Prieš tai, kai internetas dar nebuvo, egzistavo kompiuterių tinklai. Šie tinklai naudojo IP adresus, identiškus tiems, kurie naudojami šiandien. Šie tinklai buvo sujungti per ARPANET, kuris ilgainiui išsivystė į dabartinį internetą. Šiomis ankstyvomis kompiuterių tinklų kūrimo dienomis interneto mastas ir populiarumas iš esmės buvo neįsivaizduojami. Daugelis šiuolaikinių technologijų, kurias laikome savaime suprantamomis, tiesiog neegzistavo. Dėl šios priežasties ir to meto prielaidų buvo išdalintos didžiulės IP adresų partijos.
ARPANET ir toliau augant, buvo nustatyta, kad šiuolaikinė adresų skirstymo sistema artimiausiu metu susidurs su problemomis dėl adresų erdvės išnaudojimo. Klasikinis tinklų kūrimas buvo pirmasis bandymas atidėti erdvės išnaudojimo klausimą. Norint suprasti, kas yra klasikinis tinklas ir kaip jis veikia, svarbu suprasti sistemas, kuriomis jis grindžiamas, visų pirma IPv4 adresus.
IP adreso struktūra
IP adresas yra unikalus interneto protokolo adresas, naudojamas tinklo srautui nukreipti internetu. IPv4 yra pagrindinė adresavimo schema. IPv4 adresai paprastai rodomi punktyriniu ketureigiu, kad būtų įskaitomi žmogui. Pavyzdžiui, IP adresas gali atrodyti taip „192.168.0.1“. Kiekvienas IP adresas turi keturias dalis, atskirtas taškais, todėl terminas – taškuotas keturkampis. Tačiau jis taip pat vadinamas taškiniu dešimtainiu žymėjimu.
Tačiau iš tikrųjų kompiuteriai iš tikrųjų nenaudoja šio formato. Kaip ir viskas, su kuo susiduria kompiuteriai, IP adresai naudojami dvejetainiu formatu. IPv4 adresų atveju kiekviena iš keturių sekcijų, vadinamų oktetu, yra pavaizduota 8 dvejetainiais skaitmenimis. Aukščiau pateiktas adresas iš tikrųjų yra „11000000.10101000.00000000.00000001“ dvejetainiu formatu.
Vienas iš pagrindinių dalykų šiuo klausimu yra tas, kad kadangi kiekvienas oktetas vaizduojamas tik 8 dvejetainiais bitais, žmogaus skaitomi skaičiai turi būti nuo 0 iki 255. Tai reiškia, kad yra daugiausia 255*255*255*255 arba 4 294 967 296 galimų IP adresų. Nors keturi milijardai galimų IP adresų tikriausiai atrodo daug, tai yra mažiau nei vienas IP adresas vienam šiuo metu gyvenančiam asmeniui. Dauguma Vakarų pasaulio žmonių turi daugiau nei vieną prie interneto prijungtą įrenginį.
A klasės tinklai ir ankstyvosios prielaidos
Pirmosiomis kompiuterių tinklų kūrimo dienomis buvo manoma, kad tinklų nebus daug. Nebuvo namų interneto ryšio ar net namų kompiuterių. Didelės įmonės, švietimo įstaigos ir vyriausybės departamentai buvo vienintelės vietos, kuriose buvo bet kokie tinklai. Manoma, kad visi šie tinklai labai augs. Priešingai, bendras tinklų skaičius išliktų palyginti mažas. Ši prielaida net nebuvo klaidinga tuo metu, nes IBM PC, pirmasis namų kompiuteris, dar nebuvo išleistas.
Tokios įmonės kaip „Apple“, „Ford“ ir „AT&T“ gavo daug adresų. JAV DOD gavo daugiau nei tuziną didelių adresų partijų. „Apple“ gavo 17.0.0.0, „Ford“ – 19.0.0.0, „AT&T“ – 12.0.0.0, o DOD – 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 ir daugiau. Kiekvienas iš šių tinklų atitinkamoms įmonėms priskyrė kiekvieną IP adresą, prasidedantį pirmuoju numeriu (17, 7, 19 ir tt). Tai reiškė, kad kiekvienas tinklas gali palaikyti 16 777 216 atskirų IP adresų. Tai taip pat reiškė, kad iš viso buvo 255 galimi tinklai.
Tai buvo didžiausia problema, nes populiarėjant kompiuterių tinklams tapo aišku, kad 255 tinklų nepakaks poreikiui patenkinti. Laimei, ši problema buvo pastebėta pakankamai anksti, kad būtų galima ją išspręsti. Pirmasis pataisymas buvo vadinamas klasikiniu tinklu ir buvo pristatytas 1981 m. Beje, tais pačiais metais buvo išleistas IBM kompiuteris. Asmeninis kompiuteris ir namų interneto ryšys greitai padidins spaudimą adresų erdvei.
Klasės
Klasikinio tinklo idėja yra suskaidyti šiuos didžiulius tinklus į daugybę mažesnių. Pradiniai didžiuliai tinklai buvo perkvalifikuoti į A klasės tinklus. Taip pat buvo sukurtos naujos B ir C klasės, o kita dalis buvo skirta naudoti ateityje. Lengviausias būdas atskirti klases yra tai, kad A klasė užima pirmąją visų adresų pusę. Tada B klasė paima pusę likusių adresų, o C klasė gauna pusę adresų po B klasės. Likusi adreso erdvė rezervuota.
Praktiškai tai reiškia, kad bet koks IP adresas, kurio pirmasis oktetas buvo mažesnis nei 128, yra A klasės tinklas. B klasės tinklas yra bet koks adresas, kurio pirmasis oktetas yra tarp 128 ir 191. Bet kuris tinklas, kurio pirmasis oktetas yra tarp 192 ir 223, yra C klasės tinklas. Ir viskas, prasidedanti 224 ar didesniu skaičiumi, yra rezervuota. Kalbant dvejetainiais terminais, kiekvienas A klasės IP adresas prasideda 0. Kiekvienas B klasės adresas prasideda skaičiumi 10, kiekvienas C klasės adresas prasideda skaičiumi 110, o rezervuota vieta prasideda skaičiumi 111. Tai leidžia lengvai nustatyti kiekvieno tinklo ribas.
Tai reiškia, kad bendra erdvė A klasės tinklams sumažėja perpus nuo pradinių 256 iki 128. Svarbu tai, kad dabar yra 16 384 B klasės tinklai, palaikantys iki 65 536 IP adresų, ir 2 097 152 C klasės tinklai, palaikantys 256 IP adresus. Rezervuota vieta adreso erdvės gale vėliau buvo padalinta į D ir E klases.
Rezervuota erdvė
Kai kurie adresai kiekvienos klasės pradžioje ir pabaigoje buvo rezervuoti, taip pat buvo rezervuoti kai kurie skyriai viduryje. Kai kurie, pvz., nuo 0.0.0.0 iki 0.255.255.255, nebuvo specialiai naudojami niekam, o buvo rezervuoti naudoti ateityje. Kitoms rezervuotoms sekcijoms buvo suteiktas konkretus tikslas. Pavyzdžiui, bet koks IP adresas, prasidedantis skaičiumi 127, yra traktuojamas kaip grįžtamojo ryšio adresas. Tinklo srautas niekada neperduodamas ir tiesiog grįžta atgal į siuntėją, neišsiunčiamas.
Adresai, prasidedantys 192, buvo rezervuoti, o 192 168 adresai buvo rezervuoti naudoti vidiniuose tinkluose, todėl bet kuris vidinis tinklas gali jį naudoti. Pavyzdžiui, tai naudojama beveik visuose namų tinkluose, nes pateikiami 256 galimi adresai. Didesnio naudojimo atvejais bet koks adresas, prasidedantis nuo 172.16 iki 172.31, taip pat rezervuojamas vidiniam naudojimui, kaip ir bet kuris tinklas, prasidedantis skaičiumi 10.
Šios privačios adresų erdvės yra skirtos tik vidiniam naudojimui. Visa tinklo įranga sukurta taip, kad neleistų srautui, skirtam vienam iš šių rezervuotų adresų, per maršruto parinktuvą patekti į kitą tinklą. Adresai priklauso nuo tinklo, o tai reiškia, kad kiekvienas ir kiekvienas gali juos naudoti savo vidiniuose tinkluose. Kad tai veiktų, maršrutizatorius turi turėti viešą IP adresą, sekti, kuris vidinis įrenginys yra prašyti, kokių duomenų iš kito tinklo, ir užtikrinti, kad atsakymas būtų grąžintas į dešinę prietaisas. Ši technika vadinama NAT arba tinklo adresų vertimu.
Klasikinio tinklo sėkmė ir nesėkmė
Klasikinis tinklų kūrimas leidžia daug efektyviau išnaudoti erdvę, nei tiesiog priskiriant vieną 256th galimos adresų erdvės bet kuriai įmonei, kuri to prašo. Didžiajai daugumai įmonių, vyriausybės departamentų ir kt. nereikia 16 777 216 IP adresų. Jie gali gauti daug mažesnį jiems priskirtų IP adresų skaičių ir viskas puikiai.
Nors klasikinė tinklo sistema gerai atrodo ant popieriaus ir tikrai tvarkinga, deja, ji susiduria su panašiomis problemomis skirtingu mastu. Dauguma įmonių taip pat yra mažesnės nei B klasės tinklas, joms nereikia 65536 galimų IP adresų. Net devintojo dešimtmečio viduryje ir 90-ųjų pradžioje daugelis įmonių buvo per didelės C klasės tinklui, turinčiam tik 256 IP adresus. Tai reiškė, kad įmonėms dažnai reikėjo B klasės tinklų, net jei joms reikėjo tik 300 IP adresų. Vėlgi, tai reiškė, kad adresų erdvė buvo naudojama neefektyviai, nes daugybė adresų buvo išduoti įmonėms, kurios niekada jos neišnaudotų.
Klasikinio tinklo įpėdiniai
Ši problema buvo greitai nustatyta, todėl 1993 m., praėjus vos 12 metų nuo klasikinio tinklo įvedimo, ji buvo pakeista. Jo pakaitalas buvo vadinamas beklasiu tarpdomeniniu maršrutizavimu arba CIDR (ryškus sidras). CIDR leido daug daugiau konfigūruoti išduotų adresų skaičių. Leidžiama tinklus apibrėžti kiekvienu dvejetainiu bitu, o ne kiekvienu oktetu. Šis sprendimas vis dar naudojamas ir šiandien, nors didžiulis prie interneto prijungtų įrenginių augimas dabar visiškai išnaudojo IPv4 adresų erdvę net naudojant šią efektyvesnę adresavimo techniką.
To sprendimas yra perėjimas prie IPv6, kuris suteikia daug didesnę adresų erdvę, tiksliau, 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 galimus adresus. Tai yra maždaug 340 trilijonų trilijonų trilijonų, o tai yra daug daugiau nei 4,3 milijardo nelyginių IPv4 adresų. Deja, nepaisant skubos, kurią nulėmė artėjantis ir dabar esamas IPv4 adresų erdvės išsekimas, IPv6 palaikymas vis dar yra eskizinis. Tačiau tai daugiausia dėl senos aparatinės įrangos.
Išvada
Klasikinis tinklas buvo ankstyvas bandymas pagerinti IP adresų paskirstymo efektyvumą. Jam pavyko atitolinti IPv4 adresų erdvės išnaudojimą 12 metų, kai jis buvo naudojamas. Jį pakeitė CIDR, kuris buvo sėkmingesnis ilgalaikis sprendimas.
Kai kurie klasikinio tinklo palikimai tęsiasi, kai daugelis įmonių vis dar turi B klasę arba net kelios turi joms priskirtus A klasės tinklus, kurių jos niekaip negali efektyviai išnaudoti. Iš tiesų net bandymas tai padaryti kelia tam tikrą pavojų saugumui, nes bet kuris įrenginys, naudojantis vieną iš tų IP adresų, būtų adresuojamas viešai be ugniasienės. Pagal CIDR žymėjimą A klasės tinklas yra /8, B klasės tinklas yra /16, o C klasės tinklas yra /24.