Før internettet overhovedet var en ting, eksisterede computernetværk. Disse netværk brugte IP-adresser, der var identiske med dem, der bruges i dag. Disse netværk blev forbundet over ARPANET, som til sidst udviklede sig til det, der nu er internettet. I disse tidlige dage med computernetværk var omfanget og populariteten af internettet i det væsentlige utænkeligt. Mange af de moderne teknologier, vi tager for givet, eksisterede simpelthen ikke. På grund af dette og tidens antagelser blev der uddelt store partier af IP-adresser.
Da ARPANET fortsatte med at vokse, blev det bestemt, at det moderne system til uddeling af adresser ville løbe ind i problemer med adresseudmattelse i den nærmeste fremtid. Klassisk netværk var det første forsøg på at forsinke spørgsmålet om at løse pladsudmattelse. For at forstå, hvad klassisk netværk er, og hvordan det fungerer, er det vigtigt at forstå de systemer, der ligger til grund for det, primært IPv4-adresser.
IP-adressestruktur
En IP-adresse er den unikke internetprotokoladresse, der bruges til at dirigere netværkstrafik over internettet. IPv4 er det vigtigste adresseringsskema. IPv4-adresser vises generelt i prikket-quad-notationen, så de kan læses af mennesker. For eksempel kan en IP-adresse se sådan ud "192.168.0.1". Hver IP-adresse har fire sektioner, adskilt af prikker, deraf udtrykket – dotted quad. Det omtales dog også som punkt-decimalnotation.
I virkeligheden bruger computere dog ikke dette format. Ligesom alt hvad computere beskæftiger sig med, bruges IP-adresser i binær. I tilfælde af IPv4-adresser er hver af de fire sektioner, kendt som en oktet, repræsenteret af 8 binære cifre. Ovenstående adresse er virkelig "11000000.10101000.00000000.00000001" i binær.
En af de vigtigste ting ved dette er, at fordi hver oktet kun er repræsenteret af 8 binære bit, skal de menneskeligt læsbare tal være mellem 0 og 255. Det betyder, at der højst er 255*255*255*255 eller 4.294.967.296 mulige IP-adresser. Mens fire milliarder mulige IP-adresser sandsynligvis virker som meget, er det mindre end én IP-adresse pr. person i live i øjeblikket. De fleste mennesker i den vestlige verden har mere end én internetforbundet enhed.
Klasse A-netværk og tidlige antagelser
I de tidlige dage af computernetværk blev det antaget, at der ikke ville være mange netværk. Der var ingen hjemme-internetforbindelser eller endda hjemmecomputere. Store virksomheder, uddannelsesinstitutioner og offentlige myndigheder var de eneste steder med nogen netværk. Det blev antaget, at alle disse netværk sandsynligvis ville vokse betydeligt. I modsætning hertil ville det samlede antal netværk forblive relativt lille. Denne antagelse var ikke engang vildledt med oplysningerne på det tidspunkt, da IBM PC, den første hjemmecomputer, endnu ikke var blevet frigivet.
Virksomheder som Apple, Ford og AT&T fik store partier af adresser. US DOD fik mere end et dusin store partier af adresser. Apple fik 17.0.0.0, Ford fik 19.0.0.0, AT&T fik 12.0.0.0, mens DOD fik 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 og mere. Hvert af disse netværk tildelte hver IP-adresse, der begynder med det første tal (17, 7, 19 osv.) til de respektive virksomheder. Dette betød, at hvert netværk kunne understøtte 16.777.216 individuelle IP-adresser. Det betød også, at der var i alt 255 mulige netværk.
Dette var det store problem, da computernetværk voksede i popularitet, blev det klart, at 255 netværk ikke ville være nok til at tilfredsstille efterspørgslen. Heldigvis blev dette problem opdaget tidligt nok til, at en rettelse kunne udvikles. Den første rettelse blev kaldt classful networking, og den blev introduceret i 1981. Det er i øvrigt samme år, som IBM PC'en blev udgivet. Den personlige computer og hjemme internetforbindelser ville snart øge presset på adresseområdet.
Klasserne
Ideen med klassenetværk er at bryde disse massive netværk op i mange mindre. De originale enorme netværk blev omklassificeret som klasse A-netværk. De nye klasser B og C blev også oprettet, mens en anden afdeling blev afsat som reserveret til fremtidig brug. Den nemmeste måde at adskille klasserne på er, at klasse A optager den første halvdel af alle adresser. Klasse B tager derefter halvdelen af de resterende adresser, og klasse C får halvdelen af adresserne efter klasse B. Resten af adressepladsen er reserveret.
I praksis betyder det, at enhver IP-adresse, hvor den første oktet havde et tal under 128, er et klasse A-netværk. Et klasse B-netværk er enhver adresse, hvor den første oktet er mellem 128 og 191. Ethvert netværk, hvor den første oktet er mellem 192 og 223, er et klasse C-netværk. Og alt, der begynder med 224 eller højere, er reserveret. I binære termer starter hver klasse A IP-adresse med et 0. Hver klasse B-adresse starter med 10, hver klasse C-adresse starter med 110, og den reserverede plads starter med 111. Dette gør det let muligt at bestemme grænserne for hvert netværk.
Det betyder, at den samlede plads for klasse A-netværk er halveret fra de oprindelige 256 til 128. Vigtigt er det også, at der nu er 16.384 klasse B-netværk, der understøtter op til 65.536 IP-adresser hver, og 2.097.152 klasse C-netværk, der understøtter 256 IP-adresser hver. Den reserverede plads i enden af adresserummet blev senere opdelt i klasse D og klasse E.
Reserveret plads
Et antal adresser i starten og slutningen af hver klasse var reserveret med nogle sektioner i midten også reserveret. Nogle, som 0.0.0.0 til 0.255.255.255, blev ikke specifikt brugt til noget, men blev i stedet reserveret til fremtidig brug. Andre reserverede sektioner fik et specifikt formål. For eksempel behandles enhver IP-adresse, der starter med 127, som en loopback-adresse. Netværkstrafikken bliver aldrig transmitteret og hopper blot tilbage til afsenderen uden at blive sendt.
Adresser, der starter med 192, blev reserveret, hvor 192.168 adresser blev reserveret til brug i interne netværk, hvilket gør det muligt for ethvert internt netværk at bruge det. Dette bruges for eksempel i næsten alle hjemmenetværk, da det giver 256 mulige adresser. For større brugstilfælde er enhver adresse, der starter med 172.16 til 172.31, også reserveret til intern brug, ligesom ethvert netværk, der begynder med 10.
Disse private adresserum er kun reserveret til internt brug. Alt netværksudstyr er designet til at forhindre enhver trafik, der er bestemt til en af disse reserverede adresser, i at komme forbi en router til et andet netværk. Adresserne er netværksspecifikke, hvilket betyder, at alle og enhver kan bruge dem på deres egne interne netværk. For at dette skal virke, skal routeren have en offentlig IP-adresse, hold styr på hvilken intern enhed der er anmode om hvilke data fra et andet netværk, og sikre, at svaret kommer tilbage til højre enhed. Denne teknik kaldes NAT eller Network Address Translation.
Succes og fiasko ved Classful Networking
Klassisk netværk giver mulighed for meget mere effektiv udnyttelse af pladsen end blot at tildele en 256th af det mulige adresseområde til enhver virksomhed, der beder om det. Langt de fleste virksomheder, offentlige myndigheder osv. har ikke brug for 16.777.216 IP-adresser. De kan få et meget mindre antal IP-adresser tildelt dem og klarer sig fint.
Selvom det klassiske netværkssystem ser godt ud på papiret og bestemt er pænt, støder det desværre ind i lignende problemer i en anden skala. De fleste virksomheder er også mindre end et klasse B-netværk og behøver ikke 65536 mulige IP-adresser. Selv i midten af 80'erne og begyndelsen af 90'erne var mange virksomheder dog for store til et klasse C-netværk med kun 256 IP-adresser. Det betød, at virksomheder ofte havde brug for klasse B-netværk, selvom de kun havde brug for 300 IP-adresser. Igen betød dette, at adresserummet blev brugt ineffektivt med store dele af adresser udstedt til virksomheder, der aldrig ville udnytte det hele.
Efterfølgere til Classful Networking
Dette problem blev hurtigt identificeret, og så i 1993, kun 12 år efter at klassenetværk blev introduceret, blev det erstattet. Dens erstatning blev kaldt Classless Inter-Domain Routing eller CIDR (udtalt cider). CIDR tillod meget mere konfigurerbarhed i antallet af udstedte adresser. Tillader, at netværk defineres af hver binær bit i stedet for hver oktet. Denne løsning er stadig i brug i dag, selvom den massive vækst i internet-tilsluttede enheder nu fuldstændig har opbrugt IPv4-adresserummet selv med denne mere effektive adresseringsteknik.
Løsningen på det er skiftet til IPv6, som giver et meget større adresserum, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 mulige adresser for at være præcis. Det er omkring 340 billioner billioner, hvilket er meget mere end de 4,3 milliarder ulige IPv4-adresser. Desværre er IPv6-understøttelse, på trods af det hastende drevet af den forestående og nu nuværende udmattelse af IPv4-adressepladsen, stadig mangelfuld. Dette skyldes dog primært ældre hardware.
Konklusion
Klassisk netværk var et tidligt forsøg på at forbedre effektiviteten af tildeling af IP-adresser. Det lykkedes med at forsinke udmattelsen af IPv4-adresserummet i de 12 år, det var på plads. Den blev afløst af CIDR, som var en mere vellykket langsigtet løsning.
Nogle arv efter klasse-netværk lever videre med mange virksomheder, der stadig har klasse B eller og endda nogle få, der har klasse A-netværk tildelt dem, som de umuligt kan gøre effektiv brug af. Faktisk udgør selv forsøg på at gøre det noget af en sikkerhedsrisiko, da enhver maskine, der bruger en af disse IP-adresser, ville kunne adresseres offentligt uden en firewall på plads. I CIDR-notation er et klasse A-netværk en /8, et klasse B-netværk er et /16, og et klasse C-netværk er et /24.