فصول IPv4: ما هي وكيف يتم استخدامها

ما هو عنوان IP؟

عنوان IP ، قصير لعنوان بروتوكول الإنترنت ، هو معرف فريد مخصص لجهاز متصل بشبكة.فكر في الأمر كتسمية رقمية تتيح أجهزة الكمبيوتر والخوادم والهواتف الذكية والأجهزة الأخرى لتحديد موقعها والتواصل مع بعضها البعض داخل الشبكة.تضمن هذه العناوين أن البيانات المرسلة عبر الإنترنت تصل إلى الوجهة الصحيحة.

IPv4 هو نظام العنوان الأصلي للشبكة ، ويعود تاريخه إلى عام 1983. على الرغم من التدريجي الانتقال إلى IPv6، لا يزال IPv4 هو المعيار لمعظم اتصالات الإنترنت والشبكات اليوم.

تنسيق عنوان IPv4

تعتمد عناوين IPv4 على النظام الثنائي ، الذي يتكون من 32 رقمًا ثنائيًا (بت).كل عنوان IPv4 هو رقم 32 بت ، مقسومًا إلى أربعة قطاعات تُعرف باسم الثمانيات أو البايتات.يحتوي كل Octet على 8 بت ، مما يشكل العنوان الكامل 32 بت.يأتي مصطلح "الثمانت" من حقيقة أن كل مجموعة تحتوي على 8 بتات بالضبط.في شكلها القابل للقراءة البشرية ، يتم فصل هذه الثمانيات بفترات ، وهو تنسيق يُعرف باسم الترميز العشري المنقط.

يمكن أن يكون لكل ثماني قيمة عشرية تتراوح من 0 إلى 255 ، مستمدة من حقيقة أن الرقم الثنائي 8 بت يمكن أن يمثل 256 قيمًا مختلفة (8^2 = 256).

مثال على ذلك ، قد يبدو عنوان IPv4 هكذا: 192.168. 43. 241

تمثيل ثنائي

على الرغم من أن عناوين IPv4 تُرى عادةً في شكل عشري لقابلية القراءة البشرية ، إلا أنها تتم معالجتها في شكل ثنائي بواسطة أجهزة الكمبيوتر.يتم تحويل كل ثماني إلى رقم ثنائي 8 بت.على سبيل المثال ، العنوان 192.168.43.1 في الثنائية تبدو هكذا:

• 192: 11000000

• 168: 10101000

• 43: 00101011

• 241: 1111001

لذلك ، 192.168.43. 241 في الثنائي هو: 11000000.10101000.00101011. 1111001

أهمية كل بت

عند الانهيار ، يوفر كل بت داخل عنوان IPv4 معلومات تساعد على تحديد الشبكة والجهاز المحدد على تلك الشبكة ، بالإضافة إلى توجيه قرارات التوجيه وتمكين الشبكة الفرعية لإدارة الشبكة.

الشبكة والمضيف: يتم استخدام البتات لتحديد جزء الشبكة والجزء المضيف من العنوان.اعتمادًا على قناع الشبكة الفرعية ، تمثل بعض البتات الشبكة ، وتمثل البتات المتبقية المضيف داخل تلك الشبكة.

التوجيه: يستخدم أجهزة التوجيه الشكل الثنائي لعناوين IP لاتخاذ قرارات التوجيه.يساعد جزء الشبكة في تحديد شبكة الوجهة ، بينما يحدد جزء المضيف الجهاز المحدد داخل تلك الشبكة.

الشبكات الفرعية: يسمح التمثيل الثنائي بإنشاء شبكات فرعية.من خلال معالجة البتات (باستخدام أقنعة الشبكة الفرعية) ، يمكن تقسيم الشبكات الكبيرة إلى شبكات فرعية أصغر وأكثر قابلية للإدارة.

فئات عنوان IPv4

تنقسم عناوين IPv4 إلى 5 فئات (A ، B ، C ، D ، E).تم تصميم كل فئة لمعالجة شبكات مختلفة الحجم ، واستيعاب كيانات محددة ، وتبسيط عملية التوجيه في نهاية المطاف من خلال نهج تخصيص العنوان المنظم وإدارته.

الفئة أ

الاستخدام: عادة ما تستخدم عناوين IP من الفئة A من قبل المنظمات الكبيرة جدًا بسبب مساحة العنوان الواسعة.ومن الأمثلة على ذلك الشركات الكبرى ، والكيانات الحكومية التي تتطلب عددًا كبيرًا من عناوين IP لاستيعاب شبكة واسعة.

مجموعة الملكية الفكرية: 1.0.0.0 إلى 127.0.0.0

قناع الشبكة الفرعية الافتراضية: 255.0.0.0

• يشير قناع الشبكة الفرعية هذا إلى أن أول 8 بتات (بايت 1) من العنوان تستخدم لجزء الشبكة ، في حين يتم استخدام الـ 24 بت (3 بايت) لجزء المضيف.

المضيفين لكل شبكة: 16,777,214

الشبكات: 128

• تتوفر 126 فقط حيث يتم حجز شبكتين لحالات محددة.

الصف ب

الاستخدام: يتم استخدام عناوين IP من الفئة B بشكل شائع من قبل المنظمات المتوسطة إلى الكبيرة الحجم ، مثل المؤسسات التعليمية والشركات متوسطة الحجم ومقدمي خدمات الإنترنت الإقليميين (ISPS).تستفيد هذه الكيانات من مساحة العنوان الكبيرة التي توفرها عناوين الفئة B ، مما يتيح لها دعم عدد كبير من الأجهزة مع الحفاظ على أداء الشبكة الفعال.

مجموعة الملكية الفكرية: 128.0.0.0 إلى 191.255.0.0

قناع الشبكة الفرعية الافتراضية: 255.255.0.0

• يعين قناع الشبكة الفرعية هذا أول 16 بت (بايت واحد) من عنوان جزء الشبكة و 16 بت المتبقية (1 بايت) للجزء المضيف.

المضيفين لكل شبكة: 65,534

الشبكات: 16,384

فئة ج

الاستخدام: عناوين IP من الفئة C يتم استخدامها بشكل شائع للشبكات الأصغر حجماً بسبب قدرتها على دعم عدد معتدل من المضيفين لكل شبكة مع تقديم عدد كبير من الشبكات.يتم نشرها في كثير من الأحيان حيث تكون شبكات أصغر متعددة ضرورية ، مثل بيئات المكاتب والمؤسسات التعليمية مع أقسام متعددة وشبكات سكنية.

مجموعة الملكية الفكرية:192.0.0.0 إلى 223.255.255.0

قناع الشبكة الفرعية الافتراضية: 255.255.255.0.

• يعين قناع الشبكة الفرعية هذا البتات الـ 24 (3 بايت) الأولى من العنوان لجزء الشبكة و 8 بتات المتبقية (1 بايت) للجزء المضيف.

المضيفين لكل شبكة: 254

الشبكات: 2,097,152

الفئة د

الاستخدام: يتم حجز عناوين الفئة D للتواصل متعدد البث ، حيث يمكن إرسال حزمة واحدة إلى العديد من المستلمين في وقت واحد.يستخدم هذا النوع من الاتصالات بشكل شائع لدفق محتوى الوسائط المتعددة ، ومؤتمرات الفيديو ، والألعاب عبر الإنترنت ، والتطبيقات الأخرى التي تحتاج إلى توزيع البيانات على العديد من المستلمين عبر شبكات مختلفة.

مجموعة الملكية الفكرية: 224.0.0.0 إلى 239.255.255.255.

• تم تخصيص هذه العناوين خصيصًا للاتصالات الجماعية متعددة البث.

لم يتم تعيينه للأجهزة الفردية أو الشبكات: بخلاف عناوين الفئة A و B و C ، لا يتم تعيين عناوين الفئة D للأجهزة الفردية أو الشبكات.بدلاً من ذلك ، يتم استخدامها لتحديد مجموعات البث المتعدد.عناوين البث المتعدد ليست قابلة للتوجيه بنفس الطريقة التي تتناول بها أجهزة التوجيه ، ويتعامل أجهزة التوجيه بشكل مختلف لتسهيل الاتصالات المتعددة عبر الشبكات.

لا تقتصر على الشبكة أو أرقام المضيف: نظرًا لأن عناوين الفئة D لا يتم تعيينها في الشبكات الفردية أو المضيفين ، فلا يوجد مفهوم لعدد الشبكات أو المضيفين المرتبطين بعناوين الفئة D.بدلاً من ذلك ، تُستخدم هذه العناوين لأغراض الاتصال المتخصصة ولا تخضع لنفس القيود التي تعاني من عناوين الإرسال.

الفئة ه

الاستخدام: على الرغم من كونها جزءًا من مساحة عنوان IPv4 ، لا يتم استخدام عناوين الفئة E في تكوينات الشبكات القياسية أو عمليات النشر ، ولا يتم تخصيصها للاستخدام في الشبكات العامة أو الخاصة.بدلاً من ذلك ، يتم حجزها كمساحة مخصصة للبحث والتطوير حيث يمكن لمسؤولي الشبكات والباحثين والمطورين الاستفادة من بيئة خاضعة للرقابة لتجربة مفاهيم الشبكات الجديدة أو لاختبار التقنيات الناشئة.

مجموعة الملكية الفكرية: 240.0.0.0 إلى 255.255.255.255.

نطاقات عنوان IP الخاص

بالإضافة إلى الفئات القياسية لعناوين IP ، هناك نطاقات عنوان IP خاص تخدم أغراض فريدة.دعنا نستكشف هذه النطاقات بمزيد من التفاصيل.

عناوين الاسترجاع

الاستخدام: يتم استخدام عناوين الاسترجاع للاختبار الداخلي وتشغيل التشخيصات على آلة محلية.عندما تقوم بتثبيت عنوان استرجاع ، فأنت تتحقق بشكل أساسي من تكوين مكدس IP وأن واجهة الشبكة تعمل.

مجموعة الملكية الفكرية: 127.0.0.0 إلى 127.255.255.255

عنوان IP محدد: 127.0.0.1

• في حين أن نطاق 127.0.0/8 بالكامل مخصص للرباه ، فإن 127.0.0.1 هو عنوان IP الأكثر استخدامًا - ويشار إلى هذا غالبًا باسم "المضيف المحلي".

عناوين IP الخاصة

الاستخدام: يتم حجز عناوين IP الخاصة للاستخدام في الشبكات الخاصة ، مما يسمح للمؤسسات بإعداد شبكات داخلية معزولة عن الإنترنت العام.

مجموعة الملكية الفكرية: عناوين الفئة A و B و C IP لها مجموعة خاصة بها من العناوين الخاصة:

• النطاق الخاص من الفئة A: 10.0.0.0 إلى 10.255.255.255

• النطاق الخاص من الفئة ب: 172.16.0.0 إلى 172.31.255.255

• النطاق الخاص من الفئة C: 192.168.0.0 إلى 192.168.255.255

Apipa (عنوان IP الخاص التلقائي)

الاستخدام: APIPA ، أو عنوان IP الخاص التلقائي ، هي ميزة تعين عنوان IP تلقائيًا من نطاق 169.254.0.0/16 عندما يفشل الجهاز في الحصول على عنوان IP من خادم DHCP.يوفر آلية احتياطية تسمح للجهاز بالتواصل مع الأجهزة الأخرى على نفس قطاع الشبكة المحلية.

مجموعة الملكية الفكرية: 169.254.0.0/16

مثال الاستخدام: إذا لم يتمكن جهاز الكمبيوتر المحمول من الحصول على عنوان IP من جهاز توجيه منزلي (بسبب مشكلات خادم DHCP) ، فقد يعترض على عنوان مثل 169.254.1.1 ، مما يسمح له بالاتصال بأجهزة أخرى باستخدام عناوين APIPA على نفس الشبكة.

الانتقال إلى IPv6

تواجه IPv4 ، بمساحة عنوانها المحدودة 32 بت ، تحديات كبيرة بسبب استنفاد عناوينها المتاحة 4.3 مليار.أدى هذا القيد ، من بين أوجه القصور الأخرى ، في نهاية المطاف إلى تطوير نظام العناوين IPv6 128 بت ، والذي يمكن أن يستوعب أكثر من 340 عنوانًا فريدًا من غيره.

يحسن IPv6 أيضًا على إمكانات الوظائف المؤرخة IPv4s.تشمل التحسينات:

• توجيه أكثر كفاءة

• تكوين الشبكة المبسط من خلال ميزات التكوين التلقائي

• دعم IPSEC المدمج لتحسين الأمان

• البث المتعدد وأياست يعالج الدعم

عند مقارنة IPv4 و IPv6 ، من الواضح أن الأخير يتم وضعه كأساس للمرحلة التالية من الإنترنت.حتى ذلك الحين ، سيستمر نظام عناوين IPv4 وفصوله في إبقائنا على اتصال.