Prije nego što je Internet uopće postojao, postojale su računalne mreže. Te su mreže koristile IP adrese identične onima koje se danas koriste. Ove su mreže bile međusobno povezane preko ARPANET-a, koji se na kraju razvio u ono što je danas Internet. U ovim ranim danima računalnog umrežavanja, opseg i popularnost Interneta bili su u biti nezamislivi. Mnoge moderne tehnologije koje uzimamo zdravo za gotovo jednostavno nisu postojale. Zbog toga i pretpostavki tog vremena, podijeljene su ogromne serije IP adresa.
Kako je ARPANET nastavio rasti, utvrđeno je da će suvremeni sustav za dijeljenje adresa u bliskoj budućnosti naići na probleme s iscrpljenošću adresnog prostora. Klasno umrežavanje bio je prvi pokušaj da se odgodi problem iscrpljenosti prostora. Da biste razumjeli što je klasično umrežavanje i kako funkcionira, važno je razumjeti sustave koji su u njegovoj osnovi, prvenstveno IPv4 adrese.
Struktura IP adrese
IP adresa je jedinstvena adresa internetskog protokola koja se koristi za usmjeravanje mrežnog prometa preko interneta. IPv4 je glavna shema adresiranja. IPv4 adrese općenito se prikazuju u isprekidanom četverostrukom zapisu kako bi bile čitljive. Na primjer, IP adresa može izgledati ovako "192.168.0.1". Svaka IP adresa ima četiri odjeljka, odvojena točkama, otuda i izraz – točkasti četvorac. Međutim, naziva se i decimalni zapis s točkama.
Međutim, u stvarnosti računala zapravo ne koriste ovaj format. Kao i sve s čime se računala bave, IP adrese se koriste u binarnom obliku. U slučaju IPv4 adresa, svaki od četiri odjeljka, poznat kao oktet, predstavljen je s 8 binarnih znamenki. Gornja adresa zapravo je "11000000.10101000.00000000.00000001" u binarnom obliku.
Jedna od ključnih stvari u vezi ovoga je da budući da je svaki oktet predstavljen sa samo 8 binarnih bitova, ljudi čitljivi brojevi moraju biti između 0 i 255. To znači da postoji najviše 255*255*255*255 ili 4,294,967,296 mogućih IP adresa. Dok se četiri milijarde mogućih IP adresa vjerojatno čini puno, to je manje od jedne IP adrese po trenutno živoj osobi. Većina ljudi u zapadnom svijetu ima više od jednog uređaja spojenog na internet.
Mreže klase A i rane pretpostavke
U ranim danima računalnog umrežavanja pretpostavljalo se da neće biti puno mreža. Nije bilo kućnih internetskih veza, pa čak ni kućnih računala. Velike tvrtke, obrazovni instituti i državni odjeli bili su jedina mjesta s bilo kakvim mrežama. Pretpostavlja se da će sve ove mreže vjerojatno značajno rasti. Nasuprot tome, ukupan broj mreža ostao bi relativno malen. Ova pretpostavka čak nije bila pogrešna s informacijama u to vrijeme jer IBM PC, prvo kućno računalo, još nije bilo izdano.
Kompanije poput Applea, Forda i AT&T dobile su velike serije adresa. Ministarstvo obrane SAD-a dobilo je više od desetak velikih serija adresa. Apple je dobio 17.0.0.0, Ford je dobio 19.0.0.0, AT&T je dobio 12.0.0.0, dok je DOD dobio 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 i više. Svaka od ovih mreža dodijelila je svaku IP adresu koja počinje s prvim brojem (17, 7, 19 itd.) odgovarajućim tvrtkama. To je značilo da svaka mreža može podržati 16.777.216 pojedinačnih IP adresa. To je također značilo da postoji ukupno 255 mogućih mreža.
To je bio veliki problem, kako je računalno umrežavanje postajalo sve popularnije, postalo je jasno da 255 mreža neće biti dovoljno za zadovoljenje potražnje. Srećom, ovaj je problem uočen dovoljno rano da se razvije popravak. Prvi popravak nazvan je classful networking i uveden je 1981. godine. Usput, ove godine je IBM PC izdan iste godine. Osobna računala i kućne internetske veze uskoro će povećati pritisak na adresni prostor.
Razredi
Ideja klasnog umrežavanja je razbijanje ovih masivnih mreža na mnogo manjih. Izvorne goleme mreže ponovno su klasificirane kao mreže klase A. Također su stvorene nove klase B i C, dok je još jedan dio odvojen kao rezerviran za buduću upotrebu. Najlakši način za odvajanje klasa je da klasa A zauzima prvu polovicu svih adresa. Klasa B tada preuzima polovicu preostalih adresa, a klasa C dobiva polovicu adresa nakon klase B. Ostatak adresnog prostora je rezerviran.
U praksi, to znači da je svaka IP adresa gdje je prvi oktet imao broj ispod 128, mreža klase A. Mreža klase B je svaka adresa gdje je prvi oktet između 128 i 191. Svaka mreža u kojoj je prvi oktet između 192 i 223 je mreža C klase. I sve što počinje s 224 ili više je rezervirano. U binarnom smislu, svaka IP adresa klase A počinje s 0. Svaka adresa klase B počinje sa 10, svaka adresa klase C počinje sa 110, a rezervirani prostor počinje sa 111. To omogućuje jednostavno određivanje granica svake mreže.
To znači da je ukupni prostor za mreže klase A prepolovljen s izvornih 256 na 128. Važno je da to također znači da sada postoje 16.384 mreže klase B, koje podržavaju do 65.536 IP adresa svaka, i 2.097.152 mreže klase C koje podržavaju po 256 IP adresa. Rezervirani prostor na kraju adresnog prostora kasnije je podijeljen u klasu D i klasu E.
Rezervirano mjesto
Određeni broj adresa na početku i kraju svakog razreda bio je rezerviran, a rezervirani su i neki dijelovi u sredini. Neki, poput 0.0.0.0 do 0.255.255.255 nisu bili posebno korišteni ni za što, umjesto toga bili su rezervirani za buduću upotrebu. Ostali rezervirani dijelovi dobili su posebnu namjenu. Na primjer, svaka IP adresa koja počinje s 127 tretira se kao povratna adresa. Mrežni promet nikada se ne prenosi i jednostavno se vraća pošiljatelju bez slanja.
Adrese koje počinju s 192 bile su rezervirane, a 192.168 adresa bilo je rezervirano za korištenje u internim mrežama, dopuštajući bilo kojoj internoj mreži da ih koristi. Ovo se koristi u gotovo svim kućnim mrežama, na primjer, jer nudi 256 mogućih adresa. Za slučajeve veće upotrebe svaka adresa koja počinje s 172.16 do 172.31 također je rezervirana za internu upotrebu kao i svaka mreža koja počinje s 10.
Ovi privatni adresni prostori rezervirani su samo za internu upotrebu. Sva mrežna oprema dizajnirana je da spriječi bilo kakav promet namijenjen jednoj od ovih rezerviranih adresa da prođe usmjerivač na drugu mrežu. Adrese su specifične za mrežu, što znači da ih svatko može koristiti na svojim internim mrežama. Da bi ovo radilo, usmjerivač mora imati javnu IP adresu, pratite koji je unutarnji uređaj zahtijevajući koje podatke od druge mreže i osigurajte da se odgovor vrati na desno uređaj. Ova tehnika se naziva NAT ili prijevod mrežne adrese.
Uspjeh i neuspjeh klasnog umrežavanja
Klasično umrežavanje omogućuje mnogo učinkovitije korištenje prostora nego samo dodjeljivanje jednog 256th mogućeg adresnog prostora svakoj tvrtki koja to zatraži. Velika većina tvrtki, državnih odjela itd. ne treba 16.777.216 IP adresa. Mogu dobiti mnogo manji broj IP adresa koje im se dodijele i dobro rade.
Iako klasni sustav umrežavanja izgleda dobro na papiru i svakako je uredan, nažalost, nailazi na slične probleme u različitim razmjerima. Većina tvrtki također je manja od mreže klase B, ne trebaju 65536 mogućih IP adresa. Čak su i sredinom 80-ih i ranih 90-ih mnoge tvrtke bile prevelike za mrežu klase C sa samo 256 IP adresa. To je značilo da su tvrtke često trebale mreže klase B čak i ako su trebale samo 300 IP adresa. Opet, to je značilo da je adresni prostor korišten neučinkovito s golemim nizovima adresa izdanih tvrtkama koje ga nikada ne bi sve iskoristile.
Nasljednici Classful Networkinga
Ovaj problem je brzo identificiran, pa je 1993. godine, samo 12 godina nakon uvođenja klasičnog umrežavanja, zamijenjen. Njegova zamjena nazvana je besklasno međudomensko usmjeravanje ili CIDR (izražen jabukovača). CIDR je omogućio mnogo veću konfiguraciju u broju izdanih adresa. Omogućuje da mreže budu definirane svakim binarnim bitom, a ne svakim oktetom. Ovo se rješenje koristi i danas, iako je golemi rast uređaja povezanih s internetom sada potpuno iscrpio IPv4 adresni prostor čak i uz ovu učinkovitiju tehniku adresiranja.
Rješenje za to je prelazak na IPv6 koji pruža puno veći adresni prostor, točnije 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 mogućih adresa. To je otprilike 340 bilijuna bilijuna bilijuna, što je puno više od 4,3 milijarde neparnih IPv4 adresa. Nažalost, unatoč hitnosti uzrokovanoj nadolazećim i sada prisutnim iscrpljivanjem IPv4 adresnog prostora, podrška za IPv6 još uvijek je nedorečena. Međutim, to je uglavnom zbog naslijeđenog hardvera.
Zaključak
Klasno umrežavanje bio je rani pokušaj poboljšanja učinkovitosti dodjele IP adresa. Bio je uspješan u odgađanju iscrpljenosti IPv4 adresnog prostora tijekom 12 godina koliko je postojao. Zamijenio ga je CIDR, koji je bio uspješnije dugoročno rješenje.
Neka nasljeđa klasnog umrežavanja i dalje žive s mnogim tvrtkama koje još uvijek imaju klasu B ili čak nekolicini imaju dodijeljene mreže klase A koje nikako ne mogu učinkovito koristiti. Doista, čak i pokušaj da se to učini predstavlja donekle sigurnosni rizik jer bi bilo koji stroj koji koristi jednu od tih IP adresa mogao biti javno adresiran bez postavljenog vatrozida. U CIDR zapisu mreža klase A je /8, mreža klase B je /16, a mreža klase C je /24.