Înainte ca internetul să fie un lucru, au existat rețele de calculatoare. Aceste rețele au folosit adrese IP identice cu cele folosite astăzi. Aceste rețele au fost interconectate prin intermediul ARPANET, care a evoluat în cele din urmă în ceea ce este acum Internet. În aceste zile de început ale rețelelor de calculatoare, amploarea și popularitatea Internetului erau în esență de neconceput. Multe dintre tehnologiile moderne pe care le luăm de bune pur și simplu nu existau. Din această cauză și ipotezele vremii, au fost distribuite loturi vaste de adrese IP.
Pe măsură ce ARPANET a continuat să crească, sa stabilit că sistemul contemporan de distribuire a adreselor va avea probleme cu epuizarea spațiului de adrese în viitorul apropiat. Rețelele de clasă a fost prima încercare de a întârzia problema abordării epuizării spațiului. Pentru a înțelege ce este o rețea de clasă și cum funcționează, este important să înțelegeți sistemele care stau la baza acesteia, în primul rând adresele IPv4.
Structura adresei IP
O adresă IP este adresa unică a protocolului de Internet utilizată pentru a direcționa traficul de rețea pe Internet. IPv4 este principala schemă de adresare. Adresele IPv4 sunt, în general, afișate în notație cu patru puncte, pentru a putea fi citite de om. De exemplu, o adresă IP poate arăta astfel „192.168.0.1”. Fiecare adresă IP are patru secțiuni, separate prin puncte, de unde și termenul – punctat quad. Cu toate acestea, este denumită și notație punct-zecimală.
În realitate, totuși, computerele nu folosesc de fapt acest format. La fel ca tot ceea ce se ocupă computerele, adresele IP sunt folosite în binar. În cazul adreselor IPv4, fiecare dintre cele patru secțiuni, cunoscută sub numele de octet, este reprezentată de 8 cifre binare. Adresa de mai sus este într-adevăr „11000000.10101000.00000000.00000001” în binar.
Unul dintre lucrurile cheie despre aceasta este că, deoarece fiecare octet este reprezentat doar de 8 biți binari, numerele care pot fi citite de om trebuie să fie între 0 și 255. Aceasta înseamnă că există cel mult 255*255*255*255 sau 4.294.967.296 de adrese IP posibile. În timp ce patru miliarde de adrese IP posibile par probabil multe, aceasta este mai puțin de o adresă IP per persoană în viață. Majoritatea oamenilor din lumea occidentală au mai mult de un dispozitiv conectat la internet.
Rețele de clasă A și ipoteze timpurii
În primele zile ale rețelelor de calculatoare, se presupunea că nu vor exista multe rețele. Nu existau conexiuni la internet de acasă sau chiar computere de acasă. Companiile mari, institutele de învățământ și departamentele guvernamentale erau singurele locuri cu rețele. S-a presupus că toate aceste rețele ar putea crește semnificativ. În schimb, numărul total de rețele ar rămâne relativ mic. Această presupunere nici măcar nu era greșită cu informațiile de la acea vreme, deoarece PC-ul IBM, primul computer de acasă, nu fusese încă lansat.
Companii precum Apple, Ford și AT&T au primit loturi mari de adrese. DOD a primit mai mult de o duzină de loturi mari de adrese. Apple a primit 17.0.0.0, Ford a primit 19.0.0.0, AT&T a primit 12.0.0.0, în timp ce DOD a primit 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 și multe altele. Fiecare dintre aceste rețele a atribuit companiilor respective fiecare adresă IP începând cu primul număr (17, 7, 19 etc.). Aceasta însemna că fiecare rețea putea suporta 16.777.216 adrese IP individuale. De asemenea, însemna că existau un total de 255 de rețele posibile.
Aceasta a fost marea problemă, pe măsură ce rețelele de calculatoare au crescut în popularitate, a devenit clar că 255 de rețele nu ar fi suficiente pentru a satisface cererea. Din fericire, această problemă a fost depistată suficient de devreme pentru ca o remediere să fie dezvoltată. Prima remediere a fost numită rețele de clasă și a fost introdusă în 1981. De altfel, acesta este același an în care a fost lansat PC-ul IBM. Computerul personal și conexiunile la internet de acasă aveau să crească în curând presiunea asupra spațiului de adrese.
Clasele
Ideea unei rețele de clasă este de a împărți aceste rețele masive în multe altele mai mici. Rețelele uriașe originale au fost reclasificate ca rețele de clasă A. Au fost create și noile clase B și C, în timp ce o altă secțiune a fost rezervată pentru utilizare ulterioară. Cel mai simplu mod de a separa clasele este ca clasa A să ocupe prima jumătate a tuturor adreselor. Clasa B primește apoi jumătate din adresele rămase, iar clasa C primește jumătate din adrese după clasa B. Restul spațiului de adrese este rezervat.
Practic, aceasta înseamnă că orice adresă IP la care primul octet avea un număr sub 128, este o rețea de clasă A. O rețea de clasă B este orice adresă la care primul octet este între 128 și 191. Orice rețea în care primul octet este între 192 și 223 este o rețea de clasă C. Și orice care începe cu 224 sau mai mare este rezervat. În termeni binari, fiecare adresă IP de clasă A începe cu 0. Fiecare adresă de clasă B începe cu 10, fiecare adresă de clasă C începe cu 110, iar spațiul rezervat începe cu 111. Acest lucru face posibilă determinarea cu ușurință a limitelor fiecărei rețele.
Aceasta înseamnă că spațiul total pentru rețelele de clasa A este redus la jumătate de la 256 la 128 inițial. Important, înseamnă, de asemenea, că există acum 16.384 de rețele de clasă B, care acceptă până la 65.536 de adrese IP fiecare și 2.097.152 de rețele de clasă C care acceptă 256 de adrese IP fiecare. Spațiul rezervat de la capătul spațiului de adrese a fost ulterior împărțit în Clasa D și Clasa E.
Spațiu Rezervat
Un număr de adrese la începutul și la sfârșitul fiecărei clase au fost rezervate, iar unele secțiuni din mijloc fiind rezervate. Unele, cum ar fi 0.0.0.0 până la 0.255.255.255, nu au fost folosite în mod special pentru nimic, ci au fost rezervate pentru utilizare ulterioară. Alte secțiuni rezervate au primit un scop specific. De exemplu, orice adresă IP care începe cu 127 este tratată ca o adresă loopback. Traficul de rețea nu este transmis niciodată și pur și simplu revine către expeditor fără a fi trimis.
Adresele care încep cu 192 au fost rezervate, 192.168 de adrese fiind rezervate pentru utilizare în rețelele interne, permițând oricărei rețele interne să le folosească. Acesta este folosit în aproape toate rețelele de acasă, de exemplu, deoarece oferă 256 de adrese posibile. Pentru cazuri de utilizare mai mari, orice adresă care începe cu 172.16 până la 172.31 este, de asemenea, rezervată pentru uz intern, la fel ca orice rețea care începe cu 10.
Aceste spații de adrese private sunt rezervate numai pentru uz intern. Toate echipamentele de rețea sunt concepute pentru a împiedica orice trafic destinat uneia dintre aceste adrese rezervate să treacă de un router către o altă rețea. Adresele sunt specifice rețelei, adică oricine și oricine le poate folosi în propriile rețele interne. Pentru ca acest lucru să funcționeze, routerul trebuie să aibă o adresă IP publică, să țină evidența dispozitivului intern solicitând ce date de la altă rețea și asigurați-vă că răspunsul revine la dreapta dispozitiv. Această tehnică se numește NAT sau Network Address Translation.
Succesul și eșecul rețelelor de clasă
Rețeaua de clasă permite o utilizare mult mai eficientă a spațiului decât alocarea unuia 256th a posibilului spațiu de adresă oricărei companii care îl solicită. Marea majoritate a companiilor, departamentelor guvernamentale etc., nu au nevoie de 16.777.216 de adrese IP. Ei pot primi un număr mult mai mic de adrese IP atribuite lor și se descurcă bine.
În timp ce sistemul de rețea de clasă arată bine pe hârtie și este cu siguranță îngrijit, din păcate, se confruntă cu probleme similare la o scară diferită. Majoritatea companiilor sunt, de asemenea, mai mici decât o rețea de clasă B, nefiind nevoie de 65536 de adrese IP posibile. Chiar și la mijlocul anilor 80 și începutul anilor 90, multe companii erau prea mari pentru o rețea de clasă C cu doar 256 de adrese IP. Acest lucru însemna că companiile aveau adesea nevoie de rețele de clasă B chiar dacă aveau nevoie doar de 300 de adrese IP. Din nou, acest lucru a însemnat că spațiul de adrese a fost utilizat ineficient cu ramuri vaste de adrese emise companiilor care nu le-ar folosi niciodată pe toate.
Succesoori ai Classful Networking
Această problemă a fost identificată rapid și, astfel, în 1993, la doar 12 ani după introducerea rețelei de clasă, a fost înlocuită. Înlocuitorul său a fost numit Classless Inter-Domain Routing, sau CIDR (cidru pronunțat). CIDR a permis mult mai multă configurabilitate în numărul de adrese emise. Permiterea definirii rețelelor de fiecare bit binar, mai degrabă decât de fiecare octet. Această soluție este încă utilizată astăzi, deși creșterea masivă a dispozitivelor conectate la internet a epuizat complet spațiul de adrese IPv4 chiar și cu această tehnică de adresare mai eficientă.
Soluția la aceasta este trecerea la IPv6, care oferă un spațiu de adrese mult mai mare, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 de adrese posibile pentru a fi exact. Adică aproximativ 340 de trilioane de trilioane de trilioane, ceea ce este mult mai mult decât cele 4,3 miliarde de adrese IPv4 ciudate. Din păcate, în ciuda urgenței determinate de epuizarea iminentă și prezentă a spațiului de adrese IPv4, suportul IPv6 este încă incomplet. Cu toate acestea, acest lucru se datorează în principal hardware-ului moștenit.
Concluzie
Rețeaua de clasă a fost o încercare timpurie de a îmbunătăți eficiența alocării adreselor IP. A avut succes în întârzierea epuizării spațiului de adrese IPv4, pentru cei 12 ani în care a fost în vigoare. A fost înlocuită de CIDR, care a fost o soluție mai de succes pe termen lung.
Unele moșteniri ale rețelelor de clasă continuă, cu multe companii având încă clasa B sau chiar câteva având rețele de clasă A atribuite lor pe care nu le pot folosi eficient. Într-adevăr, chiar și încercarea de a face acest lucru prezintă oarecum un risc de securitate, deoarece orice mașină care utilizează una dintre acele adrese IP ar fi adresabilă public fără un firewall. În notația CIDR, o rețea de clasă A este un /8, o rețea de clasă B este un /16 și o rețea de clasă C este un /24.