قبل أن يصبح الإنترنت شيئًا ، كانت شبكات الكمبيوتر موجودة. استخدمت هذه الشبكات عناوين IP مماثلة لتلك المستخدمة اليوم. كانت هذه الشبكات مترابطة عبر شبكة ARPANET ، والتي تطورت في النهاية إلى ما هو الآن الإنترنت. في هذه الأيام الأولى لشبكات الكمبيوتر ، كان حجم الإنترنت وشعبيتها غير متصورين بشكل أساسي. العديد من التقنيات الحديثة التي نأخذها كأمر مسلم به ببساطة لم تكن موجودة. بسبب هذا وافتراضات الوقت ، تم توزيع مجموعات كبيرة من عناوين IP.
مع استمرار ARPANET في النمو ، تقرر أن النظام المعاصر لتوزيع العناوين سيواجه مشكلات تتعلق باستنفاد مساحة العنوان في المستقبل القريب. كانت الشبكات الفئوية هي المحاولة الأولى لتأخير مسألة معالجة استنفاد الفضاء. لفهم ماهية الشبكات الرفيعة المستوى ، وكيف تعمل ، من المهم فهم الأنظمة التي تقوم عليها ، وبشكل أساسي عناوين IPv4.
بنية عنوان IP
عنوان IP هو عنوان بروتوكول الإنترنت الفريد المستخدم لتوجيه حركة مرور الشبكة عبر الإنترنت. IPv4 هو مخطط العنونة الرئيسي. يتم عرض عناوين IPv4 بشكل عام في التدوين الرباعي المنقط لتكون قابلة للقراءة من قبل الإنسان. على سبيل المثال ، قد يبدو عنوان IP بهذا الشكل "192.168.0.1". يحتوي كل عنوان IP على أربعة أقسام ، مفصولة بنقاط ، ومن هنا جاء المصطلح - رباعي منقط. ومع ذلك ، يُشار إليه أيضًا بالتدوين النقطي العشري.
على الرغم من ذلك ، في الواقع ، لا تستخدم أجهزة الكمبيوتر هذا التنسيق في الواقع. مثل كل شيء تتعامل معه أجهزة الكمبيوتر ، يتم استخدام عناوين IP في نظام ثنائي. في حالة عناوين IPv4 ، يتم تمثيل كل قسم من الأقسام الأربعة ، المعروف باسم ثماني بتات ، بثمانية أرقام ثنائية. العنوان أعلاه هو بالفعل "11000000.10101000.00000000.00000001" في النظام الثنائي.
أحد الأشياء الرئيسية في هذا هو أنه نظرًا لأن كل ثماني بتات يتم تمثيلها فقط بـ 8 بتات ثنائية ، يجب أن تكون الأرقام التي يمكن للبشر قراءتها بين 0 و 255. هذا يعني أنه يوجد على الأكثر 255 * 255 * 255 * 255 أو 4،294،967،296 عنوان IP محتمل. في حين أن أربعة مليارات عنوان IP محتمل قد يبدو عددًا كبيرًا ، فإن هذا أقل من عنوان IP واحد لكل شخص على قيد الحياة حاليًا. يمتلك معظم الناس في العالم الغربي أكثر من جهاز متصل بالإنترنت.
شبكات الفئة أ والافتراضات المبكرة
في الأيام الأولى لشبكات الكمبيوتر ، كان من المفترض أنه لن يكون هناك الكثير من الشبكات. لم تكن هناك اتصالات إنترنت منزلية أو حتى أجهزة كمبيوتر منزلية. كانت الشركات الكبيرة والمعاهد التعليمية والدوائر الحكومية هي الأماكن الوحيدة التي توجد بها أي شبكات. كان من المفترض أن تنمو كل هذه الشبكات بشكل ملحوظ. في المقابل ، سيبقى العدد الإجمالي للشبكات صغيرًا نسبيًا. لم يكن هذا الافتراض مضللاً بالمعلومات في ذلك الوقت حيث لم يتم إصدار كمبيوتر IBM الشخصي ، أول كمبيوتر منزلي ، بعد.
حصلت شركات مثل Apple و Ford و AT&T على مجموعات كبيرة من العناوين. حصلت وزارة الدفاع الأمريكية على أكثر من اثنتي عشرة دفعات كبيرة من العناوين. حصلت Apple على 17.0.0.0 ، وحصلت Ford على 19.0.0.0 ، وحصلت AT&T على 12.0.0.0 ، بينما حصلت DOD على 6.0.0.0 و 7.0.0.0 و 11.0.0.0 والمزيد. تقوم كل شبكة من هذه الشبكات بتعيين كل عنوان IP بدءًا من الرقم الأول (17 ، 7 ، 19 ، إلخ) للشركات المعنية. وهذا يعني أن كل شبكة يمكن أن تدعم 167777216 عنوان IP فرديًا. وهذا يعني أيضًا أن هناك ما مجموعه 255 شبكة ممكنة.
كانت هذه هي المشكلة الكبيرة ، مع تزايد شعبية شبكات الكمبيوتر ، أصبح من الواضح أن 255 شبكة لن تكون كافية لتلبية الطلب. لحسن الحظ ، تم اكتشاف هذه المشكلة في وقت مبكر بما يكفي لتطوير الإصلاح. كان الإصلاح الأول يسمى الشبكات الفئوية وتم تقديمه في عام 1981. بالمناسبة ، هذا هو نفس العام الذي تم فيه إصدار كمبيوتر IBM الشخصي. الكمبيوتر الشخصي واتصالات الإنترنت بالمنزل ستزيد الضغط على مساحة العنوان قريبًا.
الاقسام
فكرة الشبكات الفئوية هي تقسيم هذه الشبكات الضخمة إلى العديد من الشبكات الأصغر. أعيد تصنيف الشبكات الضخمة الأصلية على أنها شبكات من الفئة أ. تم أيضًا إنشاء الفئتين الجديدتين B و C ، بينما تم تخصيص قسم آخر جانباً للاستخدام المستقبلي. أسهل طريقة لفصل الفئات هي أن الفئة A تشغل النصف الأول من جميع العناوين. ثم تأخذ الفئة B نصف العناوين المتبقية ، وتحصل الفئة C على نصف العناوين بعد الفئة B. باقي مساحة العنوان محجوزة.
من الناحية العملية ، هذا يعني أن أي عنوان IP به رقم أول ثماني بتات أقل من 128 ، هو شبكة من الفئة أ. شبكة الفئة ب هي أي عنوان تكون فيه الثمانية الأولى بين 128 و 191. أي شبكة يكون فيها أول ثماني بتات بين 192 و 223 هي شبكة من الفئة C. وأي شيء يبدأ بـ 224 أو أعلى محجوز. من الناحية الثنائية ، يبدأ كل عنوان IP من الفئة A بـ 0. يبدأ كل عنوان من الفئة B بالرقم 10 ، ويبدأ كل عنوان من الفئة C بـ 110 ، وتبدأ المساحة المحجوزة بـ 111. هذا يجعل من السهل تحديد حدود كل شبكة.
هذا يعني أن المساحة الإجمالية لشبكات الفئة A تنخفض إلى النصف من 256 إلى 128 الأصلية. الأهم من ذلك ، هذا يعني أيضًا أن هناك الآن 16384 شبكة من الفئة ب ، والتي تدعم ما يصل إلى 65.536 عنوان IP لكل منها ، و 2097152 شبكة من الفئة C التي تدعم كل منها 256 عنوان IP. تم تقسيم المساحة المحجوزة في نهاية مساحة العنوان لاحقًا إلى الفئة D والفئة E.
مساحة محجوزة
تم حجز عدد من العناوين في بداية ونهاية كل فصل مع حجز بعض الأقسام في المنتصف أيضًا. لم يتم استخدام بعضها ، مثل 0.0.0.0 إلى 0.255.255.255 على وجه التحديد لأي شيء ، وبدلاً من ذلك تم حجزها للاستخدام في المستقبل. تم إعطاء الأقسام المحجوزة الأخرى غرضًا محددًا. على سبيل المثال ، يتم التعامل مع أي عنوان IP يبدأ بـ 127 كعنوان استرجاع. لا يتم نقل حركة مرور الشبكة مطلقًا ، بل ترتد ببساطة إلى المرسل دون إرسالها.
تم حجز العناوين التي تبدأ بالرقم 192 ، حيث تم حجز عناوين 192.168 للاستخدام في الشبكات الداخلية ، مما يسمح لأي شبكة داخلية باستخدامها. يستخدم هذا في جميع الشبكات المنزلية تقريبًا ، على سبيل المثال ، لأنه يوفر 256 عنوانًا ممكنًا. بالنسبة لحالات الاستخدام الأكبر ، يتم حجز أي عنوان يبدأ بـ 172.16 إلى 172.31 للاستخدام الداخلي كما هو الحال مع أي شبكة تبدأ بـ 10.
مساحات العناوين الخاصة هذه محجوزة للاستخدام الداخلي فقط. تم تصميم جميع معدات الشبكات لمنع أي حركة مرور موجهة لأحد هذه العناوين المحجوزة من تجاوز جهاز توجيه إلى شبكة أخرى. العناوين خاصة بالشبكة ، مما يعني أنه يمكن لأي شخص وكل شخص استخدامها على شبكاتهم الداخلية. لكي يعمل هذا ، يجب أن يكون لجهاز التوجيه عنوان IP عام ، وتتبع الجهاز الداخلي طلب البيانات من شبكة أخرى ، والتأكد من أن الاستجابة تعود إلى اليمين جهاز. تسمى هذه التقنية NAT أو ترجمة عنوان الشبكة.
نجاح وفشل الشبكات الكلاسيكية
تسمح الشبكات الفخمة باستخدام المساحة بكفاءة أكبر بكثير من مجرد تخصيص واحدة 256العاشر من مساحة العنوان المحتملة لأي شركة تطلبها. لا تحتاج الغالبية العظمى من الشركات والدوائر الحكومية وما إلى ذلك إلى 16777216 عنوان IP. يمكنهم الحصول على عدد أقل بكثير من عناوين IP المخصصة لهم ويقومون بعمل جيد.
في حين أن نظام الشبكات الكلاسيكي يبدو جيدًا على الورق ، وهو أنيق بالتأكيد ، إلا أنه لسوء الحظ ، فإنه يواجه مشكلات مماثلة على نطاق مختلف. معظم الشركات أيضًا أصغر من شبكة من الفئة ب ، ولا تحتاج إلى 65536 عنوان IP محتملاً. حتى في منتصف الثمانينيات وأوائل التسعينيات ، كانت العديد من الشركات كبيرة جدًا بالنسبة لشبكة من الفئة C تحتوي على 256 عنوان IP فقط. هذا يعني أن الشركات غالبًا ما تحتاج إلى شبكات من الفئة ب حتى لو احتاجت فقط إلى 300 عنوان IP. مرة أخرى ، كان هذا يعني أنه تم استخدام مساحة العنوان بشكل غير فعال مع مساحات شاسعة من العناوين الصادرة للشركات التي لن تستخدمها مطلقًا.
خلفاء الشبكات الكلاسيكية
تم التعرف على هذه المشكلة بسرعة ، وهكذا في عام 1993 ، بعد 12 عامًا فقط من تقديم الشبكات الفئوية ، تم استبدالها. تم استبداله باسم التوجيه بين المجالات دون فئات ، أو CIDR (وضوحا عصير التفاح). أتاح نظام CIDR إمكانية تكوين أكثر بكثير في عدد العناوين الصادرة. السماح بتحديد الشبكات بواسطة كل بت ثنائي بدلاً من كل ثماني بتات. لا يزال هذا الحل قيد الاستخدام اليوم ، على الرغم من أن النمو الهائل في الأجهزة المتصلة بالإنترنت قد استنفد الآن مساحة عنوان IPv4 بالكامل حتى مع تقنية العنونة الأكثر كفاءة هذه.
الحل لذلك هو التبديل إلى IPv6 الذي يوفر مساحة عنوان أكبر بكثير ، 340،282،366،920،938،463،463،374،607،431،768،211،456 عناوين ممكنة على وجه الدقة. هذا ما يقرب من 340 تريليون تريليون تريليون ، وهو أكثر بكثير من 4.3 مليار عنوان IPv4 غريب. لسوء الحظ ، على الرغم من الإلحاح الناجم عن استنفاد مساحة عنوان IPv4 الوشيك والحاضر الآن ، لا يزال دعم IPv6 غير واضح. ومع ذلك ، هذا يرجع بشكل أساسي إلى الأجهزة القديمة.
استنتاج
كانت الشبكات الكلاسيكية محاولة مبكرة لتحسين كفاءة تخصيص عنوان IP. لقد نجح في تأخير استنفاد مساحة عنوان IPv4 ، لمدة 12 عامًا كانت موجودة. تم استبداله بـ CIDR ، والذي كان حلاً أكثر نجاحًا على المدى الطويل.
بعض ميراث الشبكات الكلاسيكية لا تزال موجودة مع العديد من الشركات التي لا تزال تحتفظ بالفئة B أو حتى القليل منها لديها شبكات من الفئة A مخصصة لها والتي لا يمكنها الاستفادة منها بكفاءة. في الواقع ، حتى محاولة القيام بذلك يمثل خطرًا أمنيًا إلى حد ما لأن أي جهاز يستخدم أحد عناوين IP هذه سيكون قابلاً للتوجيه العام بدون وجود جدار حماية في مكانه. في تدوين CIDR ، تكون شبكة الفئة A / 8 ، وشبكة الفئة B هي / 16 ، وشبكة الفئة C هي / 24.