Arvutivõrgud eksisteerisid juba enne, kui internett üldse ei eksisteerinud. Need võrgud kasutasid tänapäeval kasutatavatega identseid IP-aadresse. Need võrgud ühendati omavahel ARPANETi kaudu, mis lõpuks arenes välja praeguseks Internetiks. Nendel arvutivõrkude loomise algusaegadel oli Interneti ulatus ja populaarsus sisuliselt mõeldamatu. Paljusid kaasaegseid tehnoloogiaid, mida me iseenesestmõistetavaks peame, lihtsalt ei eksisteerinud. Selle ja tolleaegsete eelduste tõttu jagati välja tohutul hulgal IP-aadresse.
ARPANETi kasvades leiti, et kaasaegne aadresside jagamise süsteem satub lähitulevikus probleeme aadressiruumi ammendumisega. Klassikaline võrgustik oli esimene katse lükata ruumi ammendumisega tegelemist edasi. Et mõista, mis on klassikaline võrgundus ja kuidas see toimib, on oluline mõista selle aluseks olevaid süsteeme, eelkõige IPv4-aadresse.
IP-aadressi struktuur
IP-aadress on ainulaadne Interneti-protokolli aadress, mida kasutatakse võrguliikluse suunamiseks Interneti kaudu. IPv4 on peamine adresseerimisskeem. IPv4-aadressid kuvatakse üldiselt punktiir-nelikujulisena, et need oleksid inimloetavad. Näiteks võib IP-aadress välja näha selline "192.168.0.1". Igal IP-aadressil on neli punktidega eraldatud jaotist, sellest ka termin – punktiirnelik. Kuid seda nimetatakse ka punkt-kümnendmärgistuseks.
Tegelikult aga ei kasuta arvutid seda vormingut. Nagu kõik, millega arvutid tegelevad, kasutatakse IP-aadresse binaarselt. IPv4-aadresside puhul on kõik neli sektsiooni, mida nimetatakse oktettiks, esindatud 8 kahendnumbriga. Ülaltoodud aadress on tõesti binaarne "11000000.10101000.00000000.00000001".
Üks peamisi asju selle juures on see, et kuna iga oktetti esindab ainult 8 kahendbitti, peavad inimloetavad numbrid olema vahemikus 0 kuni 255. See tähendab, et võimalikke IP-aadresse on maksimaalselt 255*255*255*255 või 4 294 967 296. Kuigi neli miljardit võimalikku IP-aadressi tundub ilmselt palju, on see vähem kui üks IP-aadress praegu elava inimese kohta. Enamikul läänemaailma inimestel on rohkem kui üks Interneti-ühendusega seade.
A-klassi võrgud ja varajased eeldused
Arvutivõrkude loomise algusaegadel eeldati, et võrke pole palju. Puudusid kodused internetiühendused ega isegi koduarvutid. Suured ettevõtted, õppeasutused ja valitsusasutused olid ainsad võrgud. Eeldati, et kõik need võrgud kasvavad märkimisväärselt. Seevastu võrkude koguarv jääks suhteliselt väikeseks. See oletus ei olnud tollase teabega isegi vale, kuna IBM PC, esimene koduarvuti, ei olnud veel välja antud.
Sellised ettevõtted nagu Apple, Ford ja AT&T said suure hulga aadresse. USA DOD sai üle tosina suure partii aadresse. Apple sai 17.0.0.0, Ford sai 19.0.0.0, AT&T sai 12.0.0.0, samas kui DOD sai 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 ja palju muud. Kõik need võrgud määrasid vastavatele ettevõtetele kõik IP-aadressid, mis algavad esimese numbriga (17, 7, 19 jne). See tähendas, et iga võrk võib toetada 16 777 216 individuaalset IP-aadressi. See tähendas ka seda, et võimalikke võrke oli kokku 255.
See oligi suur probleem, sest arvutivõrkude populaarsuse kasvades sai selgeks, et 255 võrgust nõudluse rahuldamiseks ei piisa. Õnneks märgati seda probleemi piisavalt vara, et lahendus oleks välja töötatud. Esimest parandust nimetati klassikaks võrgunduseks ja see võeti kasutusele 1981. aastal. Muide, see on samal aastal, mil välja anti IBM PC. Personaalarvuti ja kodune internetiühendus suurendavad peagi aadressiruumi survet.
Prillid
Klassikalise võrgu loomise idee seisneb nende tohutute võrkude jagamises paljudeks väiksemateks. Algsed tohutud võrgud liigitati ümber A-klassi võrkudeks. Samuti loodi uued klassid B ja C, samas kui teine osa jäeti edaspidiseks kasutamiseks reserveeritud. Lihtsaim viis klasside eraldamiseks on see, et klass A võtab kõigist aadressidest esimese poole. Seejärel võtab B-klass pooled ülejäänud aadressidest ja klass C pooled aadressidest pärast B-klassi. Ülejäänud aadressiruum on reserveeritud.
Praktiliselt tähendab see, et iga IP-aadress, mille esimese okteti number oli alla 128, on A-klassi võrk. B-klassi võrk on mis tahes aadress, mille esimene oktett on vahemikus 128–191. Iga võrk, mille esimene oktett on vahemikus 192–223, on C-klassi võrk. Ja kõik, mis algab 224-st või kõrgemast, on reserveeritud. Binaarselt öeldes algab iga A-klassi IP-aadress 0-ga. Iga B-klassi aadress algab 10-ga, iga C-klassi aadress algab 110-ga ja reserveeritud ruum algab numbriga 111. See võimaldab hõlpsasti määrata iga võrgu piire.
See tähendab, et A-klassi võrkude üldine ruum väheneb poole võrra algselt 256-lt 128-le. Oluline on see, et praegu on 16 384 B-klassi võrku, millest igaüks toetab kuni 65 536 IP-aadressi, ja 2 097 152 C-klassi võrku, millest igaüks toetab 256 IP-aadressi. Aadressiruumi lõpus olev reserveeritud ruum jagati hiljem D- ja E-klassiks.
Reserveeritud ruum
Iga klassi alguses ja lõpus oli reserveeritud mitu aadressi, reserveeritud olid ka mõned jaotised keskel. Mõnda, näiteks 0.0.0.0 kuni 0.255.255.255, ei kasutatud spetsiaalselt millekski, vaid reserveeriti edaspidiseks kasutamiseks. Teistele reserveeritud osadele anti konkreetne eesmärk. Näiteks käsitletakse mis tahes IP-aadressi, mis algab numbriga 127, tagasilülitusaadressina. Võrguliiklust ei edastata kunagi ja see põrkub lihtsalt saatjale tagasi ilma saatmiseta.
Aadressid, mis algavad numbriga 192, olid reserveeritud, kusjuures 192 168 aadressi reserveeriti kasutamiseks sisevõrkudes, võimaldades seda kasutada igal sisevõrgul. Seda kasutatakse näiteks peaaegu kõigis koduvõrkudes, kuna see pakub 256 võimalikku aadressi. Suurematel kasutusjuhtudel on kõik aadressid, mis algavad 172.16 kuni 172.31, samuti reserveeritud sisekasutuseks, nagu ka iga 10-ga algav võrk.
Need privaatsed aadressiruumid on reserveeritud ainult sisekasutuseks. Kõik võrguseadmed on loodud selleks, et vältida ühele neist reserveeritud aadressidest suunatud liikluse sattumist ruuterist teise võrku. Aadressid on võrgupõhised, mis tähendab, et igaüks ja igaüks saab neid kasutada oma sisevõrkudes. Selle toimimiseks peab ruuteril olema avalik IP-aadress, jälgige, milline siseseade on küsida, milliseid andmeid teisest võrgust, ja tagada, et vastus jõuaks tagasi paremale seade. Seda tehnikat nimetatakse NAT või võrguaadressi tõlkimiseks.
Klassikalise võrgustiku loomise edu ja ebaõnnestumine
Klassikaline võrgustik võimaldab ruumi palju tõhusamalt kasutada kui lihtsalt ühe 256 määramineth võimalikust aadressiruumist igale ettevõttele, kes seda küsib. Enamik ettevõtteid, valitsusasutusi jne ei vaja 16 777 216 IP-aadressi. Nad saavad neile määrata palju väiksema arvu IP-aadresse ja saavad sellega suurepäraselt hakkama.
Kuigi klassikaline võrgusüsteem näeb paberil hea välja ja on kindlasti puhas, puutub see kahjuks kokku sarnaste probleemidega erinevas ulatuses. Enamik ettevõtteid on ka väiksemad kui B-klassi võrk, ei vaja 65536 võimalikku IP-aadressi. Isegi 80ndate keskel ja 90ndate alguses olid paljud ettevõtted vaid 256 IP-aadressiga C-klassi võrgu jaoks liiga suured. See tähendas, et ettevõtted vajasid sageli B-klassi võrke, isegi kui neil oli vaja ainult 300 IP-aadressi. Jällegi tähendas see, et aadressiruumi kasutati ebaefektiivselt, kuna suur hulk aadresse anti välja ettevõtetele, kes seda kunagi ei kasutaks.
Klassikalise võrgunduse järglased
See probleem tuvastati kiiresti ja nii 1993. aastal, vaid 12 aastat pärast klassikaliste võrgustike kasutuselevõttu, see asendati. Selle asendust nimetati klassivabaks domeenidevaheliseks marsruutimiseks või CIDR-iks (väljendunud siider). CIDR võimaldas väljastatud aadresside arvu palju rohkem konfigureerida. Võrkude määratlemine iga binaarbiti, mitte iga okteti järgi. Seda lahendust kasutatakse ka praegu, kuigi Interneti-ühendusega seadmete tohutu kasv on isegi selle tõhusama adresseerimistehnikaga IPv4 aadressiruumi täielikult ammendanud.
Lahendus sellele on üleminek IPv6-le, mis pakub palju suuremat aadressiruumi, täpsemalt 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 võimalikku aadressi. See on ligikaudu 340 triljonit triljonit triljonit, mis on palju rohkem kui 4,3 miljardit paaritu IPv4-aadressi. Kahjuks, vaatamata kiireloomulisusele, mille põhjuseks on eelseisev ja praegune IPv4 aadressiruumi ammendumine, on IPv6 tugi endiselt ebaselge. Selle põhjuseks on aga peamiselt pärandriistvara.
Järeldus
Klassikaline võrgundus oli varajane katse parandada IP-aadresside eraldamise tõhusust. See aitas edukalt edasi lükata IPv4 aadressiruumi ammendumist 12 aasta jooksul, mil see kehtis. Selle asendas CIDR, mis oli edukam pikaajaline lahendus.
Mõned klassikaliste võrkude loomise pärandid elavad edasi, kuna paljudel ettevõtetel on endiselt B-klass või isegi mõnel on A-klassi võrgud, mida nad ei saa tõhusalt kasutada. Tõepoolest, isegi selle katsega kaasneb mõningane turvarisk, kuna iga masin, mis kasutab üht neist IP-aadressidest, oleks avalikult adresseeritav ilma tulemüürita. CIDR-i tähistuses on A-klassi võrk /8, B-klassi võrk /16 ja C-klassi võrk /24.