Predtým, než bol internet vôbec vecou, existovali počítačové siete. Tieto siete používali IP adresy identické s tými, ktoré sa používajú dnes. Tieto siete boli vzájomne prepojené cez ARPANET, ktorý sa nakoniec vyvinul do dnešnej podoby internetu. V týchto prvých dňoch počítačových sietí boli rozsah a popularita internetu v podstate nepredstaviteľné. Mnohé z moderných technológií, ktoré považujeme za samozrejmosť, jednoducho neexistovali. Kvôli tomu a dobovým predpokladom sa rozdávali obrovské dávky IP adries.
Ako ARPANET naďalej rástol, bolo rozhodnuté, že súčasný systém rozdávania adries bude v blízkej budúcnosti narážať na problémy s vyčerpaním adresného priestoru. Triedne sieťovanie bolo prvým pokusom oddialiť problém riešenia vyčerpania priestoru. Aby sme pochopili, čo je to triedna sieť a ako funguje, je dôležité porozumieť systémom, ktoré sú jej základom, predovšetkým adresám IPv4.
Štruktúra IP adresy
IP adresa je jedinečná adresa internetového protokolu používaná na smerovanie sieťovej prevádzky cez internet. IPv4 je hlavná schéma adresovania. Adresy IPv4 sa vo všeobecnosti zobrazujú v bodkovanej štvorici, aby boli čitateľné pre ľudí. Napríklad adresa IP môže vyzerať takto „192.168.0.1“. Každá IP adresa má štyri časti oddelené bodkami, preto sa používa termín – bodkovaná štvorica. Označuje sa však aj ako bodkový desiatkový zápis.
V skutočnosti však počítače tento formát v skutočnosti nepoužívajú. Ako všetko, čím sa počítače zaoberajú, aj adresy IP sa používajú binárne. V prípade adries IPv4 je každá zo štyroch sekcií, známych ako oktet, reprezentovaná 8 binárnymi číslicami. Vyššie uvedená adresa je skutočne „11000000.10101000.00000000.00000001“ v binárnom formáte.
Jednou z kľúčových vecí je, že pretože každý oktet je reprezentovaný iba 8 binárnymi bitmi, ľudsky čitateľné čísla musia byť medzi 0 a 255. To znamená, že existuje najviac 255*255*255*255 alebo 4 294 967 296 možných adries IP. Aj keď sa štyri miliardy možných adries IP pravdepodobne zdajú byť veľa, je to menej ako jedna adresa IP na osobu, ktorá momentálne žije. Väčšina ľudí v západnom svete má viac ako jedno zariadenie pripojené na internet.
Siete triedy A a skoré predpoklady
V prvých dňoch počítačových sietí sa predpokladalo, že nebude veľa sietí. Neexistovali žiadne domáce internetové pripojenia a dokonca ani domáce počítače. Veľké spoločnosti, vzdelávacie inštitúty a vládne rezorty boli jedinými miestami s akýmikoľvek sieťami. Predpokladalo sa, že všetky tieto siete budú pravdepodobne výrazne rásť. Na rozdiel od toho by celkový počet sietí zostal relatívne malý. Tento predpoklad nebol ani mylný s informáciami v tom čase, pretože IBM PC, prvý domáci počítač, ešte nebol vydaný.
Spoločnosti ako Apple, Ford a AT&T dostali veľké dávky adries. Americké ministerstvo obrany dostalo viac ako tucet veľkých dávok adries. Apple dostal 17.0.0.0, Ford dostal 19.0.0.0, AT&T dostal 12.0.0.0, zatiaľ čo DOD dostal 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 a ďalšie. Každá z týchto sietí pridelila každú IP adresu začínajúcu prvým číslom (17, 7, 19 atď.) príslušným spoločnostiam. To znamenalo, že každá sieť mohla podporovať 16 777 216 individuálnych IP adries. Znamenalo to tiež, že celkovo existovalo 255 možných sietí.
Toto bol veľký problém, keďže popularita počítačových sietí rástla, bolo jasné, že 255 sietí nebude stačiť na uspokojenie dopytu. Našťastie bol tento problém zistený dostatočne skoro na to, aby bola vyvinutá oprava. Prvá oprava sa volala classful networking a bola predstavená v roku 1981. Mimochodom, toto je ten istý rok, kedy bol vydaný IBM PC. Osobný počítač a domáce internetové pripojenia by čoskoro zvýšili tlak na adresný priestor.
Triedy
Myšlienkou triedneho networkingu je rozdeliť tieto masívne siete na mnoho menších. Pôvodné obrovské siete boli preklasifikované na siete triedy A. Boli vytvorené aj nové triedy B a C, pričom ďalšia časť bola vyčlenená ako rezervovaná pre budúce použitie. Najjednoduchší spôsob oddelenia tried je, že trieda A zaberá prvú polovicu všetkých adries. Trieda B potom prevezme polovicu zostávajúcich adries a trieda C dostane polovicu adries po triede B. Zvyšok adresného priestoru je rezervovaný.
V praxi to znamená, že každá IP adresa, kde mal prvý oktet číslo nižšie ako 128, je sieť triedy A. Sieť triedy B je akákoľvek adresa, ktorej prvý oktet je medzi 128 a 191. Akákoľvek sieť, kde je prvý oktet medzi 192 a 223, je sieť triedy C. A všetko začínajúce číslom 224 alebo vyšším je vyhradené. V binárnom vyjadrení každá IP adresa triedy A začína 0. Každá adresa triedy B začína 10, každá adresa triedy C začína 110 a rezervovaný priestor začína 111. To umožňuje ľahko určiť hranice každej siete.
To znamená, že celkový priestor pre siete triedy A sa z pôvodných 256 na 128 zníži na polovicu. Dôležité je tiež to, že teraz existuje 16 384 sietí triedy B, z ktorých každá podporuje až 65 536 IP adries, a 2 097 152 sietí triedy C, z ktorých každá podporuje 256 IP adries. Vyhradený priestor na konci adresného priestoru bol neskôr rozdelený na triedu D a triedu E.
Vyhradený priestor
Niekoľko adries na začiatku a na konci každej triedy bolo rezervovaných, pričom boli rezervované aj niektoré sekcie v strede. Niektoré, napríklad 0.0.0.0 až 0.255.255.255, neboli konkrétne použité na nič, namiesto toho boli vyhradené pre budúce použitie. Ostatné vyhradené úseky dostali konkrétny účel. Napríklad každá IP adresa, ktorá začína 127, sa považuje za adresu spätnej slučky. Sieťová prevádzka sa nikdy neprenesie a jednoducho sa vráti späť k odosielateľovi bez toho, aby bola odoslaná.
Adresy začínajúce na 192 boli rezervované, pričom 192 168 adries bolo rezervovaných na použitie vo vnútorných sieťach, čo umožnilo použiť ich v akejkoľvek vnútornej sieti. Používa sa napríklad takmer vo všetkých domácich sieťach, pretože poskytuje 256 možných adries. Pre väčšie prípady použitia je každá adresa začínajúca na 172.16 až 172.31 tiež rezervovaná na interné použitie, rovnako ako každá sieť začínajúca 10.
Tieto priestory súkromných adries sú vyhradené len na interné použitie. Všetky sieťové zariadenia sú navrhnuté tak, aby zabránili tomu, aby sa prevádzka určená pre jednu z týchto vyhradených adries dostala cez smerovač do inej siete. Adresy sú špecifické pre sieť, čo znamená, že ktokoľvek a každý ich môže použiť vo svojich vlastných interných sieťach. Aby to fungovalo, router musí mať verejnú IP adresu, sledujte, ktoré interné zariadenie je vyžiadať si aké údaje z inej siete a zabezpečiť, aby sa odpoveď vrátila správne zariadenie. Táto technika sa nazýva NAT alebo preklad sieťových adries.
Úspech a neúspech triedneho networkingu
Triedne sieťové prepojenie umožňuje oveľa efektívnejšie využitie priestoru ako len priradenie jednej 256th možného adresného priestoru akejkoľvek spoločnosti, ktorá o to požiada. Prevažná väčšina spoločností, vládnych oddelení atď. nepotrebuje 16 777 216 IP adries. Môžu získať oveľa menší počet adries IP, ktoré im boli pridelené, a robia to dobre.
Aj keď klasický sieťový systém vyzerá dobre na papieri a je určite čistý, bohužiaľ, naráža na podobné problémy v inom rozsahu. Väčšina spoločností je tiež menšia ako sieť triedy B a nepotrebuje 65 536 možných IP adries. Dokonca aj v polovici 80-tych a začiatkom 90-tych rokov bolo mnoho spoločností príliš veľkých na sieť triedy C s iba 256 IP adresami. To znamenalo, že spoločnosti často potrebovali siete triedy B, aj keď potrebovali iba 300 IP adries. Opäť to znamenalo, že adresný priestor bol využívaný neefektívne s obrovským množstvom adries vydaných spoločnostiam, ktoré by ho nikdy nevyužili.
Nástupcovia Classful Networking
Tento problém bol rýchlo identifikovaný, a tak bol v roku 1993, iba 12 rokov po zavedení klasicky známych sietí, nahradený. Jeho náhrada sa volala Classless Inter-Domain Routing alebo CIDR (vyslovený cider). CIDR umožnil oveľa väčšiu konfigurovateľnosť v počte vydaných adries. Umožňuje, aby boli siete definované každým binárnym bitom, a nie každým oktetom. Toto riešenie sa dodnes používa, hoci masívny nárast zariadení pripojených na internet teraz úplne vyčerpal adresný priestor IPv4 aj pri tejto efektívnejšej technike adresovania.
Riešením je prechod na IPv6, ktorý poskytuje oveľa väčší adresný priestor, 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 možných adries. To je zhruba 340 biliónov biliónov biliónov, čo je oveľa viac ako 4,3 miliardy nepárnych adries IPv4. Bohužiaľ, napriek naliehavosti spôsobenej hroziacim a teraz súčasným vyčerpaním adresného priestoru IPv4 je podpora IPv6 stále útržkovitá. Je to však spôsobené najmä starším hardvérom.
Záver
Klasické sieťovanie bolo prvým pokusom o zlepšenie efektívnosti prideľovania IP adries. Podarilo sa mu oddialiť vyčerpanie adresného priestoru IPv4 na 12 rokov, čo fungovalo. Nahradil ho CIDR, ktorý bol z dlhodobého hľadiska úspešnejším riešením.
Niektoré dedičstvá triedneho vytvárania sietí žijú ďalej a mnohé spoločnosti majú stále triedu B alebo dokonca niekoľko má priradené siete triedy A, ktoré nedokážu efektívne využiť. Dokonca aj pokus o to predstavuje určité bezpečnostné riziko, pretože akýkoľvek počítač používajúci jednu z týchto IP adries by bol verejne adresovateľný bez nainštalovaného firewallu. V notácii CIDR je sieť triedy A /8, sieť triedy B je /16 a sieť triedy C je /24.