სანამ ინტერნეტი იყო, კომპიუტერული ქსელები არსებობდა. ეს ქსელები იყენებდნენ IP მისამართებს, რომლებიც იდენტურია დღეს. ეს ქსელები ერთმანეთთან იყო დაკავშირებული ARPANET-ის საშუალებით, რომელიც საბოლოოდ გადაიქცა დღევანდელ ინტერნეტში. კომპიუტერული ქსელების ამ ადრეულ დღეებში, ინტერნეტის მასშტაბები და პოპულარობა არსებითად წარმოუდგენელი იყო. ბევრი თანამედროვე ტექნოლოგია, რომელსაც ჩვენ თავისთავად ვიღებთ, უბრალოდ არ არსებობდა. ამის და იმდროინდელი ვარაუდების გამო, IP მისამართების დიდი პარტია გადაეცა.
როდესაც ARPANET განაგრძობდა ზრდას, დადგინდა, რომ მისამართების გაცემის თანამედროვე სისტემა უახლოეს მომავალში შეექმნა პრობლემები მისამართების სივრცის ამოწურვასთან დაკავშირებით. კლასური ქსელი იყო პირველი მცდელობა, გადაედო სივრცის ამოწურვის საკითხი. იმის გასაგებად, თუ რა არის კლასობრივი ქსელი და როგორ მუშაობს ის, მნიშვნელოვანია გვესმოდეს ის სისტემები, რომლებიც საფუძვლად უდევს მას, პირველ რიგში, IPv4 მისამართებს.
IP მისამართის სტრუქტურა
IP მისამართი არის უნიკალური ინტერნეტ პროტოკოლის მისამართი, რომელიც გამოიყენება ქსელის ტრაფიკის ინტერნეტით მართვით. IPv4 არის მისამართის მთავარი სქემა. IPv4 მისამართები, როგორც წესი, ნაჩვენებია წერტილოვანი ოთხკუთხა აღნიშვნით, რათა იყოს ადამიანის წაკითხვა. მაგალითად, IP მისამართი შეიძლება ასე გამოიყურებოდეს "192.168.0.1". თითოეულ IP მისამართს აქვს ოთხი განყოფილება, გამოყოფილი წერტილებით, აქედან მოდის ტერმინი – წერტილოვანი ოთხკუთხედი. ამასთან, მას ასევე მოიხსენიებენ, როგორც წერტილოვან-ათწილადის აღნიშვნას.
თუმცა სინამდვილეში, კომპიუტერები რეალურად არ იყენებენ ამ ფორმატს. ისევე როგორც ყველაფერი, რასაც კომპიუტერები ეხება, IP მისამართები გამოიყენება ბინარულად. IPv4 მისამართების შემთხვევაში, ოთხივე სექცია, რომელიც ცნობილია როგორც ოქტეტი, წარმოდგენილია 8 ორობითი ციფრით. ზემოაღნიშნული მისამართი ნამდვილად არის „11000000.10101000.00000000.00000001“ ბინარში.
ამის შესახებ ერთ-ერთი მთავარი ის არის, რომ რადგან თითოეული ოქტეტი წარმოდგენილია მხოლოდ 8 ბინარული ბიტით, ადამიანის მიერ წაკითხული რიცხვები უნდა იყოს 0-დან 255-მდე. ეს ნიშნავს, რომ არის მაქსიმუმ 255*255*255*255 ან 4,294,967,296 შესაძლო IP მისამართი. მიუხედავად იმისა, რომ ოთხი მილიარდი შესაძლო IP მისამართი ალბათ ბევრია, ეს არის ერთზე ნაკლები IP მისამართი თითო ცოცხალ ადამიანზე. დასავლურ სამყაროში ადამიანების უმეტესობას აქვს ერთზე მეტი ინტერნეტთან დაკავშირებული მოწყობილობა.
A კლასის ქსელები და ადრეული ვარაუდები
კომპიუტერული ქსელების ადრეულ დღეებში ვარაუდობდნენ, რომ ბევრი ქსელი არ იქნებოდა. არ იყო სახლის ინტერნეტი ან თუნდაც სახლის კომპიუტერები. მსხვილი კომპანიები, საგანმანათლებლო დაწესებულებები და სამთავრობო განყოფილებები იყო ერთადერთი ადგილი, სადაც რაიმე ქსელი იყო. ითვლებოდა, რომ ყველა ეს ქსელი მნიშვნელოვნად გაიზრდებოდა. ამის საპირისპიროდ, ქსელების საერთო რაოდენობა დარჩება შედარებით მცირე. ეს ვარაუდი არც კი იყო მცდარი იმდროინდელი ინფორმაციით, რადგან IBM PC, პირველი სახლის კომპიუტერი, ჯერ არ იყო გამოშვებული.
კომპანიებმა, როგორიცაა Apple, Ford და AT&T, მიიღეს მისამართების დიდი პარტია. აშშ DOD-მა მიიღო მისამართების ათზე მეტი დიდი პარტია. Apple-მა მიიღო 17.0.0.0, Ford-მა მიიღო 19.0.0.0, AT&T მიიღო 12.0.0.0, ხოლო DOD-მა მიიღო 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 და სხვა. თითოეულმა ამ ქსელმა მიანიჭა ყველა IP მისამართი, რომელიც იწყება პირველი ნომრით (17, 7, 19 და ა.შ.) შესაბამის კომპანიებს. ეს ნიშნავს, რომ თითოეულ ქსელს შეეძლო 16,777,216 ინდივიდუალური IP მისამართის მხარდაჭერა. ეს იმასაც ნიშნავდა, რომ სულ 255 შესაძლო ქსელი იყო.
ეს იყო დიდი პრობლემა, რადგან კომპიუტერული ქსელების პოპულარობა გაიზარდა, ცხადი გახდა, რომ 255 ქსელი არ იქნებოდა საკმარისი მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად. საბედნიეროდ, ეს პრობლემა საკმარისად ადრე იქნა აღმოჩენილი, რომ გამოსწორება შემუშავებულიყო. პირველ შესწორებას ეწოდა classful networking და ის დაინერგა 1981 წელს. სხვათა შორის, ეს არის იმავე წელს, როდესაც გამოვიდა IBM PC. პერსონალური კომპიუტერი და სახლის ინტერნეტ კავშირები მალე გაზრდის ზეწოლას მისამართების სივრცეზე.
Კლასები
კლასური ქსელის იდეა არის ამ მასიური ქსელების დაშლა ბევრ მცირედ. თავდაპირველი უზარმაზარი ქსელები გადაკლასირებული იქნა A კლასის ქსელებად. ასევე შეიქმნა ახალი კლასები B და C, ხოლო მეორე განყოფილება გამოიყო, როგორც დაცულია მომავალი გამოყენებისთვის. კლასების განცალკევების უმარტივესი გზაა ის, რომ A კლასი იკავებს ყველა მისამართის პირველ ნახევარს. შემდეგ კლასი B იღებს დარჩენილი მისამართების ნახევარს, ხოლო C კლასი იღებს მისამართების ნახევარს B კლასის შემდეგ. მისამართების დანარჩენი ადგილი დაცულია.
პრაქტიკული თვალსაზრისით, ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი IP მისამართი, სადაც პირველ ოქტეტს ჰქონდა რიცხვი 128-ზე ქვემოთ, არის A კლასის ქსელი. B კლასის ქსელი არის ნებისმიერი მისამართი, სადაც პირველი ოქტეტი არის 128-დან 191-მდე. ნებისმიერი ქსელი, სადაც პირველი ოქტეტი არის 192-დან 223-მდე, არის C კლასის ქსელი. და ყველაფერი, რაც იწყება 224-ით ან უფრო მაღალით, დაცულია. ორობითი თვალსაზრისით, A კლასის ყველა IP მისამართი იწყება 0-ით. B კლასის ყველა მისამართი იწყება 10-ით, C კლასის მისამართი იწყება 110-ით, ხოლო დაჯავშნილი სივრცე იწყება 111-ით. ეს ადვილად შესაძლებელს ხდის თითოეული ქსელის საზღვრების განსაზღვრას.
ეს ნიშნავს, რომ A კლასის ქსელების საერთო სივრცე განახევრებულია საწყისი 256-დან 128-მდე. მნიშვნელოვანია ისიც, რომ ახლა არის 16,384 B კლასის ქსელი, რომელიც მხარს უჭერს 65,536 IP მისამართს თითოეული და 2,097,152 C კლასის ქსელი, რომლებიც მხარს უჭერენ 256 IP მისამართს. რეზერვირებული სივრცე მისამართის სივრცის ბოლოს მოგვიანებით გაიყო D კლასად და E კლასად.
დაცული ფართი
თითოეული კლასის დასაწყისში და ბოლოს დაჯავშნული იყო რამდენიმე მისამართი, შუაში მდებარე ზოგიერთი განყოფილებაც დაცული იყო. ზოგიერთი, მაგალითად 0.0.0.0-დან 0.255.255.255-მდე არ იყო კონკრეტულად გამოყენებული არაფრისთვის, სამაგიეროდ დაჯავშნილია მომავალი გამოყენებისთვის. სხვა რეზერვებულ განყოფილებებს მიენიჭა კონკრეტული მიზანი. მაგალითად, ნებისმიერი IP მისამართი, რომელიც იწყება 127-ით, განიხილება როგორც loopback მისამართი. ქსელის ტრაფიკი არასოდეს გადაეცემა და უბრალოდ უბრუნდება გამგზავნს გაგზავნის გარეშე.
192-ით დაწყებული მისამართები დაჯავშნული იყო, 192.168 მისამართი დაცულია შიდა ქსელებში გამოსაყენებლად, რაც საშუალებას აძლევს ნებისმიერ შიდა ქსელს გამოიყენოს იგი. ეს გამოიყენება თითქმის ყველა სახლის ქსელში, მაგალითად, რადგან ის უზრუნველყოფს 256 შესაძლო მისამართს. უფრო დიდი გამოყენების შემთხვევაში, ნებისმიერი მისამართი, რომელიც იწყება 172.16-დან 172.31-მდე, ასევე დაცულია შიდა გამოყენებისთვის, ისევე როგორც ნებისმიერი ქსელი, რომელიც იწყება 10-ით.
ეს პირადი მისამართის ადგილები დაცულია მხოლოდ შიდა გამოყენებისთვის. ქსელის ყველა მოწყობილობა შექმნილია იმისთვის, რომ თავიდან აიცილოს ტრაფიკი, რომელიც განკუთვნილია ამ რეზერვირებული მისამართებიდან ერთ-ერთი, როუტერზე სხვა ქსელში გადასვლისგან. მისამართები არის სპეციფიკური ქსელისთვის, რაც ნიშნავს, რომ ნებისმიერს და ყველას შეუძლია გამოიყენოს ისინი საკუთარ შიდა ქსელებში. იმისათვის, რომ ეს იმუშაოს, როუტერს უნდა ჰქონდეს საჯარო IP მისამართი, თვალყური ადევნოთ რომელი შიდა მოწყობილობაა მოითხოვეთ რა მონაცემები სხვა ქსელიდან და დარწმუნდით, რომ პასუხი დაბრუნდება მარჯვნივ მოწყობილობა. ამ ტექნიკას ეწოდება NAT ან ქსელის მისამართის თარგმანი.
კლასობრივი ქსელის წარმატება და წარუმატებლობა
კლასური ქსელი საშუალებას იძლევა ბევრად უფრო ეფექტურად გამოიყენოს სივრცე, ვიდრე უბრალოდ ერთი 256-ის მინიჭებაე შესაძლო მისამართების ადგილი ნებისმიერი კომპანიისთვის, რომელიც ამას ითხოვს. კომპანიების, სამთავრობო უწყებების და ა.შ. დიდ უმრავლესობას არ სჭირდება 16,777,216 IP მისამართი. მათ შეუძლიათ მიიღონ მათთვის მინიჭებული IP მისამართების გაცილებით ნაკლები რაოდენობა და კარგად გააკეთონ.
მიუხედავად იმისა, რომ კლასობრივი ქსელის სისტემა კარგად გამოიყურება ქაღალდზე და, რა თქმა უნდა, მოწესრიგებულია, სამწუხაროდ, ის მსგავს საკითხებს სხვადასხვა მასშტაბით აწყდება. კომპანიების უმეტესობა ასევე უფრო მცირეა ვიდრე B კლასის ქსელი და არ სჭირდება 65536 შესაძლო IP მისამართი. თუმცა, 80-იანი წლების შუა ხანებში და 90-იანი წლების დასაწყისშიც კი, ბევრი კომპანია ძალიან დიდი იყო C კლასის ქსელისთვის მხოლოდ 256 IP მისამართით. ეს ნიშნავს, რომ კომპანიებს ხშირად სჭირდებოდათ B კლასის ქსელები, მაშინაც კი, თუ მათ მხოლოდ 300 IP მისამართი სჭირდებოდათ. ეს კიდევ ერთხელ ნიშნავდა, რომ მისამართების სივრცე არაეფექტურად გამოიყენებოდა კომპანიებისთვის გაცემული მისამართების დიდი ნაწილით, რომლებიც არასოდეს გამოიყენებდნენ მას.
Classful Networking-ის მემკვიდრეები
ეს საკითხი სწრაფად გამოიკვეთა და ასე რომ, 1993 წელს, მხოლოდ 12 წლის შემდეგ, რაც კლასიფიცირებული ქსელი შემოვიდა, ის შეიცვალა. მის ჩანაცვლებას ეწოდა Classless Inter-Domain Routing, ან CIDR (გამოხატული სიდრი). CIDR საშუალებას აძლევდა გაცილებით მეტ კონფიგურაციას გაცემული მისამართების რაოდენობაში. ნებადართულია ქსელების განსაზღვრა თითოეული ორობითი ბიტით და არა თითოეული ოქტეტით. ეს გამოსავალი დღესაც გამოიყენება, თუმცა ინტერნეტთან დაკავშირებული მოწყობილობების მასიურმა ზრდამ ახლა მთლიანად ამოწურა IPv4 მისამართების სივრცე ამ უფრო ეფექტური მისამართის ტექნიკითაც კი.
ამის გამოსავალი არის გადართვა IPv6-ზე, რომელიც უზრუნველყოფს ბევრად უფრო დიდ მისამართს, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456, უფრო ზუსტად. ეს არის დაახლოებით 340 ტრილიონი ტრილიონი, რაც ბევრად მეტია, ვიდრე 4.3 მილიარდი უცნაური IPv4 მისამართი. სამწუხაროდ, მოახლოებული და ახლანდელი IPv4 მისამართების სივრცის ამოწურვით გამოწვეული გადაუდებლობის მიუხედავად IPv6 მხარდაჭერა ჯერ კიდევ არ არის ესკიზური. თუმცა, ეს ძირითადად გამოწვეულია ძველი ტექნიკით.
დასკვნა
კლასური ქსელი იყო ადრეული მცდელობა გაუმჯობესებულიყო IP მისამართის განაწილების ეფექტურობა. ის წარმატებით აფერხებდა IPv4 მისამართების სივრცის ამოწურვას, 12 წლის განმავლობაში, რაც მასში იყო. მას ჩაანაცვლა CIDR, რომელიც უფრო წარმატებული გრძელვადიანი გამოსავალი იყო.
კლასური ქსელის ზოგიერთი მემკვიდრეობა ცხოვრობს იმით, რომ ბევრ კომპანიას ჯერ კიდევ აქვს B კლასი ან რამდენიმეს აქვს A კლასის ქსელები, რომლებიც მათ არ შეუძლიათ ეფექტურად გამოიყენონ. მართლაც, ამის გაკეთების მცდელობაც კი წარმოადგენს გარკვეულწილად უსაფრთხოების რისკს, რადგან ნებისმიერი მანქანა, რომელიც იყენებს ერთ-ერთ ამ IP მისამართს, იქნება საჯაროდ მისამართებადი ფაირვოლ-ის გარეშე. CIDR ნოტაციაში A კლასის ქსელი არის /8, B კლასის ქსელი არის /16 და C კლასის ქსელი არის /24.