Subnet Mask / سابنت ماسک چیست؟

سابنت ماسک / IP Subnet Mask که به سادگی زیر شبکه/ Subnet نیز نامیده می شود، یک مفهوم فناوری شبکه است که برای تقسیم شبکه ها به بخش های کوچکتر و قابل مدیریت به نام زیر شبکه / Subnet استفاده می شود. سابنت ماسک تعیین می کند که کدام قسمت از یک آدرس IP نشان دهنده شبکه و کدام قسمت میزبان ها (دستگاه ها) خاص در آن شبکه است. نقش مهمی در سازماندهی و امنیت شبکه ها و همچنین در بهینه سازی عملکرد شبکه ایفا می کند.

مثال 2:

• IP Address: 192.168.1.0

• Subent mask: 255.255.255.0

عملکرد سابنت ماسک

همانطور که قبلا گفته شد، هر دستگاهی که می خواهد در شبکه شرکت کند باید یک آدرس IP داشته باشد. گفتیم که آدرس IP از دو قسمت تشکیل شده است. بخش شبکه و میزبان یا هاست.  آدرس شبکه و آدرس میزبان. آدرس شبکه شبکه ای را که دستگاه در آن قرار دارد شناسایی می کند. آدرس میزبان دستگاه خاص در آن شبکه را شناسایی می کند.

برای اینکه بخش شبکه را از هاست تشخیص دهیم، به مکانیزمی به نام سابنت سابنت ماسک نیاز داریم. سابنت ماسک، بخش شبکه آدرس را ” ماسک” می کند، و مشخص می کند که کدام بیت از آدرس IP شبکه را تعریف می کند و کدام بیت ها برای میزبان های آن شبکه استفاده می شود.

سابنت ماسک، مشابه آدرس IP، از 32 بیت تشکیل شده است و اغلب در نماد اعشاری نقطه‌دار نشان داده می‌شود.

یک سابنت معمولی برای شبکه کلاس C 255.255.255.0 است. این بدان معناست که سه اکتت اول (که توسط 255 ها نمایش داده می شود) شبکه را تعریف می کنند و آخرین اکتت (که توسط 0 ها نمایش داده می شود) برای آدرس های میزبان در آن شبکه استفاده می شود.

مثال: 

برای پیدا کردن زیر شبکه یک آدرس IP خاص، بیایید همه بیت‌های شبکه را روی ۱ و بیت‌های میزبان را روی ۰ قرار دهیم. آدرس IP داده شده دارای 24 بیت به عنوان یک آدرس شبکه رزرو شده است. بنابراین، سابنت ماسک پیش فرض آن 255.255.255.0 است.

هنگامی که یک دستگاه داده را به دستگاه دیگری در اینترنت ارسال می کند، باید ابتدا آدرس شبکه دستگاه مقصد را تعیین کند. این دستگاه با نگاه کردن به آدرس IP مقصد و مقایسه آن با سابنت ماسک خود این کار را انجام می دهد. اگر اولین چند بیت از آدرس IP ها مطابقت داشته باشند، دستگاه ها در همان شبکه هستند. اگر مطابقت نداشته باشند، دستگاه ها در شبکه های مختلف هستند و داده باید از طریق یک روتر ارسال شود.

قبل از اینکه جلوتر برویم، باید اهمیت دروازه های منطقی / Logical Gates، به ویژه AND را تکرار کنیم. عملیات AND یک عملیات اساسی در منطق دیجیتال و محاسبات کامپیوتری است که برای اعداد باینری (متشکل از 1 و 0) اعمال می شود. عملیات AND دو رقم باینری (بیت) را با هم مقایسه می کند و نتیجه بستگی به این دارد که آیا هر دو بیت مقدار 1 را داشته باشند یا خیر. در اینجا قوانین مربوط به عملیات AND آمده است:

• 1 و 1 برابر است با 1

• 1 و 0 به 0 منجر می شود

• 0 و 1 در 0 نتیجه می شود

• 0 و 0 نتیجه در 0 است

عمل AND بر روی دو عدد باینری بیت به بیت اعمال می شود، به این معنی که هر بیت از عدد اول با بیت مربوط به عدد دوم مقایسه می شود.

کاربرد AND در شبکه ها

در فناوری شبکه، عملیات AND برای تعیین آدرس شبکه یک دستگاه با مقایسه آدرس IP دستگاه و سابنت ماسک بیت به بیت استفاده می شود. سابنت ماسک تعیین می کند که کدام قسمت از آدرس IP متعلق به بخش شبکه و کدام قسمت به قسمت میزبان است. با AND کردن آدرس IP با سابنت ماسک، آدرس شبکه ای را دریافت می کنید که سابنتی را که دستگاه به آن تعلق دارد، مشخص می کند.

مثال

بیایید آدرس IP 192.168.1.10 و سابنت ماسک 255.255.255.0 را در نظر بگیریم:

تبدیل به فرم باینری:

• آدرس IP: 11000000.10101000.00000001.00001010

• سابنت ماسک: 11111111.11111111.11111111.00000000

• عملیات AND را روی هر بیت انجام دهید:

• نتیجه: 11000000.10101000.00000001.00000000

• نتیجه را به فرمت اعشاری برگردانید:

• آدرس شبکه: 192.168.1.0

نتیجه عملیات AND آدرس شبکه است که نشان دهنده بخش شبکه از آدرس IP است. همه دستگاه‌های دارای آدرس IP که در صورت AND با سابنت ماسک به یک آدرس شبکه منتهی می‌شوند، در یک زیر شبکه هستند. این تکنیک به دستگاه های شبکه اجازه می دهد تا تعیین کنند که آیا یک دستگاه هدف در شبکه محلی (زیر شبکه) است یا اینکه داده ها باید از طریق روتر به شبکه دیگری ارسال شوند.

برای تعیین اینکه آیا دو دستگاه در یک زیر شبکه قرار دارند یا خیر، ابتدا باید آدرس شبکه محاسبه شود. آدرس شبکه نتیجه عملیات بیتی AND بین آدرس IP و سابنت ماسک است.

• سابنت ماسک 255.255.224.0 به صورت باینری است: 11111111.11111111.11100000.00000000

• آدرس IP 172.16.1.0 به صورت باینری است:
  10101100.00010000.00000001.00000000

• بیایید عملیات AND را به صورت بیتی انجام دهیم:

• 11111111.11111111.11111111.00000000 (Subnetzmaske)

• 10101100.00010000.00000001.00000000 (IP-Adresse)

• ——————————————————–

• 10101100.00010000.00000001.00000000 (Netzwerkadresse)

• نتیجه آدرس شبکه است: 172.16.0.0

Subnetting / سابنتینگ تقسیم شبکه به زیر شبکه

سابنتینگ یک تکنیک در فناوری شبکه است که برای تقسیم یک شبکه IP به شبکه های کوچکتر و منطقاً مجزا استفاده می شود. به این شبکه های کوچکتر سابنتینگ می گویند. سابنتینگ کارایی استفاده از آدرس IP را بهبود می بخشد، امنیت شبکه را افزایش می دهد و مدیریت شبکه های پیچیده را آسان تر می کند. این کار با هر دو آدرس IP عمومی و خصوصی قابل انجام است.

سابنتینگ بر اساس ایده اصلاح تقسیم سنتی یک آدرس IP به بخش های شبکه و میزبان با اعمال یک سابنت ماسک است. سابنت ماسک تعیین می کند که چند بیت از آدرس نشان دهنده شبکه است و چند بیت در دسترس میزبان های آن شبکه است. با تغییر سابنت ماسک، یک مدیر شبکه میتواند اندازه یک شبکه را برای برآورده کردن بهتر نیازها تنظیم کند.

مزایای سابنتینگ

همانطور که شبکه ها روز به روز بزرگتر و پیچیده تر می شوند، ترافیک نیز به مسیرهای سریع و کارآمد نیاز دارد. سابنتینگ مکانیزمی به نام تجمع مسیر ارائه می‌کند که اندازه جدول مسیریابی / routing را که هر روتر باید حفظ کند، محدود می‌کند. این نه تنها به حفظ سرعت کارآمد شبکه کمک می کند، بلکه عملکرد را نیز افزایش می دهد.

بهبود عملکرد شبکه: با تقسیم یک شبکه بزرگ به سابنت های کوچکتر، می توان ترافیک شبکه را محلی سازی کرد، استفاده از پهنای باند را بهینه کرد و عملکرد را بهبود بخشید.

افزایش امنیت: سابنت ها می توانند به جداسازی مناطق شبکه کمک کنند و امنیت را افزایش دهند. مناطق حساس یک شبکه را می توان در یک سابنت جداگانه قرار داد تا از دسترسی غیرمجاز محافظت کند.

مدیریت ساده شده: مدیریت شبکه ها با ایجاد سابنت ها ساده می شود. تغییرات، به‌روزرسانی‌ها یا رفع اشکال‌ها را می‌توان به طور مؤثرتری در مناطق کوچک‌تر شبکه انجام داد.

استفاده کارآمد از آدرس‌های IP: با تقسیم عاقلانه یک شبکه به سابنت‌ها، می‌توان آدرس‌های IP را با کارایی بیشتری تخصیص داد و احتمال هدر رفتن فضای آدرس را کاهش داد.

بنابراین، سابنت ماسک یک ابزار ضروری در مدیریت آدرس IP و تقسیم‌بندی شبکه است که به سازماندهی منطقی و کارآمد شبکه‌ها کمک می‌کند.

سابنت و آدرس های IP خصوصی/عمومی

آدرس های IP عمومی / Public IP در اینترنت استفاده می شوند و باید منحصر به فرد باشند. سابنت آدرس عمومی اغلب توسط ارائه دهندگان خدمات اینترنتی (Internet Service Provider (ISP و سازمان های بزرگ برای مدیریت کارآمد و توزیع فضای آدرس خود به کلاینت‌ها یا بخش ها انجام می شود.

آدرس‌های IP خصوصی / Private IP در شبکه‌های محلی (LAN) استفاده می‌شوند و مستقیماً در اینترنت قابل مسیریابی نیستند. سابنت آدرس خصوصی اغلب در شبکه های تجاری و خانگی برای سازماندهی و بهینه سازی ساختار شبکه داخلی استفاده می شود. این امکان ایجاد سابنت های متعدد در یک شبکه خصوصی را فراهم می کند و مدیریت و امنیت را بهبود می بخشد.

تقسیم به آدرس های IP خصوصی و عمومی بخش اساسی طراحی اینترنت است که امکان استفاده کارآمد از منابع محدود، بهبود امنیت و ساده سازی مدیریت شبکه را فراهم می کند. این ساختار از تعداد روزافزون کاربران و دستگاه های اینترنت پشتیبانی می کند و در عین حال نظم و سازماندهی خاصی را در شبکه جهانی حفظ می کند.

آدرس‌های IP عمومی مانند آدرس‌های اصلی خیابان هستند که همه می‌توانند بدانند و ببینند. آنها در کل اینترنت منحصر به فرد هستند. هنگامی که از یک وب سایت بازدید میکنید، دستگاه شما از یک آدرس IP عمومی برای ارسال درخواست و دریافت پاسخ استفاده می کند. مثل فرستادن نامه به یک مقام دولتی است. آدرس باید منحصر به فرد و شناخته شده باشد تا نامه به درستی تحویل داده شود.

آدرس های IP خصوصی مانند آدرس خانه ها در یک جامعه دروازه ای هستند. آنها فقط در یک شبکه محلی منحصر به فرد هستند و مستقیماً از طریق اینترنت قابل دسترسی نیستند. آدرس های IP خصوصی در شبکه های خانگی و شرکتی برای آدرس دهی داخلی دستگاه ها استفاده می شود. تصور کنید که توسعه مسکن شما دارای یک سرویس پستی داخلی است که فقط در داخل شهرک کار می کند. می توانید فقط با استفاده از شماره خانه به همسایگان خود نامه بفرستید، اما برای نامه های خارج از شهرک به آدرس کامل نیاز دارید.

تصور کنید می خواهید از طریق گوشی هوشمند خود به وب سایتی در اینترنت دسترسی داشته باشید. تلفن هوشمند شما از آدرس IP خصوصی خود برای برقراری ارتباط با روتر شما استفاده می کند که به عنوان اداره پست خانه مسکن عمل می کند. روتر از آدرس IP عمومی خود برای ارسال درخواست شما به اینترنت استفاده می کند، مشابه نحوه ارسال نامه شما توسط اداره پست به مقامات دولتی. وب‌سایت با ارسال داده‌ها به آدرس IP عمومی روتر به درخواست پاسخ می‌دهد، که سپس داده‌ها را به آدرس IP خصوصی تلفن هوشمند شما ارسال می‌کند، درست مانند اداره پست که نامه‌ای را که برای شما در نظر گرفته شده است به صندوق پستی خصوصی شما تحویل می‌دهد.

با درک این مفاهیم، ​​می‌توانیم نحوه عملکرد اینترنت و نحوه انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها در سراسر جهان را بهتر درک کنیم. آدرس‌های IP ستون فقرات ارتباطات شبکه هستند که به دستگاه‌ها اجازه می‌دهند به طور منحصربه‌فرد شناسایی شوند و اطمینان حاصل شود که داده‌ها به درستی تحویل داده می‌شوند.

دلایل استفاده از Public IP & Private IP

تقسیم آدرس‌های IP به دسته‌های خصوصی و عمومی به چند دلیل مهم، عمدتاً برای مدیریت مؤثر منابع محدود آدرس‌های IPv4 و بهبود امنیت و مدیریت شبکه انجام شد.

کمبود آدرس های IPv4

IPv4 از نظر تئوری حدود 4.3 میلیارد آدرس منحصر به فرد را ارائه می دهد که در ابتدا کافی تلقی می شد. با این حال، با رشد سریع اینترنت و افزایش تعداد دستگاه هایی که نیاز به اتصال به اینترنت دارند، مشخص شد که این تعداد برای اختصاص یک آدرس IP عمومی منحصر به فرد به هر دستگاه کافی نیست. معرفی محدوده آدرس های خصوصی به کل شبکه ها اجازه داد تا در پشت یک آدرس IP عمومی واحد فعالیت کنند و نیاز به آدرس های عمومی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

استفاده از محدوده آدرس خصوصی در شبکه های محلی به تعداد زیادی از دستگاه ها اجازه می دهد تا بدون نیاز به آدرس IP عمومی منحصر به فرد برای هر دستگاه، به صورت داخلی ارتباط برقرار کنند. این به کاهش کمبود آدرس‌های IPv4 کمک می‌کند و به میلیون‌ها شبکه در سراسر جهان اجازه می‌دهد تا محدوده‌های آدرس خصوصی یکسانی را بدون ایجاد تداخل به اشتراک بگذارند.

امنیت شبکه

استفاده از آدرس های IP خصوصی می تواند شبکه های داخلی (مانند شبکه های خانگی یا شرکتی) ایجاد کند که از اینترنت عمومی جدا شده اند. آدرس های IP خصوصی فقط در یک شبکه محلی معتبر هستند و مستقیماً از خارج قابل دسترسی نیستند. دستگاه‌هایی که از آدرس‌های IP خصوصی استفاده می‌کنند، مستقیماً از طریق اینترنت قابل دسترسی نیستند. دسترسی به خارج و از خارج باید از طریق روتر یا فایروالی انجام شود که از ترجمه آدرس شبکه (NAT) و قوانین امنیتی برای محافظت از شبکه داخلی استفاده می کند. NAT آدرس های IP خصوصی را به آدرس IP عمومی و بالعکس ترجمه می کند و ترافیک بین شبکه های داخلی و اینترنت را واسطه می کند.

این یک لایه طبیعی محافظت را فراهم می کند زیرا دستگاه های دارای آدرس IP خصوصی نمی توانند مستقیماً از اینترنت دسترسی داشته باشند. این جداسازی به محافظت از شبکه در برابر دسترسی و حملات ناخواسته کمک می کند.

مدیریت شبکه

آدرس‌های IP خصوصی، مدیریت شبکه‌های بزرگ را آسان‌تر می‌کنند، زیرا به آنها اجازه می‌دهند تا آدرس‌های IP در شبکه‌های داخلی مختلف بدون تضاد با آدرس‌های موجود در اینترنت عمومی استفاده مجدد شوند. این امکان طراحی و گسترش شبکه انعطاف پذیر را در سازمان ها یا شبکه های خانگی بدون نیاز به درخواست آدرس های عمومی اضافی فراهم می کند.

صرفه جویی در هزینه

صرفه جویی در منابع: استفاده از آدرس های IP خصوصی نیاز به کسب و مدیریت تعداد زیادی آدرس IP عمومی گران قیمت را کاهش می دهد. این امر به ویژه برای سازمان‌های بزرگ با هزاران دستگاه مهم است، که لازم نیست همه آنها مستقیماً در اینترنت قابل مشاهده باشند.

به طور خلاصه، تمایز بین آدرس‌های IP عمومی و خصوصی برای استفاده کارآمد از فضای آدرس محدود، برای اطمینان از امنیت و ایزوله در شبکه‌ها، برای ارائه انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری در برنامه‌ریزی و گسترش شبکه، و برای صرفه‌جویی در هزینه ضروری است.

کلاس های مختلف آدرس IP کدامند؟

کلاس های آدرس IP یک مفهوم اصلی برای تقسیم فضای آدرس IPv4 به گروه های مختلف بر اساس اولین بیت های آدرس بودند. این طبقه بندی برای پشتیبانی از شبکه های با اندازه های مختلف، از شبکه های کوچک با چند دستگاه تا شبکه های بزرگ با هزاران دستگاه طراحی شده است. پنج کلاس اصلی آدرس IP وجود دارد: A، B، C، D و E.

کلاس A

• محدوده: 1.0.0.0 تا 126.0.0.0

• بخش شبکه/میزبان: اکتت اول برای قسمت شبکه و سه اکتت باقی مانده برای قسمت میزبان است.

• شناسایی: اولین بیت ها همیشه “0” هستند.

• استفاده: شبکه های کلاس A برای سازمان های بسیار بزرگ با میلیون ها دستگاه در یک شبکه در نظر گرفته شده بودند.

کلاس B

• محدوده: 128.0.0.0 تا 191.255.0.0

• بخش شبکه/میزبان: دو اکتت اول برای قسمت شبکه و دو اکتت آخر برای قسمت میزبان هستند.

• شناسایی: دو بیت اول همیشه “10” هستند.

• استفاده: شبکه های کلاس B برای سازمان های متوسط ​​تا بزرگ در نظر گرفته شده بودند.

کلاس C

• محدوده: 192.0.0.0 تا 223.255.255.0

• بخش شبکه/میزبان: سه اکتت اول برای قسمت شبکه و اکتت آخر برای قسمت میزبان است.

• شناسایی: سه بیت اول همیشه “110” هستند.

• استفاده: شبکه های کلاس C برای شبکه های کوچک تا متوسط ​​در نظر گرفته شده بودند.

کلاس (D (Multicast

• محدوده: 224.0.0.0 تا 239.255.255.255

• استفاده: آدرس‌های کلاس D برای گروه‌های Multicast رزرو شده‌اند و برای انتساب به میزبان‌ها در نظر گرفته نشده‌اند. آنها برای ارتباطات گروهی استفاده می شوند که در آن بسته ها برای همه اعضای یک گروه ارسال می شود.

کلاس E (تجربی)

• محدوده: 240.0.0.0 تا 255.255.255.254

• استفاده: آدرس‌های کلاس E برای مقاصد آزمایشی رزرو شده‌اند و در اینترنت عمومی استفاده نمی‌شوند.

محدوده استاندارد شده آدرس‌های IP خصوصی

(Internet Assigned Numbers Authority (IANA محدوده آدرس IP خاصی را برای استفاده خصوصی رزرو کرده است. این آدرس‌ها در اینترنت عمومی قابل مسیریابی نیستند، به این معنی که لازم نیست خارج از یک شبکه خصوصی منحصر به فرد باشند. آدرس‌های IP خصوصی به سازمان‌ها و افراد اجازه می‌دهد شبکه‌های داخلی خود را بدون نیاز به اختصاص یک آدرس IP عمومی برای هر دستگاه ایجاد کنند. محدوده آدرس های خاصی برای آدرس های IP خصوصی وجود دارد که به طور سنتی با کلاس های A و B و C مطابقت دارند:

• 10.0.0.0 – 10.255.255.255 این محدوده تا 16777216 آدرس ارائه می دهد و اغلب برای شبکه های بسیار بزرگ استفاده می شود.

• 172.16.0.0 – 172.31.255.255 این محدوده شامل 1,048,576 آدرس است و برای شبکه های متوسط ​​تا بزرگ مناسب است.

• 192.168.0.0 – 192.168.255.255 این محدوده 65536 آدرس را ارائه می دهد و اغلب در شبکه های کوچک یا خانگی استفاده می شود.

اطلاعات تکمیلی

(APIPA (Automatic Private IP Addressing: علاوه بر محدوده آدرس خصوصی که در بالا ذکر شد، محدوده 169.254.0.0 تا 169.254.255.255 نیز وجود دارد که برای آدرس دهی خودکار IP بدون سرور DHCP استفاده می شود. دستگاه هایی که نمی توانند سرور DHCP را در شبکه پیدا کنند، آدرسی از این محدوده را به خود اختصاص می دهند تا ارتباط در شبکه محلی را فعال کنند.

استفاده از آدرس های IP خصوصی

آدرس‌های IP خصوصی در شبکه‌های محلی (LAN)، شبکه‌های شرکتی و شبکه‌های خانگی استفاده می‌شوند تا به دستگاه‌های داخل یک شبکه اجازه دهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برای دسترسی به اینترنت، این دستگاه‌ها معمولاً از روتری استفاده می‌کنند که ترجمه آدرس شبکه (NAT) را انجام می‌دهد. NAT به چندین دستگاه با آدرس IP خصوصی اجازه می دهد تا یک یا چند آدرس IP عمومی را برای ارتباط در اینترنت به اشتراک بگذارند. این به کاهش تعداد آدرس های IP عمومی مورد نیاز کمک می کند و با پنهان نگه داشتن ساختارهای شبکه داخلی، امنیت را افزایش می دهد.

از کلاس محور تا CIDR

طرح آدرس دهی IP مبتنی بر کلاس بعداً با CIDR (مسیریابی بین دامنه ای بدون کلاس) جایگزین شد. CIDR با جایگزین کردن طبقه‌بندی دقیق به کلاس‌ها با استفاده از سابنت ماسک، که می‌تواند به هر طولی باشد، تقسیم کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر فضای آدرس IP را ممکن می‌سازد. این به طور قابل توجهی استفاده از فضای آدرس IPv4 را با امکان تشکیل سابنت هایی با اندازه های مختلف بهبود می بخشد و در نتیجه با هدر رفتن آدرس های IP مقابله می کند.

CIDR مخفف Classless Inter-Domain Routing است و روشی برای تخصیص آدرس IP و تغییر مسیر است که جایگزین روش سنتی آدرس دهی IP مبتنی بر کلاس می شود. CIDR در اواسط دهه 1990 برای امکان استفاده کارآمدتر از فضای آدرس محدود IPv4 و کاهش رشد جدول های مسیریابی در اینترنت معرفی شد.

سابنت ماسک و پیشوند

در سیستم CIDR، هر آدرس IP با یک سابنت ماسک ترکیب می شود که اکنون به عنوان طول پیشوند نمایش داده می شود. طول پیشوند نشان می دهد که چند بیت در ابتدای آدرس برای پیشوند شبکه (بخش شبکه) استفاده شده است. بیت های باقی مانده برای قسمت میزبان آدرس در دسترس هستند. این معمولاً به صورت طول آدرس IP/پیوند، به عنوان مثال 192.168.0.1/24 بیان می شود. در اینجا /24 به این واقعیت اشاره دارد که 24 بیت اول آدرس نشان دهنده پیشوند شبکه است.

مزایای CIDR

استفاده کارآمد از آدرس: CIDR به ایجاد سابنت‌هایی با هر اندازه‌ای اجازه می‌دهد که تخصیص آدرس IP کارآمدتر و فضای آدرس کمتر هدر می‌رود.

مسیریابی ساده: با تجمیع چندین شبکه در یک اطلاعات مسیریابی واحد (تجمع)، می توان اندازه جداول مسیریابی را در روترها کاهش داد و کارایی مسیریابی را بهبود بخشید.

انعطاف پذیری: مدیران شبکه انعطاف پذیری بیشتری در طراحی شبکه های خود دارند زیرا آنها دیگر محدود به مرزهای ثابت آدرس دهی مبتنی بر کلاس نیستند.

نمونه ای از CIDR

بیایید شبکه 192.168.0.0/24 را به عنوان مثال در نظر بگیریم. پیشوند /24 (یا سابنت ماسک 255.255.255.0) به این معنی است که 24 بیت اول نشان دهنده پیشوند شبکه است و بنابراین شبکه شامل آدرس هایی از 192.168.0.0 تا 192.168.0.255 است. در این محدوده، حداکثر 254 دستگاه (آدرس‌های 192.168.0.0 و 192.168.0.255 برای خود شبکه و پخش‌ها رزرو شده‌اند) می‌توانند آدرس‌های IP منحصربه‌فرد را دریافت کنند.

مثال 2:

192.168.2.0/26

CDIR از یک علامت / به دنبال یک عدد که نشان دهنده تعداد بیت های سابنت ماسک است استفاده می کند. سابنت ماسک 255.255.255.192 را می توان به صورت CIDR به صورت /26 بیان کرد.

می توانیم آن را به این صورت بنویسیم:

• 192.168.2.0

•  255.255.255.192

یا مانند این  26/ 192.168.2.0

سوپرنتینگ

CIDR همچنین سوپرشبکه، فرآیند معکوس سابنت، که در آن شبکه های متعدد در یک شبکه بزرگتر ترکیب می شوند را فعال می کند. این به ویژه برای تجمیع مسیر IP در اینترنت مفید است. به عنوان مثال، شبکه های 192.168.0.0/24 و 192.168.1.0/24 را می توان در یک سوپرشبکه 192.168.0.0/23 ترکیب کرد که شامل هر دو شبکه اصلی است.

CIDR یک روش آدرس دهی IP و تغییر مسیر منعطف و کارآمد است که از منابع محدود فضای آدرس IPv4 بهتر استفاده می کند و مسیریابی اینترنت را ساده می کند. CIDR با حذف مرزهای کلاس ثابت و معرفی طول های سابنت / پیوند، طراحی و مدیریت شبکه را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده است.

آدرس IP 192.168.1.0/24 متعلق به یک شبکه کلاس C است. بیایید جزئیات را تجزیه کنیم:

سابنت ماسک: 255.255.255.0 (مطابق با نماد CIDR /24)

24/ در نماد 192.168.1.0/24 به سابنت ماسک اشاره دارد. دو نکته مهم در اینجا وجود دارد که باید بدانیم:

• نماد CIDR: نماد مسیریابی بین دامنه‌ای بدون کلاس (CIDR) یک نمایش فشرده از آدرس‌های IP و ماسک‌های سابنت است. برای تعیین بخش شبکه از یک آدرس IP استفاده می شود. در این مورد، /24 به این معنی است که 24 بیت اول آدرس IP نشان دهنده بخش شبکه است.

• Subnet mask: سابنت ماسک محدوده ای از آدرس های IP را که به یک سابنت خاص تعلق دارند را مشخص می کند. در مورد 24/، سابنت ماسک 255.255.255.0 است. این بدان معنی است که 24 بیت اول آدرس IP نشان دهنده بخش شبکه است و 8 بیت باقی مانده برای آدرس های میزبان رزرو شده است.

به طور خلاصه: /24 نشان می دهد که چند بیت از آدرس IP برای شبکه استفاده می شود و در این مورد 24 بیت است (معادل 255.255.255.0).

آدرس IP و سابنت ماسک معمولاً به صورت دهگانه بیان می شوند. با این حال، همچنین می توانند به صورت دودویی بیان شوند. دودویی از 0 ها و 1 ها برای نشان دادن اعداد استفاده می کند. برای تبدیل یک آدرس IP یا سابنت ماسک از دهدهی به دودویی، می توانید از یک ماشین حساب آدرس IP یا یک جدول تبدیل استفاده کنید.

چگونه یک آدرس IP را زیر مجموعه بندی می کنید؟

زیر مجموعه بندی فرآیند تقسیم یک شبکه به سابنت های کوچکتر است. این کار با قرض گرفتن بیت ها از قسمت میزبان آدرس IP و استفاده از آنها برای قسمت شبکه انجام می شود. این به شما امکان می دهد شبکه های بیشتری با تعداد میزبان کمتر در هر شبکه ایجاد کنید.

انواع آدرس IPv4

آدرس دهی IPv4 انواع آدرس های مختلفی را تعریف می کند که هر کدام وظایف خاصی را در شبکه انجام می دهند. این انواع آدرس برای سازماندهی، مدیریت و ایمن سازی ارتباطات شبکه حیاتی هستند. در اینجا شرح مفصلی از آدرس های مختلف IPv4 و کاربردهای آنها آورده شده است:

1. آدرس های Unicast:

آدرس های Unicast یک رابط شبکه را شناسایی می کنند. بسته های داده ارسال شده به آدرس unicast دقیقاً برای این مقصد در نظر گرفته شده است. مثال: یک برنامه معمولی در حال دسترسی به یک وب سایت است. هنگامی که یک URL را در مرورگر خود وارد می کنید، رایانه شما درخواستی را به آدرس unicast سرور وب ارسال می کند.

 اطلاعات دیگر:

•       آدرس های یونیکست پرکاربردترین آدرس های IP هستند.

•       آنها پایه و اساس ارتباط مستقیم بین دو دستگاه در یک شبکه را تشکیل می دهند.

•       آدرس های Unicast را می توان به صورت ایستا یا پویا (به عنوان مثال توسط DHCP) اختصاص داد.

2. آدرس های Broadcast:

آخرین آدرس هر زیر شبکه، به عنوان مثال 192.168.1.255 برای زیرشبکه 192.168.1.0/24. معنی: آدرس های پخش امکان برقراری ارتباط با تمام دستگاه های موجود در یک زیرشبکه را به طور همزمان فراهم می کند. مثال‌: آدرس‌های پخش در شبکه‌های محلی توسط دستگاه‌های شبکه برای تعیین مکان دستگاه‌های دیگر استفاده می‌شوند، برای مثال در درخواست‌های DHCP زمانی که دستگاهی سعی می‌کند یک آدرس IP از سرور DHCP به دست آورد.

 اطلاعات دیگر:

•       آدرس های پخش برای کارهای اداری مانند کشف دستگاه ها در شبکه یا ارسال پیام به همه دستگاه ها مفید هستند.

•       با این حال، باید از آنها به مقدار کم استفاده کرد زیرا می توانند بر ترافیک کلی شبکه تأثیر بگذارند.

3. آدرس های Multicast:

 محدوده:  224.0.0.0 تا 239.255.255.255

 آدرس های Multicast برای ارسال موثر داده ها به گروهی از گیرندگان استفاده می شود. این در شرایطی مفید است که همان داده ها باید برای بسیاری از گیرندگان ارسال شوند. Multicast اغلب برای سرویس های پخش استفاده می شود تا محتوای صوتی یا تصویری را به طور همزمان به چندین گیرنده ارسال کند بدون اینکه لازم باشد داده ها برای هر گیرنده به طور جداگانه ارسال شود.

 اطلاعات دیگر:

•       آدرس های Multicast ترافیک شبکه را کاهش می دهد زیرا داده ها فقط برای گیرندگان علاقه مند ارسال می شوند.

•       استفاده از Multicast مستلزم پشتیبانی روترها و سوئیچ های شبکه است.

4. آدرس های Loopback:

 محدوده: 127.0.0.0 تا 127.255.255.255 که 127.0.0.1 بیشترین استفاده را دارد.

 آدرس های Loopback برای آزمایش و ارتباط در دستگاه شما استفاده می شود. داده های ارسال شده به آدرس Loopback هرگز از طریق شبکه ارسال نمی شود بلکه مستقیماً توسط سیستم عامل پردازش می شود.

 مثال: استفاده از 127.0.0.1 (localhost) برای تست نرم افزار بر روی کامپیوتر خود بدون نیاز به ارسال داده از طریق شبکه.

 اطلاعات دیگر:

•       آدرس های Loopback ابزار مهمی برای توسعه دهندگان و مدیران شبکه هستند.

•       آنها به شما امکان عیب یابی و تشخیص مشکلات شبکه را بدون دستگاه های خارجی می دهند.

5. لینک-آدرس های محلی / Link-Local-Addresses

 محدوده: 169.254.0.0 تا 169.254.255.255

آدرس های پیوند محلی به طور خودکار توسط دستگاه هایی پیکربندی می شوند که نمی توانند پیکربندی IP را از سرور DHCP دریافت کنند. آنها فقط برای ارتباط در بخش شبکه محلی در نظر گرفته شده اند و مسیریابی نمی شوند.

 مثال: دو رایانه که مستقیماً به یکدیگر متصل هستند و از آدرس های IP ثابت یا سرور DHCP استفاده نمی کنند، می توانند از آدرس های پیوند محلی برای برقراری ارتباط استفاده کنند.

6. سایر آدرس های رزرو شده:

• 0.0.0.0: آدرس شبکه (غیرقابل مسیریابی)

• 255.255.255.255: آدرس پخش (غیرقابل مسیریابی)

• 192.0.0.0 تا 192.0.0.255: فضای آدرس استفاده ویژه IANA

• 255.255.255.254: پخش محدود

 IPv6

IPv6، ششمین نسخه از پروتکل اینترنت، توسط گروه ضربت مهندسی اینترنت (IETF) برای جایگزینی پروتکل قدیمی IPv4 و ارائه یک روش مدرن برای انتقال داده ها در شبکه های کامپیوتری توسعه یافته است. یک عنصر کلیدی IPv6 آدرس‌های IPv6 گسترده است که یک جزء شبکه را شناسایی می‌کند و مسیریابی را امکان‌پذیر می‌کند، یعنی ارسال بسته‌های داده بین زیرشبکه‌ها. انتقال به IPv6 عمدتاً توسط تعداد محدودی از آدرس‌های IPv4 موجود انجام شد که بر اساس ساختارهای آدرس 32 بیتی هستند و تقریباً 4.3 میلیارد آدرس را شامل می‌شوند. در مقابل، IPv6 از آدرس‌های 128 بیتی استفاده می‌کند که فضای آدرس تقریبا نامحدود 2^128 را فراهم می‌کند.

ساخت آدرس IPv6

آدرس های IPv6 از هشت گروه چهار رقمی هگزادسیمال تشکیل شده است که با دو نقطه از هم جدا شده اند، به عنوان مثال 2001:0620:0000:0000:0211:24FF:FE80:C12C. پیشوند شبکه، 64 بیت اول، شبکه یا زیرشبکه را تعریف می کند، در حالی که 64 بیت باقی مانده نشان دهنده شناسه رابط است که یک دستگاه منحصر به فرد در شبکه را شناسایی می کند. این اغلب از آدرس MAC دستگاه در قالب EUI-64 تولید می‌شود و امکان شناسایی منحصربه‌فرد جهانی را فراهم می‌کند.

برخلاف IPv4، IPv6 از ماسک زیر شبکه استفاده نمی کند. در عوض، طول پیشوند بلافاصله بعد از آدرس مشخص می شود:

​​2001:0820:9511::/48

ارائه دهندگان خدمات اینترنت معمولاً شبکه های /32 را دریافت می کنند که آنها را بیشتر به زیر شبکه ها تقسیم می کنند. به کاربران نهایی اغلب شبکه های /48 یا /56 اختصاص داده می شود که امکان سازماندهی شبکه داخلی انعطاف پذیر را فراهم می کند.

قوانین علامت گذاری

آدرس‌های IPv6 را می‌توان با حذف صفرهای ابتدایی و جایگزینی بلوک‌های صفر متوالی با «::» کوتاه نشان داد، اما فقط یک بار در هر آدرس برای اطمینان از منحصر به فرد بودن. برای مثال، 2001:0dc8:0000:0000:0000:8d3:0000:0000 را می توان به صورت اختصاری 2001:0dc8::8d3:0:0:0 نامید.

همزیستی IPv6 و IPv4

IPv6 و IPv4 می توانند به صورت موازی از طریق اجرای دو پشته ای که دستگاه ها از هر دو پروتکل پشتیبانی می کنند، کار کنند. “Happy Eyeballs” الگوریتمی است که بهترین اتصال را برای به حداقل رساندن تاخیر هنگام استفاده از هر دو پروتکل انتخاب می کند.

پذیرش و نظارت IPv6

پذیرش IPv6 همچنان به رشد خود ادامه میدهد زیرا مزایای کلیدی مانند فضای آدرس گسترده و بهبود امنیت شبکه را ارائه می دهد. نظارت بر وب سایت ها و سرویس های دارای IPv6 برای اطمینان از در دسترس بودن و عملکرد بسیار مهم است. مشکلات DNS می تواند بر IPv4 و IPv6 تأثیر بگذارد. بنابراین نظارت بر در دسترس بودن و عملکرد باید هر دو پروتکل را برای اطمینان از نظارت جامع شبکه در نظر بگیرد.

 در اینجا دلایل اصلی پذیرش IPv6 آورده شده است:

1. گسترش فضای آدرس:

شاید واضح ترین دلیل برای معرفی IPv6 فرسودگی فضای آدرس IPv4 باشد. IPv4 تقریباً 4.3 میلیارد آدرس منحصر به فرد ارائه می دهد که با توجه به انفجار در دستگاه های اینترنتی دیگر کافی نیست. IPv6 این مشکل را با فضای آدرس 128 بیتی در مقایسه با 32 بیتی IPv4 حل می کند، که از نظر تئوری بیش از 340 دسیلیون (عددی با 36 صفر) آدرس IP منحصر به فرد را مجاز می کند. این فضای آدرس گسترده تضمین می‌کند که به این زودی‌ها دیگر با کمبود آدرس‌های IP مواجه نخواهیم شد.

2.Frame Header / قالب هدر ساده شده:

IPv6 یک قالب هدر ساده شده را معرفی می کند که کارایی پردازش داده ها را بهبود می بخشد. در مقایسه با IPv4، که دارای قالب هدر نسبتاً پیچیده با بسیاری از فیلدهای اختیاری است، هدر IPv6 ساده‌تر و استانداردتر شده است که پردازش بسته را سرعت می‌بخشد.

3. بهبود امنیت:

IPv6 با تمرکز بر امنیت طراحی شده است. این شامل پشتیبانی از IPsec (امنیت پروتکل اینترنت) به عنوان بخش اصلی مجموعه پروتکل است که امکان رمزگذاری و احراز هویت در لایه IP را فراهم می کند. این بدان معناست که بسته‌های داده به طور طبیعی امن‌تر هستند، که برای برنامه‌ها و سرویس‌های اینترنتی مدرن بسیار مهم است.

4. مسیریابی کارآمدتر:

با استفاده از آدرس های بزرگتر و سلسله مراتب در آدرس دهی، IPv6 امکان مسیریابی کارآمدتر و سلسله مراتبی را فراهم می کند. این امر باعث کاهش اندازه جداول مسیریابی در روترها و بهبود سرعت و کارایی مسیریابی داده ها در اینترنت می شود.

5. پیکربندی خودکار:

IPv6 از «پیکربندی خودکار آدرس بدون وضعیت» (SLAAC) پشتیبانی می‌کند، که به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا به‌محض اتصال به شبکه به‌طور خودکار یک آدرس IP منحصربه‌فرد تولید کنند. این امر پیکربندی و مدیریت شبکه را به خصوص در شبکه های بزرگ بسیار ساده می کند.

6. پشتیبانی از Multicast و Anycast:

IPv6 پشتیبانی از ارتباطات Multicast و anycast را بهبود می بخشد و توزیع کارآمدتر داده ها و خدمات را ممکن می سازد. Multicast اجازه می دهد تا بسته های داده با یک انتقال به گروهی از گیرندگان منتقل شوند، در حالی که Anycast امکان ارسال درخواست را به نزدیکترین مقصد از چندین مقصد مشابه در شبکه فراهم می کند.

IPv6 جایگزین IPv4؟ 

چرا IPv6 تاکنون نتوانسته است به طور کامل جایگزین IPv4 شود؟ آیا باز هم این اتفاق خواهد افتاد یا خیر؟

این یک سوال عالی است و جنبه مهمی از فناوری شبکه مدرن را لمس می کند. IPv6 اساساً برای گسترش تعداد محدود آدرس‌های IP موجود تحت IPv4 و ارائه برخی بهبودهای فنی معرفی شد. IPv4 از آدرس‌های 32 بیتی استفاده می‌کند که از نظر تئوری حدود 4.3 میلیارد آدرس منحصر به فرد را مجاز می‌کند. با توجه به رشد سریع اینترنت و افزایش تعداد دستگاه های متصل به اینترنت، مشخص شد که این فضای آدرس کافی نخواهد بود.

IPv6 با استفاده از آدرس‌های 128 بیتی این مشکل را برطرف می‌کند و تعداد تقریباً نامحدودی از آدرس‌های منحصربه‌فرد (تقریباً 340 undecilion) را ممکن می‌سازد. علاوه بر این، IPv6 بهبودهایی را در بهینه سازی مسیر و امنیت ارائه می دهد.

دلایل تاخیر در پذیرش کامل IPv6:

سازگاری: IPv4 و IPv6 مستقیماً سازگار نیستند. این بدان معنی است که دستگاه ها و سرویس ها باید به طور خاص برای پشتیبانی از IPv6 سازگار شوند. بسیاری از سیستم‌ها و دستگاه‌های قدیمی‌تر فقط از IPv4 پشتیبانی می‌کنند و این انتقال را دشوار می‌کند.

سرمایه گذاری در زیرساخت های موجود: بسیاری از سازمان ها به طور قابل توجهی در زیرساخت های مبتنی بر IPv4 سرمایه گذاری کرده اند. انتقال به IPv6 نه تنها به سخت افزار و نرم افزار جدید، بلکه به آموزش کارکنان فنی نیز نیاز دارد. این می تواند پرهزینه و زمان بر باشد.

NAT (ترجمه آدرس شبکه): NAT به چندین دستگاه اجازه می دهد تا یک آدرس IPv4 عمومی را برای دسترسی به اینترنت به اشتراک بگذارند. این امر فشار فوری برای انتقال به IPv6 را کاهش داده است زیرا به طور مؤثر دسترسی آدرس‌های IPv4 عمومی را گسترش داده است.

عدم نیاز فوری: علیرغم کمبود آشکار آدرس های IPv4، هنوز آدرس های زیادی در مناطق خاصی از جهان وجود دارد. علاوه بر این، بسیاری از سازمان‌ها راه‌حل‌های داخلی برای مقابله با کمبود آدرس پیدا کرده‌اند که انگیزه فوری تغییر را کاهش می‌دهد.

آیا IPv6 به طور کامل جایگزین IPv4 خواهد شد؟

انتظار می رود که IPv6 در نهایت جایگزین IPv4 شود، اما این روند به تدریج و به صورت موازی اتفاق می افتد. انتقال به IPv6 در حال حاضر در حال انجام است، با بخش فزاینده ای از اینترنت از IPv6 پشتیبانی می کند. ارائه دهندگان عمده محتوا، ارائه دهندگان خدمات اینترنت و اپراتورهای تلفن همراه در حال حاضر اجرای IPv6 را آغاز کرده اند.

با این حال، جایگزینی کامل IPv4 با IPv6 یک فرآیند طولانی مدت است که ممکن است سال ها طول بکشد. این تا حدی به این دلیل است که IPv4 و IPv6 می‌توانند برای یک دوره انتقالی با هم وجود داشته باشند، با مکانیسم‌هایی مانند پیاده‌سازی دو پشته‌ای که به شبکه‌ها اجازه می‌دهد از هر دو پروتکل پشتیبانی کنند. بنابراین احتمالاً IPv4 برای مدتی در مناطق و برنامه‌های خاص وجود خواهد داشت، حتی اگر استفاده از IPv6 همچنان در حال رشد باشد.

اکنون که به طور جامع به مبانی فناوری شبکه، اهمیت مدل OSI و TCP/IP و همچنین پروتکل های مختلف IP و روش های آدرس دهی آنها پرداخته ایم، شما آماده اید تا فصل بعدی آموزش شبکه خود را آغاز کنید. شما یاد گرفته اید که چگونه ارتباطات دیجیتال از طریق شبکه ها انجام می شود، بسته های داده چگونه مقصد خود را پیدا می کنند و پروتکل ها و آدرس ها در این مورد چه نقشی دارند. این دانش شالوده ای را تشکیل می دهد که ما بر آن بنا خواهیم کرد.

در فصل بعدی بیشتر به جنبه های عملی طراحی و مدیریت شبکه خواهیم پرداخت. شما می آموزید که چگونه شبکه ها از شبکه های خانگی ساده گرفته تا شبکه های پیچیده شرکتی ساخته شده اند و چگونه این شبکه ها به صورت فیزیکی و منطقی ساخته می شوند. این دانش به شما این امکان را می دهد که تئوری را عملی کنید.

شما این فرصت را خواهید داشت که از دانش قبلی خود برای برنامه ریزی و ایجاد شبکه های خود استفاده کنید. ما به اجزای مختلف شبکه مانند سوئیچ‌ها، روترها و فایروال‌ها نگاه خواهیم کرد و نحوه پیکربندی این دستگاه‌ها را برای ایجاد شبکه‌های کارآمد، ایمن و با کارایی بالا خواهیم آموخت. ما همچنین به چالش های مدرن مانند ادغام فناوری های بی سیم و اجرای IPv4 خواهیم پرداخت.

هدف ما این است که در پایان این فصل نه تنها نحوه عملکرد شبکه‌ها را درک کنید، بلکه نحوه برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی شبکه‌ها را به طور مستقل نیز درک کنید. این یک مهارت ارزشمند هم برای حرفه دانشگاهی شما و هم برای پیشرفت حرفه ای آینده شما در زمینه فناوری اطلاعات و مهندسی شبکه خواهد بود.