Før Internett var en ting, eksisterte datanettverk. Disse nettverkene brukte IP-adresser identiske med de som brukes i dag. Disse nettverkene ble koblet sammen over ARPANET, som til slutt utviklet seg til det som nå er Internett. I disse tidlige dagene med datanettverk var omfanget og populariteten til Internett i hovedsak utenkelig. Mange av de moderne teknologiene vi tar for gitt eksisterte rett og slett ikke. På grunn av dette og datidens forutsetninger ble det delt ut store partier med IP-adresser.
Etter hvert som ARPANET fortsatte å vokse, ble det bestemt at det moderne systemet for å dele ut adresser kom til å støte på problemer med adresseutmattelse i nær fremtid. Klassisk nettverksbygging var det første forsøket på å forsinke spørsmålet om å håndtere plassutmattelse. For å forstå hva klassenettverk er, og hvordan det fungerer, er det viktig å forstå systemene som ligger til grunn for det, først og fremst IPv4-adresser.
IP-adressestruktur
En IP-adresse er den unike Internett-protokolladressen som brukes til å dirigere nettverkstrafikk over Internett. IPv4 er hovedadresseringsskjemaet. IPv4-adresser vises vanligvis i dotted-quad-notasjonen for å være lesbare for mennesker. For eksempel kan en IP-adresse se slik ut "192.168.0.1". Hver IP-adresse har fire seksjoner, atskilt med prikker, derav begrepet – dotted quad. Imidlertid blir det også referert til som punkt-desimalnotasjon.
I virkeligheten bruker imidlertid ikke datamaskiner dette formatet. Som alt som datamaskiner håndterer, brukes IP-adresser i binært format. Når det gjelder IPv4-adresser, er hver av de fire seksjonene, kjent som en oktett, representert med 8 binære sifre. Adressen ovenfor er egentlig "11000000.10101000.00000000.00000001" i binær.
En av de viktigste tingene med dette er at fordi hver oktett bare er representert av 8 binære biter, må de menneskelig lesbare tallene være mellom 0 og 255. Dette betyr at det er maksimalt 255*255*255*255 eller 4.294.967.296 mulige IP-adresser. Mens fire milliarder mulige IP-adresser sannsynligvis virker som mye, er det mindre enn én IP-adresse per person i live. De fleste i den vestlige verden har mer enn én Internett-tilkoblet enhet.
Klasse A-nettverk og tidlige antakelser
I de tidlige dagene med datanettverk ble det antatt at det ikke ville være mange nettverk. Det var ingen Internett-tilkoblinger hjemme eller til og med hjemmedatamaskiner. Store selskaper, utdanningsinstitusjoner og offentlige avdelinger var de eneste stedene med noe nettverk. Alle disse nettverkene ble antatt å vokse betydelig. I motsetning til dette vil det totale antallet nettverk forbli relativt lite. Denne antagelsen var ikke engang feilført med informasjonen på det tidspunktet da IBM PC, den første hjemmedatamaskinen, ikke hadde blitt utgitt ennå.
Selskaper som Apple, Ford og AT&T fikk store mengder adresser. US DOD fikk mer enn et dusin store grupper med adresser. Apple fikk 17.0.0.0, Ford fikk 19.0.0.0, AT&T fikk 12.0.0.0, mens DOD fikk 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 og mer. Hvert av disse nettverkene tildelte hver IP-adresse som begynte med det første tallet (17, 7, 19, osv.) til de respektive selskapene. Dette betydde at hvert nettverk kunne støtte 16 777 216 individuelle IP-adresser. Det innebar også at det var totalt 255 mulige nettverk.
Dette var det store problemet, ettersom datanettverk vokste i popularitet, ble det klart at 255 nettverk ikke ville være nok til å tilfredsstille etterspørselen. Heldigvis ble dette problemet oppdaget tidlig nok til at en løsning kunne utvikles. Den første løsningen ble kalt klassenettverk og ble introdusert i 1981. Dette er forøvrig samme år som IBM PC-en ble utgitt. Den personlige datamaskinen og Internett-tilkoblingen hjemme ville snart øke trykket på adresseplassen.
Klassene
Ideen med klassenettverk er å bryte disse massive nettverkene i mange mindre. De originale enorme nettverkene ble omklassifisert til klasse A-nettverk. De nye klassene B og C ble også opprettet, mens en annen seksjon ble avsatt som reservert for fremtidig bruk. Den enkleste måten å skille klassene på er at klasse A tar opp første halvdel av alle adresser. Klasse B tar deretter halvparten av de gjenværende adressene, og klasse C får halvparten av adressene etter klasse B. Resten av adresseplassen er reservert.
I praksis betyr dette at enhver IP-adresse der den første oktetten hadde et tall under 128, er et klasse A-nettverk. Et klasse B-nettverk er en hvilken som helst adresse der den første oktetten er mellom 128 og 191. Ethvert nettverk der den første oktetten er mellom 192 og 223 er et klasse C-nettverk. Og alt som begynner med 224 eller høyere er reservert. I binære termer starter hver klasse A IP-adresse med en 0. Hver klasse B-adresse starter med 10, hver klasse C-adresse starter med 110, og den reserverte plassen starter med 111. Dette gjør det enkelt mulig å bestemme grensene for hvert nettverk.
Dette betyr at den totale plassen for klasse A-nettverk er halvert fra de opprinnelige 256 til 128. Viktigere, det betyr også at det nå er 16 384 klasse B-nettverk, som støtter opptil 65 536 IP-adresser hver, og 2 097 152 klasse C-nettverk som støtter 256 IP-adresser hver. Den reserverte plassen på enden av adresseplassen ble senere delt inn i klasse D og klasse E.
Reservert plass
En rekke adresser i starten og slutten av hver klasse ble reservert med noen seksjoner i midten også. Noen, som 0.0.0.0 til 0.255.255.255, ble ikke spesifikt brukt til noe, i stedet ble reservert for fremtidig bruk. Andre reserverte seksjoner fikk et spesifikt formål. For eksempel behandles enhver IP-adresse som starter med 127 som en tilbakekoblingsadresse. Nettverkstrafikken blir aldri overført og spretter rett og slett tilbake til avsenderen uten å bli sendt.
Adresser som starter med 192 ble reservert, med 192.168 adresser som ble reservert for bruk i interne nettverk, slik at ethvert internt nettverk kunne bruke det. Dette brukes for eksempel i nesten alle hjemmenettverk, da det gir 256 mulige adresser. For større brukstilfeller er en hvilken som helst adresse som begynner med 172.16 til 172.31 også reservert for intern bruk, på samme måte som alle nettverk som begynner med 10.
Disse private adresseområdene er kun reservert for intern bruk. Alt nettverksutstyr er designet for å forhindre at all trafikk som er bestemt for en av disse reserverte adressene kommer forbi en ruter til et annet nettverk. Adressene er nettverksspesifikke, noe som betyr at alle og enhver kan bruke dem på sine egne interne nettverk. For at dette skal fungere må ruteren ha en offentlig IP-adresse, hold styr på hvilken intern enhet som er be om hvilke data fra et annet nettverk, og sørge for at svaret kommer tilbake til høyre enhet. Denne teknikken kalles NAT eller Network Address Translation.
Suksess og fiasko med klassebasert nettverk
Klassisk nettverk gir mye mer effektiv bruk av plassen enn bare å tildele en 256th av mulig adresseplass til ethvert selskap som ber om det. De aller fleste selskaper, offentlige avdelinger osv. trenger ikke 16 777 216 IP-adresser. De kan få et mye mindre antall IP-adresser tildelt dem og klarer seg helt fint.
Mens det klassiske nettverkssystemet ser bra ut på papiret, og absolutt er pent, støter det dessverre på lignende problemer i en annen skala. De fleste selskaper er også mindre enn et klasse B-nettverk, og trenger ikke 65536 mulige IP-adresser. Selv på midten av 80-tallet og begynnelsen av 90-tallet var mange selskaper for store for et klasse C-nettverk med bare 256 IP-adresser. Dette betydde at selskaper ofte trengte klasse B-nettverk selv om de bare trengte 300 IP-adresser. Igjen betydde dette at adresseplassen ble brukt ineffektivt med store deler av adresser utstedt til selskaper som aldri ville utnytte alt.
Etterfølgere til Classful Networking
Dette problemet ble raskt identifisert, og i 1993, bare 12 år etter at klassenettverk ble introdusert, ble det erstattet. Erstatningen ble kalt Classless Inter-Domain Routing, eller CIDR (uttalt cider). CIDR tillot mye mer konfigurerbarhet i antall adresser som ble utstedt. Tillater at nettverk defineres av hver binær bit i stedet for hver oktett. Denne løsningen er fortsatt i bruk i dag, selv om den massive veksten i Internett-tilkoblede enheter nå fullstendig har tømt IPv4-adresseområdet selv med denne mer effektive adresseringsteknikken.
Løsningen på det er overgangen til IPv6 som gir et mye større adresserom, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 mulige adresser for å være nøyaktig. Det er omtrent 340 billioner billioner, som er mye mer enn de 4,3 milliarder odde IPv4-adressene. Dessverre, til tross for at det haster drevet av den forestående og nå tilstedeværende utmattelsen av IPv4-adresseplass, er IPv6-støtten fortsatt uoversiktlig. Dette skyldes imidlertid hovedsakelig eldre maskinvare.
Konklusjon
Klassisk nettverksbygging var et tidlig forsøk på å forbedre effektiviteten til tildeling av IP-adresser. Det var vellykket med å forsinke utmattelsen av IPv4-adresseplassen, i de 12 årene den var på plass. Den ble erstattet av CIDR, som var en mer vellykket langsiktig løsning.
Noen arv etter klassebasert nettverk lever videre, med mange selskaper som fortsatt har klasse B eller til og med noen få som har klasse A-nettverk tildelt seg som de umulig kan bruke effektivt. Til og med forsøk på å gjøre det utgjør en viss sikkerhetsrisiko ettersom enhver maskin som bruker en av disse IP-adressene ville være offentlig adresserbar uten en brannmur på plass. I CIDR-notasjon er et klasse A-nettverk en /8, et klasse B-nettverk er en /16, og et klasse C-nettverk er en /24.