجود دارند که در ادامه مفصلا به آنها خواهیم پرداخت:

1. بسته
2. درگاه
3. پهنای باند

منظور از بسته در شبکه کامپیوتری چیست؟

داده‌ها یا همان اطلاعات در سیستم‌های شبکه در قالب‌های کوچک به نام بسته انتقال داده می‌شوند و هر بسته شامل اطلاعاتی در مورد مقصد و نوع داده‌های داخلی است. برای مثال، یک پیام که از طریق ای‌میل به شما ارسال می‌شود، ابتدا به بسته‌های کوچک‌تری تقسیم شده و داده‌ها در همین بسته‌های مختلف حمل می‌شوند. در انتها، کامپیوترهای مرتبط با قرار دادن بسته‌ها در کنار هم، به پیام اصلی دست می‌یابند.

منظور از درگاه در شبکه کامپیوتری چیست؟

درگاه رکن اصلی هر شبکه کامپیوتری است و از سوکتی که در پشت دستگاه قرار گرفته و اتصال کابلی را فراهم می‌آورد، شروع می‌شود. برای مثال، ۱۰ دستگاه مختلف را می‌توانید به یک سوئیچ ده پورتی متصل کنید. هرچند برخی از دستگاه‌ها بیش از دو پورت داخلی دارند و با کمک آنها می‌توانید تعداد بیشتری از سیستم‌ها را به هم متصل کنید.

منظور از پهنای باند در شبکه کامپیوتری چیست؟

منظور از پهنای باند در شبکه، مقدار اطلاعاتی است که در هر ثانیه از طریق کابل‌های شبکه به دستگاه‌های متصل به آن انتقال داده می‌شوند. پهنای باند معمولا بر حسب بیت در ثانیه (bps) اندازه گیری می‌شود و بدیهی است که چقدر این مقدار بالاتر باشد، سرعت انتقال داده‌ها هم افزایش پیدا خواهد کرد.

یک مودم معمولی سرعتی نزدیک به ۵۰ kbs دارد به این معنا که قادر است داده‌ها را با سرعت ۵۰ هزار بیت در ثانیه انتقال دهد. در حالی که یک شبکه محلی اترنت (Ethernet) از سرعتی نزدیک به ۱۰ mbps بهره می‌برد، به این معنا که داده‌ها را با سرعتی حدود ۱۰ میلیارد بیت در ثانیه انتقال می‌دهد.

شبکه از چه اجزایی تشکیل شده است؟

قبل از آنکه به مبحث کلاس های آی پی در شبکه بپردازیم، لازم است با اجزای شبکه آشنا شوید. همانطور که گفتیم برای یادگیری اصولی شبکه، بهتر است از مفاهیم پایه شروع کنید.

۱٫ سرور و سرویس گیرنده

با افزایش تعداد کامپیوترها و گسترده‌تر شدن شبکه‌ها، یکی از سیستم‌ها باید نقش سرور را ایفا کند. در واقع سرور مرکز اصلی ذخیره‌سازی فایل‌ها و برنامه‌های اشتراکی است که در دسترس همه کلاینت‌ها قرار می‌گیرد. از طرف دیگر، این سرور است که امکان ارتباط با تجهیزات جانبی مثل پرینترها و سایر سخت‌افزارها را فراهم می‌آورد.

با اختصاص دادن یکی از کامپیوترها به عنوان سرور شبکه، می‌توانید در بسیاری از هزینه‌ها صرفه‌جویی کنید. منظور از گیرنده در شبکه، همان سیستم‌هایی هستند که به سرور متصل‌اند و از آن برای اجرای دستورات اجازه می‌گیرند. اما در نوعی از شبکه به نام همتا به همتا (Peer to peer)، نیازی به سرور اختصاصی وجود ندارد و همه کامپیوترها در یک سطح با همدیگر در ارتباط خواهند بود.

۲٫ کابل ها و سیم کشی ها

برای ایجاد ارتباط بین کامپیوترهای یک شبکه، بدیهی است که باید از طریق سیم‌کشی مخصوصی با هم در اتصال داشته باشند. سه نوع سیم‌کشی شبکه‌ای پایه وجود دارد که در ادامه به توضیح هر یک از آنها خواهیم پرداخت.

۳٫ جفت کابل های به هم تابیده

زوج‌ به هم تابیده (Twisted Pair) شکلی از سیم‌کشی است که در آن سیم‌های هادی به صورت دو به دو در هم پیچ خورده‌اند تا اختلالات مغناطیسی حاصل از منابع بیرونی را خنثی کنند. با افزایش استفاده از وسایل الکترونیکی، تاثیران مخرب آنها به صورت اختلالات رادیویی، درون خطوط ارتباطی شبکه به وفور یافت می‌شود و شرکت‌های مخابراتی بر آن شدند تا سیم‌های دکل‌ها را به صورت ضربدری از هم‌دگیر عبور دهند.

جفت کابل‌های به هم تابیده به دو شکل روکش‌دار و بدون روکش در بازار یافت می‌شوند و هریک از آنها دارای مزایا و معایب مختلفی است که در دوره آموزشی شبکه مفصلا به آنها پرداخته خواهد شد. اما از آنجایی که این نوع کابل‌ها بسیار انعطاف‌پذیر و نازک هستند، داکت‌های ساختمانی را به سرعت اشغال نمی‌کنند و از طرفی هزینه بسیار کمتری دارند. اما این انعطاف پذیری باعث نشده که در خنثی کردن امواج مضر کارکرد ضعیفی از خودشان نشان دهند. نحوه پیچش آنها در دفع امواج الکترومغناطیسی بسیار مهم است، لذا مراحل ساخت‌شان از حساسیت خاصی برخوردار است.

۴٫ کابل کواکسیال

کابل‌های هم محور یا همان کواکسیال (Coaxial Cable) در دسته کابل‌های دارای مغزی رسانای داخلی قرار می‌گیرند که دورشان را پوشش نارسانا محصور کرده است. هدف از این لایه بیرونی، جلوگیری کردن از نفوذ نویزهای موجود در محیط کابل است.

۵٫ دستگاه هاب

هاب (Hub)، همان دستگاهی است که برای اتصال گروهی از کاربران به یک شبکه محلی به کار می‌رود. هاب وظیفه دارد تا کلیه بسته‌های داده‌ای دریافتی از یک درگاه را به دیگر پورت‌های شبکه انتقال دهد. نکته توجه در مورد استفاده از هاب این است که کاربران متصل به آن، به عنوان یک قطعه شناخته می‌شوند، به این معنا که پهنای باند هاب را به اشتراک می‌گذارند. با بالارفتن تعداد سیستم‌های متصل به هاب و کم شدن سهم پهنای باند هر یک از کاربران، رقابت برای به دست آوردن مقدار مورد نیاز پهنای باند اختصاصی، افزایش پیدا خواهد کرد.

۶٫ سوئیچ شبکه

سوئیچ‌ها در مقایسه با هاب‌ها، هوشمندانه‌تر عمل می‌کنند به طوری که به هر کاربر یا گروهی از کاربران، پهنای باند مشخصی اختصاص می‌دهند. بر اساس اطلاعات موجود در هدر هر بسته، سوئیچ بسته داده‌ها را تنها به پورت گیرنده که در هدر آمده است و متصل به شبکه LAN است ارسال می‌کند و پس از اینکه انتقال به پایان رسید، ارتباط مقصد و مبدا را قطع می‌کند.

۷٫ مسیریاب یا روتر

اگر سوئیچ از هاب هوشمندتر بود، باید گفت که مسیریاب (Router) از سوئیچ هم هوشمندتر است. روترهای شبکه به کمک نقشه مسیر نتورک، تحت عنوان جدول مسیریابی ارسال بسته‌ داده‌ها از طریق بهترین مسیر به مقصد را گارانتی می‌کنند و در صورت قطع بودن مسیر دو روتر، مسیریاب ارسال کننده، راه دیگری را برای ادامه حرکت در نظر می‌گیرد. از طرف دیگر، مسیریاب‌ها با کمک پروتکل‌هایی که دارند، قادرند بین شبکه‌هایی که در زبان‌های مختلف هستند، ارتباط برقرار کنند. پروتکل اینترنت (IP)، تبادل بسته‌های اینترنتی (IPX) و اپل تاک (Apple Talk) از جمله این پروتکل‌ها هستند.

آی پی شبکه

قبل از آنکه به مبحث کلاس های آی پی شبکه بپردازیم، لازم است با مفهوم کلی‌تر آی پی (Internet Protocol) آشنا شوید. آدرس آی پی یک لاجیکال آدرسی است که قابلیت تغییرپذیری ندارد و تعیین می‌کند که سیستم در چه شبکه‌ای قرار خواهد گرفت. در واقع می‌توان گفت هر دستگاهی که در شبکه قرار بگیرد، یک آدرس آی پی مشخص دارد.

آدرس IP به دو بخش پیشوند و پسوند تقسیم می‌شود؛ قسمت پیشوند آن، شبکه فیزیکی که رایانه به آن متصل است را مشخص می‌کند و بیشتر به عنوان آدرس شبکه شناخته می‌شود. اما قسمت پسوند، رایانه فرد را در شبکه مشخص می‌کند و بیشتر با آدرس میزبان نامیده می‌شود. برای آشنایی با کارکرد آدرس آی پی حتما ادامه مطلب را بخوانید.

چگونگی عملکرد آدرس آی پی شبکه

همانطور که گفتیم، آی پی درست مانند آدرس پستی برای منازل کار می‌کند به طوری که آدرس پستی خانه شما منحصرا برای شما است و مانند آن وجود ندارد. در دنیای ارتباطات هم از آی پی برای آدرس دادن به تمامی سیستم‌ها استفاده می‌شود و هر یک از آنها توسط آی پی مخصوص به خود از یکدیگر متمایز می‌شوند. اما از آنجایی که تعداد سیستم‌های موجود در شبکه جهانی مانند اینترنت بیش از حد افزایش داشته، امکان ایجاد آی پی اختصاصی برای هر دستگاه وجود ندارد. از این‌رو، کارشناسان برای حل این مشکل نسل جدیدی از آی پی‌ها را تعریف کردند که به IPv6 معروف است.

آی پی‌های نسل IPv4 که هم در اینترنت و هم در بسیاری از شبکه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، بسیار محدود است و تنها اجازه ایجاد ۲^۳۲ آدرس را می‌دهد. تعداد محدود آدرس‌های این نوع نسخه، سبب شد تا برای همه دستگاه‌های متصل به اینترنت، IP منحصر به فردی وجود نداشته باشد. در سال ۱۹۹۸، شرکت مهندسی IEFT، توانست IPv6 را توسعه دهد و این به روز رسانی فضای آدرس‌دهی موجود را به میزان قابل توجهی افزایش داد، به طوری که می‌توان به اندازه ۲^۱۲۸ آدرس اختصاصی ایجاد کرد.

آدرس های IPv4 شبکه

آدرس‌های تولید شده در IPv4 همان اعداد باینری ۳۲ بیتی هستند که از دو شناسه تشکیل شده و به ترتیب شبکه و میزبان آن را با یک مرز فرضی از هم جدا می‌کنند. به عنوان مثال، آدرس ۱۶۸٫۲۱۲٫۲۲۶٫۲۰۴ عدد باینری ۳۲ بیتی ۱۰۱۰۱۰۰۰،۱۱۰۱۰۱۰۰،۱۱۱۰۰۰۱۰،۱۱۰۰۱۱۰۰ را نشان می‌دهد و لازم به یادآوری است که از طریق عدد باینری می‌توان تعیین کرد که آدرس آی پی به چه نوع شبکه‌ای تعلق دارد.

انواع کلاس های آی پی شبکه

در نسخه ۴ آی‌پی‌ها، کلاس های آی پی شبکه متفاوتی در ۵ دسته طبقه‌بندی می‌شوند که هر یک از آنها کارکرد مخصوص به خود را دارند. در ادامه هر یک از کلاس های A,B,C,D,E آی پی شبکه را به اختصار توضیح خواهیم داد.

کلاس A

اگر به قسمت چپ آی پی (اولین قسمت آن) اعداد ۱ تا ۱۲۶ داده شود، آن آی‌پی در دسته کلاس های آی پی شبکه نوع A قرار دارد. تعداد ۱۶،۷۷۷،۲۱۴ آی پی را می‌توان در این نوع کلاس تعریف کرد و از نوع A زمانی استفاده می‌شود که به تعداد بسیار بالایی آی پی احتیاج داشته باشیم. رنج کلاس آی پی شبکه از نوع A از ۱٫۰٫۰٫۱ تا ۱۲۶٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۴ در نظر گرفته می‌شود.

کلاس B

اگر به قسمت چپ آی پی (اولین قسمت آن) اعداد ۱۲۸ تا ۱۹۱ داده شود، به این معنا است که آی پی آدرس در کلاس B قرار دارد. در این کلاس می‌توانید به تعداد ۶۵،۵۳۴ آدرس منحصر به فرد ایجاد کنید. همچنین بازه کلاس B از ۱۲۸٫۱٫۰٫۱ تا ۱۹۱٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۴ گسترده است.

کلاس C

اگر به قسمت چپ آی پی (اولین قسمت آن) اعداد ۱۹۲ تا ۲۲۳ داده شود، به این معنا خواهد بود که آی پی آدرس در کلاس C قرار دارد. در این کلاس تنها می‌توان ۲۵۴ سیستم را با آی پی اختصاصی آدرس‌دهی کرد. بازه کلاس C از ۱۹۲٫۰٫۱٫۱ تا ۲۲۳٫۲۵۵٫۲۵۴٫۲۵۴ گستردگی دارد.

کلاس D

اگر به قسمت چپ آی پی (اولین قسمت آن) اعداد ۲۲۴ تا ۲۳۹ داده شود، به این معنا خواهد بود که آی پی آدرس سیستم در کلاس D قرار دارد. کلاس D که به اصطلاح Multicast است، کاربردهای خاصی از آن می‌شود. برای مثال از این کلاس، برای ارسال همزمان بسته‌های داده به کل کلاینت‌ها استفاده می‌شود. این کار از آن جهت حائز اهمیت است که برخی از از داده‌های خاص بایستی به صورت همزمان در اختیار کلاینت‌ها قرار بگیرند. بازه کلاس D هم از ۲۲۴٫۰٫۰٫۰ تا ۲۳۹٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵ گسترده است.

کلاس E

آخرین سری از کلاس های آی پی شبکه، کلاس E است که با اعداد ۲۴۰ تا ۲۵۵ در قسمت چپ آی پی قابل شناسایی هستند. این کلاس برای کارهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی در آینده رزرو شده و سیستم‌های خانگی نمی‌توانند از کلاس E استفاده کنند. همچنین بازه این کلاس از ۲۴۰٫۰٫۰٫۰ تا ۲۵۴٫۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۴ گسترش دارد.

کلاس های آی پی شبکه و ساب نت ماسک

برای تشخیص تعلق یا عدم تعلق به یک شبکه، سیستم‌ها از مفهومی به نام ساب‌نت ماسک (Subnet Mask) استفاده می‌کنند. برای ساخت Subnet Mask، سیستم تمامی بیت‌های شبکه را ۱ و تمامی بیت‌های هاست را ۰ در نظر می‌گیرد. در نظر داشته باشید که هر آی پی شبکه – از هر کلاسی که باشد – یک Subnet Mask استاندارد دارد.

به عنوان مثال آی پی ۱۰٫۱۰٫۱۰٫۱ دارای Subnet Mask با شناسه ۲۵۵٫۰٫۰٫۰ است، از آی پی ۱۷۲٫۱۶۸٫۸۸٫۹۸ که از کلاس B گرفته شده دارای ساب‌نت ماسکِ ۲۵۵٫۲۵۵٫۰٫۰ می‌باشد و همچنین آی پی آدرسِ ۱۹۲٫۱۶۸٫۱۰۰٫۳ از کلاس C دارای ساب نت ماسکِ ۲۵۵٫۲۵۵٫۲۵۵٫۰ می‌باشد.

دنیای وسیع شبکه های کامپیوتری

همانطور که در این مطلب بارها به آن اشاره کردیم، استفاده از شبکه‌های پیچیده کامپیوتری روز به روز در حال افزایش است و زندگی بدون آنها، حداقل برای نیمی از جمعیت جهان امکان‌پذیر نیست. راه اندازی کوچک‌ترین و ساده‌ترین شبکه کامپیوتری که از دو رایانه تشکیل می‌شوند، نیازمند رعایت نکات ریز و درشتی است که اگر نادیده گرفته شوند، معلوم نیست چه بلایی سر داده‌ها خواهد آمد. از این‌رو، به طور جدی پیشنهاد می‌کنیم که اگر قصد وارد شدن به دنیای وسیع شبکه‌های کامپیوتری را دارید، حتما در دوره‌های مدون آموزشی مخصوص نتورک شرکت کنید.