Классовая адресация

Классовая адресация IP сетей — архитектура сетевой адресации, которая использовалась в Интернете в период с 1981 по 1993 годы, до введения бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR, англ. Classless Inter-Domain Routing).

Этот метод адресации делит адресное пространство протокола Интернета версии 4 (IPv4) на пять классов адресов: A, B, C, D и E. Принадлежность адреса к конкретному классу задаётся первыми битами адреса. Каждый класс определяет либо соответствующий размер сети, то есть количество возможных адресов хостов внутри данной сети (классы А, В, С), либо сеть многоадресной передачи (класс D). Диапазон адресов пятого класса (E) был зарезервирован для будущих или экспериментальных целей.

Использование адресации на базе классов адресов в IP-сетях, в основном, прекращено: остатки классовых сетевых концепций на практике остаются лишь в ограниченном объеме в параметрах конфигурации по умолчанию некоторых сетевых программных и аппаратных компонентов (например, маска подсети по умолчанию). Применение этого метода адресации не позволяет экономно использовать ограниченный ресурс адресов IPv4, поскольку невозможно применение произвольных масок подсетей к различным подсетям.

Основные понятия

Изначально адресация в сетях IP осуществлялась на основе классов: первые биты определяли класс сети, а по классу сети можно было сказать — сколько бит было отведено под номер сети и номер узла. Всего существовало 5 классов:

класс A	0	адрес сети (7 бит)	адрес хоста (24 бита)

класс B	10	адрес сети (14 бит)	адрес хоста (16 бит)

класс С	110	адрес сети (21 бит)	адрес хоста (8 бит)

класс D	1110	адрес многоадресной рассылки

класс E	1111^[1]	зарезервировано

Адреса класса А

Поддерживают свыше 16 миллионов хостов в каждой сети. Такой класс может применяться только для очень больших сетей (как правило, сетей провайдеров Internet верхнего уровня). Количество действительных сетей класса А равно 126, и все эти адреса давным-давно распределены. Открытые IP-адреса должны быть зарегистрированы в организации IANA, которая управляет использованием достижимых через Internet или открытых IP-адресов.

В адресах класса А старший бит первого октета всегда имеет значение 0. Это означает, что наименьший номер сети при использовании адреса такого класса равен 00000000 (0), а наибольший равен 01111111 (127). Но в этом случае необходимо учитывать некоторые ограничения. Во-первых, адрес сети класса А, равный 0, является зарезервированным. Он используется для обозначения так называемой "данной сети", или сети, к которой фактически подключен передающий хост. Во-вторых, адрес сети класса А, равный 127, применяется для создания петли обратной связи. С помощью такой петли программное обеспечение набора протоколов TCP/IP просто выполняет самопроверку. Передавая пакеты по адресу получателя, обозначенному как петля обратной связи, это программное обеспечение фактически не передает пакеты в сеть, а просто возвращает их по петле самому себе для проверки того, что стек TCP/IP не искажает данные (отправка пакетов эхо-тестирования по адресу петли обратной связи является обычным этапом поиска неисправностей). Поэтому при передаче любого пакета с адресом сети, состоящим из одних битов 0, фактически происходит его передача на локальные хосты. А при отправке любой информации в сеть с номером 127 фактически применяется петля обратной связи. В связи с наличием зарезервированной сети 0 и петли обратной связи практически применимые адреса класса А сводятся к тем, которые содержат в первом октете число от 1 по 126.

В адресах класса А используется маска подсети 255.0.0.0, известная также как восьмибитовая маска подсети, поскольку она состоит из восьми расположенных подряд единиц, а затем - из одних нулей (11111111.00000000.00000000.00000000). Это означает, что в обычной сети класса А первый октет адреса предназначен для обозначения адреса сети, а последние три октета — адреса хоста. Теперь мы снова переходим к рассмотрению операции "И". Например, если взять адрес 10.1.1.1 класса А со стандартной маской подсети 255.0.0.0 и применить к ним операцию "И", то в конечном итоге в качестве значения адреса сети будет получено число 10.0.0.0. Остальная часть адреса относится к хосту.

Адреса класса В

Поддерживают 65 534 хоста в каждой сети. Адреса этого класса предназначены для меньших (но все еще достаточно крупных) сетей. Существует чуть больше 16 000 сетей класса В и все они уже зарегистрированы.

Адреса класса В всегда начинаются с двоичных цифр 10 (как в примере 10101100.00010000.00000001.00000001 или 172.16.1.1). Это означает, что первый октет должен находиться в пределах от 128 (10000000) по 191 (10111111). Сетей класса В, которые не могли бы использоваться обычным образом (подобных двум сетям класса А — 0 и 127), не существует. Сети класса В имеют 16-битовую маску, применяемую по умолчанию (255.255.0.0). Это означает, что первые 16 бит соответствуют адресу сети, а последние 16 бит — адресу хоста.

Адреса класса С

Должны начинаться с двоичных цифр 110 (как в примере 11000000.10101000.00000001.00000001, или 192.168.1.1). Сетей класса С, которые не могли бы применяться на практике (подобных двум сетям класса А — 0 и 127), не существует.

Сети класса С имеют по умолчанию 24-битовую маску. Это означает, что 24 бита используются для обозначения части сети и 8 битов — для обозначения части хоста.

Сети класса С, таким образом, могут поддерживать только 254 хоста в каждой сети. Адреса этого класса предназначены для небольших сетей. Существует свыше двух миллионов сетей класса С, причем большинство из них уже зарегистрировано.

В каждой сети отсутствует часть IP-адресов (а именно два). Например, IP-адреса класса С допускают применение в каждой сети только 254 хостов, тогда как их должно быть 256 (если руководствоваться формулой $2^{8}$ ). В каждой сети зарезервировано два адреса хоста, а именно: наибольший адрес (состоящий из одних единиц) и наименьший адрес (состоящий из одних нулей). Адрес хоста, состоящий из одних единиц, обозначает широковещательную рассылку, адрес, состоящий из одних нулей, обозначает "данную сеть". Два указанных адреса не могут использоваться в качестве адресов хостов. Это — еще одно ограничение TCP/IP.

Адрес, состоящий из одних нулей

После применения операции "И" к паре чисел, состоящей из IP-адреса и маски подсети, часть с обозначением хоста будет содержать одни нули. Например, после применения операции "И" к IP-адресу 192.168.1.1 с применяемой по умолчанию маской подсети, равной 255.255.255.0, будет получен адpec сети 192.168.1.0. Итак, адрес 192.168.1.0 представляет собой адрес сети и не может использоваться в качестве адреса хоста.

Адрес, состоящий из одних единиц

Зарезервирован для широковещательной рассылки уровня 3. Например, в IP-адресе 10.255.255.255 адрес хоста состоит из одних единиц (00001010.11111111.11111111.11111111). Он обозначает все хосты в данной сети, т.е. служит для широковещательной рассылки.

Следует отметить, что адрес хоста считается недействительным, только если нулю или единице равны все биты в части этого адреса, соответствующей хосту или сети. Таковыми должны быть все эти части, а не просто некоторые биты отдельной части. Например, IP-адрес 172.16.0.255/16 является действительным (10101100.00010000.00000000.11111111), поскольку вся часть адреса с обозначением хоста не состоит полностью из одних единиц или нулей. Но адрес 192.168.1.255/24 является недействительным, поскольку вся часть с обозначением хоста состоит из одних единиц (11000000.10101000.00000001.11111111).

По этой причине для расчета допустимого количества хостов в сети применяется выражение $2^{n}-2$ , а не просто $2^{n}$ . Например, если известно, что для обозначения хоста применяются десять битов, необходимо вычислить значение $2^{10}(2^{10}=1024)$ , а затем вычесть $2$ из полученного результата $(1024-2=1022)$ .

Адресация IP

Особенностью IP является гибкая система адресации. Плата за это — наличие централизованных служб типа DNS^{[источник не указан 3100 дней]}.

Адрес состоит из двух частей — номер сети и номер узла в сети. IP-адрес версии 4 имеет длину 4 байта, записывается в виде четырех целых десятичных чисел (0–255), разделенных точками.

Для определения, какие байты принадлежат номеру сети, а какие — номеру узла в сети, существует несколько подходов.

Одним из подходов был классовый метод адресации.

класс	первые биты	распределение байт (С — сеть, Х — хост)	число возможных сетей	число возможных хостов	маска подсети	начальный адрес	конечный адрес
A	0	С.Х.Х.Х	126	16 777 214	255.0.0.0	1.0.0.0	126.255.255.255
B	10	С.С.Х.Х	16 384	65 534	255.255.0.0	128.0.0.0	191.255.255.255
C	110	С.С.С.Х	2 097 152	254	255.255.255.0	192.0.0.0	223.255.255.255
D	1110	групповой адрес				224.0.0.0	239.255.255.255
E	11110	зарезервировано				240.0.0.0	255.255.255.255

С ростом сети Интернет эта система оказалась неэффективной и была дополнена бесклассовой адресацией (CIDR).

См. примеры

Примечания

↑ S. Kirkpatrick, M. Stahl, M. Recker. Internet numbers (неопр.) (июль 1990). — «Note: No addresses are allowed with the four highest-order bits set to 1-1-1-1. These addresses, called "class E", are reserved.» Дата обращения: 11 декабря 2013. Архивировано 3 июля 2013 года.

[1] S. Kirkpatrick, M. Stahl, M. Recker. Internet numbers (неопр.) (июль 1990). — «Note: No addresses are allowed with the four highest-order bits set to 1-1-1-1. These addresses, called "class E", are reserved.» Дата обращения: 11 декабря 2013. Архивировано 3 июля 2013 года.

[1]

Классовая адресация

Содержание