عنونة الشبكات و تقسيمهاIP Addressing and Subnetting يعتبر موضوع عنونة الشبكات و تقسيمها من أهم المواضيع التييسعى مهندسو الشبكات لإتقانها للنجاح في مجال العمل، و سنحاول من خلال هذا الدرستبسيط أساسيات العنونة و التقسيم لجعلها أمرا سلسا سهل الفهم والاستيعاب.
يمكن تعريف IP address بأنه معرف رقمي يتم تعيينه لكل جهاز علىالشبكة بحيث يصبح عنوانا خاصا له يسهل الوصول إليه و تحديد موقعه على الشبكة ويسمحله بالاتصال بغيره من الأجهزة.
قبل أن نتعمق في الموضوع إليكم بعض المصطلحاتالبسيطة التي سنستخدمها في الدرس:
1- Bit و هو عبارة عن رقم و له قيمة 1 أوصفر.
2- Byte و يتكون من 8 bit و يطلق عليه أحيانا Octet.
3- عنوانالشبكة Network address و هو يستخدم لإرسال البيانات الى شبكة محددة عن بعد و منالأمثلة عليه : 10.0.0.0 ، 172.16.0.0 و 192.168.10.0.
4- عنوان النشر Broadcast address و هو العنوان الذي يستخدم من قبل الأجهزة و التطبيقات لإرسالالمعلومات الى جميع الأجهزة على الشبكة و من الأمثلة عليه : 172.16.255.255 و الذييعني أرسل المعلومات الى جميع الأجهزة و الشبكات الفرعية في الشبكة ذات العنوان 172.16.0.0 ، و مثال آخر : 10.255.255.255 و الذي يقوم بإرسال البيانات الى جميعالأجهزة و الشبكات الفرعية في الشبكة 10.0.0.0.
يتكون IP address من 32 bit و يكون مقسم الى أربع أقسام كل قسم عبارة عن byte أو octet و يتم كتابته بأحدالأساليب التالية:
1- باستخدام النظام العشري و يكون كل قسم مفصول عن الآخربنقطة مثل : 172.16.30.56.
2- باستخدام النظام الثنائي مثل: 10101100.00010000.00011110.00111000.
3- باستخدام النظام الست عشري مثل: AC 10 1E 38 و يستخدم في سجل النظام Windows Registry.
كل الأساليب السابقةتستخدم لعرض نفس العنوان و لكن بطرق مختلفة و الأكثر استخداما بينها هو الأسلوبالأول و هو شبيه بأرقام الهواتف حيث يبدأ برقم البلد ثم المنطقة ثم رقم الهاتفالخاص.
عليك أن تعرف أن جميع الأجهزة المتصلة بنفس الشبكة يشتركون في أنعناوين IP لكل منهم تحتوي على عنوان نفس الشبكة مثلا لنفترض وجود جهازين في الشبكةأحدهما له العنوان 192.168.1.2 و الآخر لديه العنوان 192.168.1.3 نلاحظ أنهمايشتركان في نفس عنوان الشبكة و هو 192.168.1 ، و لكن يكون لكل منهما عنوانه الخاص ويطلق عليه node address أو host address وهو في مثالنا للجهاز الأول 2 و للجهازالثاني 3.
قرر مصممو شبكة الإنترنت إنشاء عدة أنواع من الشبكات وفقا لحجمالشبكة ، فاختاروا للشبكات قليلة العدد و التي تحتوي على عدد كبير من الأجهزة أنيطلقوا عليها Class A network. بينما اختاروا للشبكات كثيرة العدد و التي تحتوي علىعدد قليل من الأجهزة أن يطلقوا عليها Class C network. أما للشبكات المتوسطة العددو الحجم اختاروا أن يطلقوا عليها Class B network.
نلاحظ في الصورة التاليةكيفية تقسيم العناوين في كل من الأنواع السابقة ، و سنتطرق لها بمزيد منالتفصيل.
قبل أن نتناول كل مدى من العناوين بمزيد من التفصيل أقترحعليكم أن تشاركوني في هذه المراجعة الضرورية للتحويل من النظام الثنائي الى النظامالعشري :
كما ذكرنا فإن كل بايت يتكون من 8 بت يتم التعبير عنه بالنظامالثنائي و يكون لكل بت إما قيمة 0 أو 1 و يكون لكل بت قيمة مقابلة في النظام العشريكما يلي:
كود:
128 64 32 16 8 4 2 1
لنأخذالمثال التالي:
الآن كي نحول العدد الثنائي 00100110 الى عدد عشري نقومبجمع قيمه العشرية المقابلة لكل بت يحمل القيمة 1 :
2 + 4 + 32 = 38
مثال آخر:
01010101 لنحوله الى عدد عشري نقوم بجمع قيمه العشريةالمقابلة لكل بت يحمل القيمة 1 :
1+4+16+64 = 85
أمثلةأخرى:
00001111 = 15
10001100 = 140
11001100 = 204
الآن بعدأن فهمنا كيفية التحويل أقترح عليكم حفظ القيم التالية حيث ستساعدكم جدالاحقا:
00000000 = 0
10000000 = 128
11000000 = 192
11100000 = 224
11110000 = 240
11111000 = 248
11111100 = 252
11111110 = 254
11111111 = 255
المدى الأول لعناوين الشبكة : Class Aيتميز هذا المدى من عناوين الشبكة وفقا لما قررهمصمموها بأن أول bit من أول byte من عنوان الشبكة المنتمي للمدى Class A لابد أنتكون قيمته صفر مما يعني أن عناوين المدى Class A يجب أن تتراوح بين 0 و 127 ،لنفهم كيف حصلنا على هذين الرقمين للنظر سويا الى البايت الأول و الذي اتفقنا أنالبت الأول منه يجب أن يكون 0 هذا يعني أن العناوين في هذا البايت ستبدأ من :
00000000
وتنتهي بالعنوان:
01111111
عند تحويلالرقمين الى النظام العشري نحصل على ما يلي:
00000000 = 0
01111111 = 127
و هكذا إذن ، إذا رأينا أي عنوان IP يبتدئ بأي رقم بين 0 و 127 سنعرف أنهينتمي الى المدى Class A.
المدى الثاني لعناوينالشبكة : Class Bعناوين هذا المدى تتميز بما قرره المصممين منأن أول bit من أول byte من عنوان الشبكة المنتمي للمدى Class B لابد أن تكون قيمته 1 أما البت الثاني فيجب أن تكون قيمته 0 دائما، و بهذا حصلنا على مدى العناوينابتداء من 10000000 = 128 و انتهاء ب 10111111 = 191.
المدى الثالث لعناوين الشبكة : Class Cعناوين هذاالمدى تتميز بما قرره المصممين من أن البت الأول و الثاني من البايت الأول يحملانالقيمة 1 بينما يحمل البت الثالث القيمة 0 دوما، و بهذا حصلنا على مدى العناوينابتداء من 11000000 = 192 و انتهاء ب 11011111 = 223.
بقية العناوين التيتتعدى 223 تم تخصيصها لأغراض خاصة ليست محل بحثنا.
هناك بعض العناوين التيلا يستطيع مدير الشبكة منحها للأجهزة أبدا رغم أنها قد تنتمي الى مدى مسموح به كمايلي:
1- العنوان 0.0.0.0 و يستخدم من قبل موجهات routers التابعة لشركة Cisco للإشارة الى الوجهة الافتراضية default route عند توجيه حزمالبيانات.
2- العنوان 255.255.255.255 و يستخدم لبث أو إرسال البيانات الىجميع الأجهزة nodes على الشبكة الحالية.
3- لا يمكن أن يكون الجزء من عنوان IP الخاص بالجهاز كله 255 أو 0 أي أنك لا تستطيع منح جهاز ما العنوان التالي علىسبيل المثال : 128.2.255.255 أو 128.2.0.0 و مثال آخر:
192.168.1.255 أو 192.168.1.0، حيث يشير كل من 128.2.0.0 و 192.168.1.0 الى عنوان الشبكة بينما يشيركل من 192.168.1.255و 128.2.255.255 الى العنوان المستخدم في البث لجميع أجهزةالشبكة.
4- لا يمكن أن يكون الجزء من عنوان IP الخاص بالشبكة كله 0 أو 255أي أنك لا تستطيع منح جهاز ما العنوان التالي: 0.1.5.3 .
5- العنوان 127.0.0.1 لا يمكن منحه لأي جهاز و هو يستخدم تلقائيا من قبل الجهاز لغرض اختباراتصاله بأن يقول بإرسال حزمة من البيانات الى نفسه.
نعود من جديد لتقديمالمزيد من التفاصيل حول عناوين كل من المدى A, B , C.
عناوين المدى A:في المدى Class A يتم تعيينالبايت الأول لعنوان الشبكة بينما تتوفر البايتات الثلاثة الأخرى لعناوين الأجهزةعلى الشكل التالي:
Network.node.node.node ، على سبيل المثال فإن في عنوان IP التالي: 49.22.102.70 يعتبر 49 هو عنوان الشبكة بينما يعتبر 22.102.70 هو عنوانالجهاز. كل جهاز على هذه الشبكة لابد أن يكون لديه نفس عنوان الشبكة أي 49.
بالنسبة للعناوين المتاحة للشبكة فقد ذكرنا أنها بين 0 و 127 و لكنناذكرنا من ضمن العناوين التي لا يمكن استخدامها كل من العنوان 0 كعنوان للشبكة والعنوان 127 مما يعني أننا فعليا نستطيع استخدام العناوين من 1 الى 126 فقطلاستخدامها كعناوين للشبكة في Class A.
أما العناوين المتاحة لجزء الجهاز node من عنوان IP في Class A فهي تتكون من 3 بايتات أو 24 بت مما يعني أننا نستطيعالحصول على 2 ^ 24 عنوان مختلف أي أننا نستطيع في شبكة واحدة من النوع Class A أننشبك عدد 16,777,216 جهاز و نعطي كل جهاز عنوان مختلف و لكننا ذكرنا أنه لا يمكنلعنوان الجهاز أن يكون كله 0 أو 255 مما يعني أن العدد الحقيقي الأجهزة التي منالممكن شبكها هو 2^24 – 2 = 16.777,214.
لنفترض أن لدينا شبكة تابعة للمدى Class A و عنوانها 10 ، ما هي العناوين التي يمكن استخدامها للأجهزة؟ للإجابة علىهذا السؤال نكتب عنوان الشبكة network address و عنوان البث broadcast address كمايلي:
10.0.0.0 ( Network address).
10.255.255.255 ( Broadcast address).
و تكون عناوين IP التي يمكن منحها للأجهزة هي كل العناوين بدءا من 10.0.0.1 و انتهاء ب 10.255.255.254.
عناوين المدى B:في المدى Class B يتم تعيين البايت الأول و الثاني لعنوانالشبكة بينما يتوفر البايتان الباقيان لعناوين الأجهزة على الشكلالتالي:
Network.Network.node.node ، على سبيل المثال فإن في عنوان IP التالي: 172.16.30.56 يعتبر 172.16 هو عنوان الشبكة بينما يعتبر 30.56 هو عنوانالجهاز.
العدد الأقصى لعناوين الشبكات التي يمكن الحصول عليه في المدى B هو 2^14=16,384 ، لأننا ذكرنا أنه يخصص بايتان لعنوان الشبكة أي 16 بت و لكننا ذكرناأن المصممين نصوا على حجز البت الأول لتكون قيمته 1 و حجز البت الثاني لتكون قيمته 0 مما يترك لنا 14 بت لاستخدامها بدءا من 128.0 و انتهاء ب 191.255.
أماالعناوين المتاحة لجزء الجهاز node من عنوان IP في Class B فهي تتكون من بايتان أو 16 بت و بالتالي فإن العدد الأقصى للعناوين التي يمكن استخدامها للأجهزة هو 2^16 – 2 = 65,534 حيث استثنينا عنوانين ( الكل 0 و الكل 255).
لنفترض أن لديناشبكة تابعة للمدى Class B و عنوانها 172.16 ، ما هي العناوين التي يمكن استخدامهاللأجهزة؟ للإجابة على هذا السؤال نكتب عنوان الشبكة network address و عنوان البث broadcast address كما يلي:
172.16.0.0 ( Network address).
172.16.255.255 ( Broadcast address).
و تكون عناوين IP التي يمكن منحها للأجهزة هي كل العناوين بدءا من 172.16.0.1 و انتهاء ب 172.16.255.254.
عناوين المدى C:فيالمدى Class C يتم تعيين البايتات الثلاثة الأولى لعنوان الشبكة بينما يتوفر البايتالأخير لعناوين الأجهزة على الشكل التالي:
Network.Network.Network.node ،على سبيل المثال فإن في عنوان IP التالي: 192.168.100.102 ، يعتبر 192.168.100 هوعنوان الشبكة ، بينما يعتبر 102 هو عنوان الجهاز.
العدد الأقصى لعناوينالشبكات التي يمكن الحصول عليه في المدى C هو 2^21=2,097,152 ، لأننا ذكرنا أنهيخصص 3 بايتات لعنوان الشبكة أي 24 بت و لكننا ذكرنا أن المصممين نصوا على حجزالبتات الثلاثة الأولى لتكون 110 مما يترك لنا 21 بت لاستخدامها بدءا من 192.0.0 وانتهاء ب 223.255.255.
أما العناوين المتاحة لجزء الجهاز node من عنوان IP في Class C فهي تتكون من بايت واحد أو 8 بت و بالتالي فإن العدد الأقصى للعناوينالتي يمكن استخدامها للأجهزة هو 2^8 – 2 = 254 حيث استثنينا عنوانين ( الكل 0 والكل 255).
لنفترض أن لدينا شبكة تابعة للمدى Class C و عنوانها 192.168.100، ما هي العناوين التي يمكن استخدامها للأجهزة؟ للإجابة على هذا السؤال نكتب عنوانالشبكة network address و عنوان البث broadcast address كمايلي:
192.168.100.0 ( Network address).
192.168.100.255 ( Broadcast address).
و تكون عناوين IP التي يمكن منحها للأجهزة هي كلالعناوين بدءا من 192.168.100.1 و انتهاء ب 192.168.100.254.
تقسيم الشبكات Subnetting سنتعلم سويا كيفيةتقسيم شبكة كبيرة الى شبكات أصغر ، و لكن قبل ذلك لنتعرف على الفوائد التي سنجنيهامن عملية التقسيم:
1- التقليل من حركة المرور و الازدحام على الشبكة ، حيثكلما قل عدد الأجهزة على الشبكة قل الازدحام فيها و يمكن تحقيق ذلك بتقسيم الشبكةالكبيرة الى شبكة أصغر تحتوي على عدد أقل من الأجهزة.
2- تحسين أداءالشبكة.
3- تسهيل إدارة الشبكة و حل مشاكلها.
فكرة التقسيم تتلخص فيحجز بعض البتات من جزء عنوان الجهاز في عنوان IP لتخصيصها كعنوان للشبكة الفرعيةمما يعني تقليل عدد العناوين المتاحة للاستخدام من قبل الأجهزة.
مع تحياتي الطيبه
الفرجاني
الخميس أكتوبر 01, 2009 10:25 am