3. Η ανατομία των αριθμών IP

Πριν προχωρήσουμε στην απόλαυση της υποδικτύωσης (sub-networking) , χρειάζεται να θέσουμε τα βασικά σχετικά με τις διευθύνσεις IP.

3.1 Οι διευθύνσεις IP ανήκουν σε interface - ΟΧΙ σε host!

Πρώτα απ'όλα, ας ξεκαθαρίσουμε μερικές βασικές αιτίες παρεξήγησης - οι αριθμοί IP δεν ανατίθενται σε host. Οι αριθμοί IP ανατίθενται σε interface δικτύων που έχουν οι host.

Εεεε - Τι είναι αυτό?

Ενώ πολλοί (αν όχι οι περισσότεροι) υπολογιστές σε ένα δίκτυο IP θα κατέχουν ένα μόνο interface δικτύου (και έχουν ένα μόνο αριθμό IP σα συνέπεια), αυτός δεν είναι ο μόνος τρόπος που γίνονται τα πράγματα. Οι υπολογιστές καθώς και άλλες συσκευές μπορούν να έχουν διάφορα (αν όχι πολλά) interface δικτύου -και κάθε interface να έχει τον δικό του αριθμό IP.

Έτσι μια συσκευή με 6 διαφορετικά interface (όπως ένας δρομολογητής - router) θα έχει 6 αριθμούς IP- έναν για κάθε interface για κάθε δίκτυο στο οποίο είναι συνδεδεμένος. Η αιτία γι' αυτό είναι προφανής όταν κοιτάξουμε ένα δίκτυο IP!

Παρόλ' αυτά, οι περισσότεροι αναφέρονται σε host διευθύνσεις όταν αναφέρονται σε αριθμούς IP. Απλά να θυμάστε, αυτό είναι μια ευκολία για τον αριθμό IP του συγκεκριμένου interface σε αυτόν τον host. Πολλές (αν όχι οι πλειοψηφία) των συσκευών στο Internet έχουν μοναδικό interface και επομένως μοναδικό αριθμό IP.

3.2 Οι αριθμοί IP σαν "Τετράδες με τελείες"

Στην συγκεκριμένη (IPv4) υλοποίηση των αριθμών IP, αυτοί αποτελούνται από 4 byte (1 byte=8 bit) - δίνοντας ένα σύνολο 32 bit διαθέσιμης πληροφορίας. Αυτό καταλήγει σε αριθμούς που είναι μάλλον μεγάλοι (ακόμα και όταν είναι γραμμένοι σε δεκαδική μορφή). Έτσι για αναγνωσιμότητα (καθώς και για λόγους οργάνωσης) οι αριθμοί IP είναι συνήθως γραμμένοι σε μορφή 'τετράδας με τελείες' ('dotted quad'). Ο ΙP αριθμός

        192.168.1.24

είναι ένα παράδειγμα αυτού- 4 (δεκαδικοί) αριθμοί διαχωριζόμενοι από (.) τελείες.

Καθώς κάθε ένας από τους 4 αριθμούς είναι η δεκαδική αναπαράσταση ενός byte των 8 bit, κάθε ένας από τους 4 αριθμούς μπορεί να είναι από 0 εώς 255 (δηλαδή 256 μοναδικές τιμές - θυμηθείτε, το 0 είναι και αυτό μια τιμή).

Επιπλέον, μέρος του αριθμού IP ενός host προσδιορίζει το δίκτυο στο οποίο ο host εδρεύει, τα υπόλοιπα 'bit' του αριθμού IP προσδιορίζουν το ίδιο το host (ουπς... -το interface του δικτύου). Ακριβώς το πόσα bit χρησιμοποιούνται για το ID του δικτύου και πόσα είναι διαθέσιμα για να προσδιορίζουν host (interface) σε αυτό το δίκτυο ορίζεται από την 'κλάση' ('class') του δικτύου.

3.3 Κλάσεις των Δικτύων IP

Υπάρχουν τρεις κλάσεις αριθμών IP

• Οι αριθμοί δικτύων IP κλάσης Α χρησιμοποιούν τα 8 αριστερότερα bit (τα αριστερότερα στην τετράδα) για να προσδιορίζουν το δίκτυο, αφήνοντας 24 bit (τα υπολειπόμενα τρία από την τετράδα) για να προσδιορίζουν host interface σε αυτό το δίκτυο.
  Οι διευθύνσεις κλάσης A πάντα έχουν στο αριστερότερο bit από το αριστερότερο byte ένα μηδενικό - αυτή είναι μια δεκαδική τιμή από 0 εώς 127 για την πρώτη τετράδα. Έτσι υπάρχουν το μέγιστο 128 αριθμοί 1ης τάξης δικτύου διαθέσιμοι, με καθέναν να περιέχει πάνω από 33,554,430 δυνατά interface.
  
  Όμως, τα δίκτυα 0.0.0.0 (γνωστό σαν προκαθορισμένη διαδρομή default route) και 127.0.0.0 (το δίκτυο ανάδρασης - loop back network) έχουν ειδική σημασία και δεν είναι διαθέσιμα για την διευθυνσιοδότηση δικτύων. Έτσι υπάρχουν μόνο 126 διαθέσιμοι αριθμοί δικτύων κλάσης Α.
• Οι αριθμοί δικτύων IP κλάσης Β χρησιμοποιούν τα αριστερότερα 16 bit (τις δύο αριστερότερες τετράδες) για να προσδιορίζουν το δίκτυο, αφήνοντας 16 bit (τις δύο τελευταίες τετράδες) για να προσδιορίζουν host interface. Οι διευθύνσεις κλάσης Β πάντα έχουν τα αριστερότερα 2 bit του αριστερότερου byte 1 0. Αυτό αφήνει 14 bit υπόλοιπο για τον καθορισμό της διεύθυνσης του δικτύου δίνοντας 32767 διαθέσιμα δίκτυα κλάσης Β. Γι'αυτό τα δίκτυα 2ης τάξης έχουν αριθμούς από 128 εώς 191 για το πρώτο μέρος της τετράδας, με κάθε δίκτυο να περιέχει μέχρι 32,766 πιθανά interface.
• Οι αριθμοί δικτύων IP κλάσης C χρησιμοποιούν τα 24 αριστερότερα bit (τα αριστερότερα τρία bytes) για να προσδιορίζουν το δίκτυο, αφήνοντας 8 bit (το δεξιότερο byte) για να προσδιορίζουν host interface. Οι διευθύνσεις κλάσης C πάντα ξεκινάνε με τα αριστερότερα 3 bit ρυθμισμένα σε 1 1 0 η σε ένα εύρος από 192 εώς 255 για το αριστερότερο μέλος της τετράδας. Υπάρχουν επομένως 4,194,303 διαθέσιμοι αριθμοί δικτύων IP κλάσης C, όπου το καθένα περιέχει 254 interface. (Τα δίκτυα κλάσης C που έχουν το πρώτο byte μεγαλύτερο από 223 είναι δεσμευμένα και μη διαθέσιμο για χρήση).

Ανακεφαλαίωση:

        Τάξη δικτύου    Χρήσιμο εύρος τιμών του 1ου byte (δεκαδικό)
                A (1η)  1 έως 126
                B (2η)  128 έως 191
                C (3η)  192 έως 254

Υπάρχουν επίσης ειδικές διευθύνσεις που είναι δεσμευμένες για 'μη συνδεδεμένα' δίκτυα - αυτά είναι δίκτυα που χρησιμοποιούν IP αλλά δεν είναι συνδεδεμένα στο Internet, οι διευθύνσεις αυτές είναι:

• Ένα δίκτυο κλάσης Α
  10.0.0.0
• 16 δίκτυα κλάσης B
  172.16.0.0 - 172.31.0.0
• 256 δίκτυα κλάσης C
  192.168.0.0 - 192.168.255.0

Θα παρατηρήσετε ότι το κείμενο αυτό χρησιμοποιεί αυτές τις αλληλουχίες διευθύνσεων για να αποφευχθεί το μπέρδεμα με 'πραγματικά' δίκτυα και host.

3.4 Οι αριθμοί δικτύων, διευθύνσεις interface, διευθύνσεις ανακοίνωσης (broadcast addresses)

Οι αριθμοί IP μπορεί να έχουν τρεις πιθανές σημασίες:

• Η διεύθυνση ενός δικτύου IP (μια ομάδα από συσκευές IP που έχουν κοινή πρόσβαση σε ένα μέσο μετάδοσης - όπως αν π.χ. βρίσκονται όλες στο ίδιο τμήμα ενός δικτύου Ethernet). Ένας αριθμός δικτύου πάντα θα έχει τα interface (host) bit του χώρου της διεύθυνσης 0 (εκτός και αν το δίκτυο έχει υποδίκτυα - όπως θα δούμε);
• η διεύθυνση κοινής εκπομπής/ανακοίνωσης (broadcast) ενός δικτύου IP (η διεύθυνση που χρησιμοποιείται για να 'μιλάμε', ταυτόχρονα, σε όλες τις συσκευές σε ένα δίκτυο IP). Οι διευθύνσεις ανακοίνωσης για ένα δίκτυο πάντα έχουν τα interface (host) bit του χώρου διεύθυνσης 1 (εκτός και αν το δίκτυο έχει υποδίκτυο - πάλι, όπως θα δούμε).
• η διεύθυνση ενός interface (όπως μια κάρτα Ethernet ή ένα PPP interface σε ένα host, δρομολογητή, διακομιστή εκτυπώσεων κλπ.). Αυτές οι διευθύνσεις μπορεί να έχουν οποιαδήποτε τιμή στα host bit εκτός όλα μηδενικά ή όλα 1 - γιατί με τα host bit όλα μηδενικά, η διεύθυνση είναι μια διεύθυνση δικτύου και με τα host bit όλα 1 η διεύθυνση είναι η διεύθυνση εκπομπής/ανακοίνωσης.

Για ανακεφαλαίωση και για να ξεκαθαρίσουμε τα πράγματα

Για ένα δίκτυο κλάσης Α ...
(ένα byte του χώρου διεύθυνσης του δικτύου ακολουθούμενο από τρία 
byte του χώρου διεύθυνσης του host)

        10.0.0.0 είναι ένας αριθμός, δικτύου κλάσης Α γιατί όλα τα host
                bit του χώρου διεύθυνσης, είναι 0
        10.0.1.0 είναι η διεύθυνση ενός host σε αυτό το δίκτυο
        10.255.255.255.255 είναι η διεύθυνση ανακοίνωσης/εκπομπής (broadcast) αυτού του δικτύου
                γιατί όλα τα host bit του χώρου διεύθυνσης είναι 1

Για ένα δίκτυο κλάσης Β ...
(δύο byte του χώρου διεύθυνσης δικτύου ακολουθούμενα από δύο byte του 
χώρου διεύθυνσης του host)

        172.17.0.0 είναι ένας αριθμός δικτύου κλάσης Β
        172.17.0.1 είναι η διεύθυνση ενός host σε αυτό το δίκτυο
        172.17.255.255 είναι η διεύθυνση ανακοίνωσης/εκπομπής αυτού του δικτύου

Για ένα δίκτυο κλάσης C...
(τρία byte του χώρου διεύθυνσης δικτύου ακολουθούμενα από ένα byte του 
χώρου διεύθυνσης του host)

        192.168.3.0 είναι ένας αριθμός δικτύου κλάσης C
        192.168.3.42 είναι η διεύθυνση ενός host σε αυτό το δίκτυο
        192.168.3.255 είναι η διεύθυνση εκπομπής/ανακοίνωσης αυτού του δικτύου

σχεδόν όλοι οι αριθμοί δικτύου IP που παραμένουν διαθέσιμοι για δέσμευση προς το παρόν είναι διευθύνσεις κλάσης C.

3.5 Η μάσκα δικτύου (network mask)

Η μάσκα δικτύου λέγεται σωστότερα μάσκα υποδικτύου (subnetwork mask). Όμως, γενικά αναφερόμαστε σε αυτή ως η μάσκα δικτύου.

Η μάσκα δικτύου και οι επιπτώσεις της στη μετάφραση των διευθύνσεων IP, τοπικά, σε ένα κομμάτι δικτύου IP, που κυρίως μας αφορά εδώ, καθώς αυτό καθορίζει ποιά (αν υπάρχει κάποια) υπο-δικτύωση λαμβάνει χώρα.

Η κλασσική μάσκα (υπο-) δικτύου είναι όλα τα bit του δικτύου μιας διεύθυνσης '1' και όλα τα host bit '0'. Αυτό σημαίνει ότι οι κλασσικές μάσκες δικτύου για τις τρεις κλάσεις δικτύων είναι:

• Μάσκα κλάσης δικτύου Α: 255.0.0.0
• Μάσκα κλάσης δικτύου Β: 255.255.0.0
• Μάσκα κλάσης δικτύου C: 255.255.255.0

Υπάρχουν δύο σημαντικά πράγματα που πρέπει να θυμάται κανείς για την μάσκα δικτύου:

• Η μάσκα δικτύου επηρεάζει μόνο την τοπική μετάφραση τοπικών αριθμών IP (όπου τοπικό σημαίνει, σε αυτό το συγκεκριμένο κομμάτι του δικτύου);
• Η μάσκα δικτύου δεν είναι αριθμός IP - χρησιμοποιείτε για να τροποποιεί τον τρόπο τοπικής μετάφρασης των αριθμών IP.