Preden je internet sploh obstajal, so obstajala računalniška omrežja. Ta omrežja so uporabljala naslove IP, ki so enaki današnjim. Ta omrežja so bila medsebojno povezana prek omrežja ARPANET, ki se je sčasoma razvilo v to, kar je danes internet. V teh zgodnjih dneh računalniških omrežij sta bila obseg in priljubljenost interneta pravzaprav nepredstavljiva. Mnoge sodobne tehnologije, ki jih imamo za samoumevne, preprosto niso obstajale. Zaradi tega in takratnih predpostavk so bile razdeljene ogromne serije naslovov IP.
Ker je ARPANET še naprej rasel, je bilo ugotovljeno, da bo sodobni sistem za razdeljevanje naslovov v bližnji prihodnosti naletel na težave z izčrpanostjo naslovnega prostora. Razredno mreženje je bil prvi poskus odložitve vprašanja reševanja izčrpanosti prostora. Da bi razumeli, kaj je klasično mreženje in kako deluje, je pomembno razumeti sisteme, na katerih temelji, predvsem naslove IPv4.
Struktura naslova IP
Naslov IP je edinstven naslov internetnega protokola, ki se uporablja za usmerjanje omrežnega prometa prek interneta. IPv4 je glavna shema naslavljanja. Naslovi IPv4 so običajno prikazani v zapisu štirih pik, da so berljivi. Na primer, naslov IP je lahko videti takole "192.168.0.1". Vsak naslov IP ima štiri razdelke, ločene s pikami, od tod tudi izraz – pikčasti četverček. Vendar se imenuje tudi decimalni zapis s pikami.
V resnici pa računalniki dejansko ne uporabljajo te oblike. Kot vse, s čimer se ukvarjajo računalniki, se naslovi IP uporabljajo v binarni obliki. V primeru naslovov IPv4 je vsak od štirih odsekov, znan kot oktet, predstavljen z 8 binarnimi ciframi. Zgornji naslov je dejansko »11000000.10101000.00000000.00000001« v dvojiški obliki.
Ena od ključnih stvari pri tem je, da morajo biti človeku berljive številke med 0 in 255, ker je vsak oktet predstavljen le z 8 binarnimi biti. To pomeni, da je na voljo največ 255*255*255*255 ali 4.294.967.296 možnih naslovov IP. Čeprav se štiri milijarde možnih naslovov IP verjetno zdi veliko, je to manj kot en naslov IP na trenutno živo osebo. Večina ljudi v zahodnem svetu ima več kot eno napravo, povezano z internetom.
Omrežja razreda A in zgodnje predpostavke
Na začetku računalniških omrežij se je domnevalo, da omrežij ne bo veliko. Ni bilo domačih internetnih povezav ali celo domačih računalnikov. Velika podjetja, izobraževalne ustanove in vladni oddelki so bili edina mesta s kakršnimi koli omrežji. Predpostavljalo se je, da se bodo vsa ta omrežja močno povečala. Nasprotno pa bi skupno število omrežij ostalo relativno majhno. Ta domneva ni bila niti zmotna s takratnimi informacijami, saj IBM PC, prvi domači računalnik, še ni bil izdan.
Podjetja, kot so Apple, Ford in AT&T, so dobila velike serije naslovov. Ministrstvo za obrambo ZDA je dobilo več kot ducat velikih paketov naslovov. Apple je dobil 17.0.0.0, Ford je dobil 19.0.0.0, AT&T je dobil 12.0.0.0, medtem ko je ministrstvo za obrambo dobilo 6.0.0.0, 7.0.0.0, 11.0.0.0 in več. Vsako od teh omrežij je vsak naslov IP, ki se začne s prvo številko (17, 7, 19 itd.), dodelilo ustreznim podjetjem. To je pomenilo, da lahko vsako omrežje podpira 16.777.216 posameznih naslovov IP. To je tudi pomenilo, da je bilo skupno 255 možnih omrežij.
To je bil velik problem, ko je računalniško mreženje postajalo vse bolj priljubljeno, je postalo jasno, da 255 omrežij ne bo dovolj za zadovoljitev povpraševanja. K sreči je bila ta težava opažena dovolj zgodaj, da je bilo mogoče razviti popravek. Prvi popravek se je imenoval classful networking in je bil predstavljen leta 1981. Mimogrede, to je isto leto, ko je bil izdan IBM PC. Osebni računalnik in domače internetne povezave bi kmalu povečale pritisk na naslovni prostor.
Razredi
Ideja razrednega mreženja je razdeliti ta ogromna omrežja na veliko manjših. Prvotna ogromna omrežja so bila prerazvrščena v omrežja razreda A. Ustvarjena sta bila tudi nova razreda B in C, drugi del pa je bil rezerviran za prihodnjo uporabo. Najlažji način za ločevanje razredov je, da razred A zavzame prvo polovico vseh naslovov. Razred B nato prevzame polovico preostalih naslovov, razred C pa dobi polovico naslovov za razredom B. Preostali naslovni prostor je rezerviran.
V praksi to pomeni, da je vsak naslov IP, kjer je imel prvi oktet številko pod 128, omrežje razreda A. Omrežje razreda B je kateri koli naslov, kjer je prvi oktet med 128 in 191. Vsako omrežje, kjer je prvi oktet med 192 in 223, je omrežje razreda C. Vse, kar se začne z 224 ali več, je rezervirano. V binarnem smislu se vsak naslov IP razreda A začne z 0. Vsak naslov razreda B se začne z 10, vsak naslov razreda C se začne s 110, rezervirani prostor pa se začne s 111. To omogoča enostavno določanje meja vsakega omrežja.
To pomeni, da je skupni prostor za omrežja razreda A prepolovljen s prvotnih 256 na 128. Pomembno je tudi, da to pomeni, da zdaj obstaja 16.384 omrežij razreda B, ki podpirajo do 65.536 naslovov IP vsako, in 2.097.152 omrežij razreda C, ki podpirajo vsako 256 naslovov IP. Rezerviran prostor na koncu naslovnega prostora je bil kasneje razdeljen na razred D in razred E.
Rezerviran prostor
Število naslovov na začetku in koncu vsakega razreda je bilo rezerviranih, pri čemer so bili rezervirani tudi nekateri deli na sredini. Nekateri, na primer 0.0.0.0 do 0.255.255.255, niso bili posebej uporabljeni za nič, temveč so bili rezervirani za prihodnjo uporabo. Ostali rezervirani deli so bili namensko določeni. Na primer, vsak naslov IP, ki se začne s 127, se obravnava kot naslov povratne zanke. Omrežni promet se nikoli ne prenese in se preprosto vrne nazaj k pošiljatelju, ne da bi bil poslan.
Naslovi, ki se začnejo z 192, so bili rezervirani, pri čemer je bilo 192.168 naslovov rezerviranih za uporabo v notranjih omrežjih, kar omogoča uporabo katerega koli notranjega omrežja. To se na primer uporablja v skoraj vseh domačih omrežjih, saj ponuja 256 možnih naslovov. Za večje primere uporabe je vsak naslov, ki se začne z 172.16 do 172.31, prav tako rezerviran za notranjo uporabo, tako kot vsako omrežje, ki se začne z 10.
Ti zasebni naslovni prostori so rezervirani samo za interno uporabo. Vsa omrežna oprema je zasnovana tako, da prepreči prometu, namenjenemu enemu od teh rezerviranih naslovov, mimo usmerjevalnika v drugo omrežje. Naslovi so specifični za omrežje, kar pomeni, da jih lahko kdorkoli in vsi uporabljajo v svojih notranjih omrežjih. Da bi to delovalo, mora imeti usmerjevalnik javni naslov IP, spremljajte, katera notranja naprava je zahtevati katere podatke iz drugega omrežja in zagotoviti, da se odgovor vrne na desno napravo. Ta tehnika se imenuje NAT ali prevajanje omrežnih naslovov.
Uspeh in neuspeh razrednega mreženja
Klasično mreženje omogoča veliko bolj učinkovito uporabo prostora kot le dodelitev enega 256th morebitnega naslovnega prostora vsakemu podjetju, ki ga zahteva. Velika večina podjetij, vladnih služb itd. ne potrebuje 16.777.216 naslovov IP. Lahko dobijo veliko manjše število naslovov IP, ki jim je dodeljeno, in se dobro obnesejo.
Medtem ko je razredni omrežni sistem videti dobro na papirju in je vsekakor čeden, na žalost naleti na podobne težave v drugačnem obsegu. Večina podjetij je tudi manjših od omrežja razreda B, saj ne potrebujejo 65536 možnih naslovov IP. Tudi sredi 80-ih in zgodnjih 90-ih pa je bilo veliko podjetij prevelikih za omrežje razreda C s samo 256 naslovi IP. To je pomenilo, da so podjetja pogosto potrebovala omrežja razreda B, tudi če so potrebovala le 300 naslovov IP. To je spet pomenilo, da je bil naslovni prostor uporabljen neučinkovito z velikimi kosi naslovov, izdanih podjetjem, ki ga ne bi nikoli izkoristila.
Nasledniki Classful Networking
Ta težava je bila hitro prepoznana in tako je bila leta 1993, le 12 let po uvedbi razrednega mreženja, zamenjana. Njegova zamenjava se je imenovala Classless Inter-Domain Routing ali CIDR (izrazit jabolčnik). CIDR je omogočil veliko več možnosti konfiguracije števila izdanih naslovov. Omogoča definiranje omrežij z vsakim binarnim bitom in ne z vsakim oktetom. Ta rešitev je še vedno v uporabi, čeprav je velika rast naprav, povezanih z internetom, popolnoma izčrpala naslovni prostor IPv4 tudi s to učinkovitejšo tehniko naslavljanja.
Rešitev za to je prehod na IPv6, ki zagotavlja veliko večji naslovni prostor, natančneje 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 možnih naslovov. To je približno 340 bilijonov bilijonov bilijonov, kar je veliko več kot 4,3 milijarde čudnih naslovov IPv4. Na žalost je podpora za IPv6 kljub nujnosti, ki jo povzroča bližajoča se in zdaj prisotna izčrpanost naslovnega prostora IPv4, še vedno pomanjkljiva. Vendar je to predvsem posledica starejše strojne opreme.
Zaključek
Razredno mreženje je bil zgodnji poskus izboljšanja učinkovitosti dodeljevanja naslovov IP. Uspešno je odložil izčrpanost naslovnega prostora IPv4 v 12 letih, ko je obstajal. Nadomestil ga je CIDR, ki je bil dolgoročnejša rešitev.
Nekatere zapuščine razrednega mreženja živijo naprej, pri čemer imajo mnoga podjetja še vedno razred B ali celo nekatera imajo dodeljena omrežja razreda A, ki jih nikakor ne morejo učinkovito izkoristiti. Dejansko celo poskus, da bi to naredil, predstavlja določeno varnostno tveganje, saj bi bil vsak stroj, ki uporablja enega od teh naslovov IP, javno naslovljiv brez nameščenega požarnega zidu. V zapisu CIDR je omrežje razreda A /8, omrežje razreda B je /16 in omrežje razreda C je /24.