خانهخدماتمحصولاتمشتریانبلاگ
شروع پروژه
→ همه‌ی نوشته‌ها
8 دقیقه مطالعه

آدرس‌دهی IPv4 (IPv4 Addressing) - روز 28

31 روز قبل آزمون CCNAسیسکو
آدرس‌دهی IPv4 (IPv4 Addressing) - روز 28

قبل از این مقاله بهتره “پیکربندی اولیه سوئیچ در شبکه‌های سیسکو” رو مطالعه کنید، در این پست، به بررسی ساختار آدرس‌های IPv4، کلاس‌های آدرس و تفاوت بین آدرس‌های عمومی (Public) و خصوصی (Private) پرداخته می‌شود. همچنین، مفاهیم سابنتینگ (Subnetting) بررسی خواهد شد. توانایی سابنتینگ سریع و دقیق یک مهارت ضروری است. به عنوان مثال، اگر یک شبکه /16 در اختیار داشته باشید و بخواهید بیشترین تعداد زیربخش (Subnet) ممکن را ایجاد کنید، در حالی که بزرگ‌ترین زیربخش حداقل 500 هاست داشته باشد، پاسخ 255.255.254.0 یا /23 خواهد بود. این مقدار 128 زیربخش با 510 هاست قابل استفاده در هر زیربخش ایجاد می‌کند. همپین در این بخش، به تکنیک‌های ماسک‌های سابنت متغیر (VLSM) نیز پرداخته خواهد شد.

با اینکه IPv6 در حال جایگزینی با IPv4 است، اما همچنان بسیاری از شبکه‌ها از IPv4 استفاده می‌کنند، به خصوص در شبکه‌های خصوصی که مهاجرت به IPv6 زمان‌بر خواهد بود.

فرمت هدر IPv4

هر بسته‌ی IP شامل یک هدر IPv4 است که شامل اطلاعات زیر است:

IPv4 Header Format IPv4 Header Format
فیلد توضیح
Version مشخص‌کننده نسخه پروتکل IP (در اینجا مقدار 4 است).
Header Length طول هدر IP را مشخص می‌کند.
Type of Service (ToS) اولویت‌بندی بسته در شبکه.
Total Length اندازه کل بسته (هدر + داده).
Identification شناسه‌ای برای شناسایی قطعه‌های یک بسته.
Flags کنترل نحوه‌ی تقسیم بسته‌ها.
Fragment Offset نشان می‌دهد که این قطعه متعلق به کدام بخش از داده اصلی است.
Time To Live (TTL) تعداد هاپ‌هایی که بسته می‌تواند عبور کند.
Protocol پروتکل لایه حمل (TCP، UDP و غیره).
Header Checksum بررسی صحت هدر بسته.
Source IP Address آدرس IP فرستنده.
Destination IP Address آدرس IP گیرنده.
IP Options گزینه‌های اضافی (در صورت نیاز).
Data داده اصلی بسته.

کلاس‌های آدرس IPv4 (Classes of Addresses)

آدرس‌دهی در IPv4 بر اساس کلاس‌بندی انجام شده است. این کلاس‌ها شامل A، B، C، D و E هستند:

  • کلاس A → برای شبکه‌های بسیار بزرگ
  • کلاس B → برای شبکه‌های متوسط
  • کلاس C → برای شبکه‌های کوچک
  • کلاس D → برای چندپخشی (Multicasting)
  • کلاس E → رزرو شده برای تحقیقات
Network Host Boundary for Each Class of IPv4 Address Network Host Boundary for Each Class of IPv4 Address

جدول کلاس‌های آدرس IPv4

IPv4 Address Classes IPv4 Address Classes

هدف ماسک سابنت (Purpose of the Subnet Mask)

ماسک سابنت، مرز بین بخش شبکه و هاست را در یک آدرس IP مشخص می‌کند.

  • ماسک سابنت شامل مجموعه‌ای از 1ها و سپس 0ها است.
  • اندازه ماسک، تعداد بیت‌های مربوط به بخش شبکه را تعیین می‌کند.
  • از عملگر AND بین آدرس IP و ماسک سابنت استفاده می‌شود تا آدرس شبکه مشخص شود.

مثال: AND بین آدرس IP و ماسک سابنت

آدرس باینری (32 بیت)
آدرس: 192.168.1.51 11000000.10101000.00000001.00110011
سابنت ماسک: 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000
آدرس شبکه: 192.168.1.0 11000000.10101000.00000001.00000000

جدول مقادیر ماسک سابنت

ماسک (Decimal) ماسک (Binary) تعداد بیت‌های شبکه تعداد بیت‌های هاست
0 00000000 0 8
128 10000000 1 7
192 11000000 2 6
224 11100000 3 5
240 11110000 4 4
248 11111000 5 3
252 11111100 6 2
254 11111110 7 1
255 11111111 8 0

آدرس‌دهی خصوصی و عمومی در IPv4 (Private and Public IP Addressing)

RFC 1918 تحت عنوان "Address Allocation for Private Internets"، محدوده‌های خاصی از آدرس‌های IPv4 خصوصی (Private) را برای استفاده در شبکه‌های داخلی رزرو کرده است. این آدرس‌ها در اینترنت عمومی قابل مسیر‌یابی (Routable) نیستند و فقط در شبکه‌های محلی (LANs) به کار می‌روند.

محدوده آدرس‌های خصوصی IPv4

کلاس محدوده آدرس (CIDR) محدوده اعشاری (Decimal Range)
Class A 10.0.0.0/8 10.0.0.0 – 10.255.255.255
Class B 172.16.0.0/12 172.16.0.0 – 172.31.255.255
Class C 192.168.0.0/16 192.168.0.0 – 192.168.255.255
آدرس‌های عمومی (Public) آدرس‌هایی هستند که در اینترنت استفاده شده و از طریق پروتکل NAT قابل ترجمه به آدرس‌های خصوصی هستند. NAT به سازمان‌ها اجازه می‌دهد با استفاده از آدرس‌های خصوصی، تنها تعداد محدودی آدرس عمومی داشته باشند.

سابنتینگ در چهار مرحله (Subnetting in Four Steps)

مراحل سابنتینگ

  1. تعیین تعداد بیت‌هایی که باید قرض گرفته شوند (بر اساس تعداد مورد نیاز هاست‌ها)
  2. محاسبه ماسک جدید سابنت
  3. تعیین مقدار سابنت مالتی‌پلایر
  4. لیست کردن زیربخش‌ها، محدوده هاست‌ها و آدرس‌های Broadcast

مثال: سابنتینگ یک شبکه IPv4

فرض کنید که آدرس شبکه 192.168.1.0/24 در اختیار دارید و می‌خواهید بیشترین تعداد سابنت ممکن را ایجاد کنید، در حالی که هر سابنت حداقل 30 هاست داشته باشد.

مرحله 1: تعیین تعداد بیت‌هایی که باید قرض گرفته شوند

برای تعیین تعداد بیت‌هایی که باید قرض گرفته شوند:

  1. از 8 بیت هاست (در اکتت چهارم) شروع کنید.
  2. برای تأمین حداقل 30 هاست، فرمول زیر را استفاده کنید: در نتیجه، باید 5 بیت را برای هاست باقی بگذاریم و 3 بیت را قرض بگیریم.
  3. تعداد زیربخش‌های ایجاد شده:پس می‌توانیم 8 سابنت مجزا ایجاد کنیم.

جدول محاسبه سابنت‌ها

شماره سابنت آخرین اکتت باینری آخرین اکتت اعشاری
0 00000000 .0
1 00100000 .32
2 01000000 .64
3 01100000 .96
4 10000000 .128
5 10100000 .160
6 11000000 .192
7 11100000 .224

مرحله 2: تعیین ماسک سابنت جدید

  • ماسک اصلی شبکه: 255.255.255.0 (/24)
  • با قرض گرفتن 3 بیت از اکتت چهارم، ماسک جدید /27 می‌شود: 
    255.255.255.224

مرحله 3: تعیین مقدار سابنت مالتی‌پلایر

  • مقدار سابنت مالتی‌پلایر برابر است با 32 (بالاترین مقدار قابل تخصیص برای هر سابنت).
  • روش محاسبه:
    • روش 1: 
      256 - 224 = 32
    • روش 2: 
      آخرین بیت 1 ماسک در باینری = 32

مرحله 4: لیست کردن زیربخش‌ها، محدوده هاست‌ها و آدرس‌های Broadcast

شماره سابنت آدرس سابنت محدوده هاست آدرس Broadcast
0 192.168.1.0 192.168.1.1 – 192.168.1.30 192.168.1.31
1 192.168.1.32 192.168.1.33 – 192.168.1.62 192.168.1.63
2 192.168.1.64 192.168.1.65 – 192.168.1.94 192.168.1.95
3 192.168.1.96 192.168.1.97 – 192.168.1.126 192.168.1.127
4 192.168.1.128 192.168.1.129 – 192.168.1.158 192.168.1.159
5 192.168.1.160 192.168.1.161 – 192.168.1.190 192.168.1.191
6 192.168.1.192 192.168.1.193 – 192.168.1.222 192.168.1.223
7 192.168.1.224 192.168.1.225 – 192.168.1.254 192.168.1.255

مثال‌های سابنتینگ (Subnetting Examples)

مثال 1: سابنتینگ آدرس 172.16.0.0/16 با حداقل 80 هاست در هر سابنت

مرحله 1: تعیین تعداد بیت‌هایی که باید قرض گرفته شوند

  • آدرس اصلی /16 است، بنابراین 16 بیت برای بخش هاست باقی می‌ماند.
  • هر سابنت حداقل 80 هاست نیاز دارد، بنابراین برای تأمین 80 هاست از فرمول زیر استفاده می‌کنیم:
    • 7 بیت برای هاست باقی می‌ماند.
    • 9 بیت را برای سابنت قرض می‌گیریم، که 2⁹ = 512 زیربخش ایجاد می‌کند.

مرحله 2: محاسبه ماسک جدید

  • ماسک اصلی /16 یا 255.255.0.0 است.
  • 9 بیت از هاست گرفته شده، بنابراین ماسک جدید /25 یا 255.255.255.128 است.

مرحله 3: تعیین سابنت مالتی‌پلایر

  • مقدار سابنت مالتی‌پلایر 128 است (256 - 128 = 128).

مرحله 4: لیست سابنت‌ها و محدوده هاست‌ها

شماره سابنت آدرس سابنت محدوده هاست‌ها آدرس Broadcast
0 172.16.0.0 172.16.0.1 – 172.16.0.126 172.16.0.127
1 172.16.0.128 172.16.0.129 – 172.16.0.254 172.16.0.255
2 172.16.1.0 172.16.1.1 – 172.16.1.126 172.16.1.127

مثال 2: سابنتینگ آدرس 172.16.0.0/16 با حداقل 80 سابنت

مرحله 1: تعیین تعداد بیت‌هایی که باید قرض گرفته شوند

  • 16 بیت برای بخش هاست باقی می‌ماند.
  • حداقل 80 سابنت نیاز داریم، بنابراین 7 بیت را قرض می‌گیریم:  که بیش از 80 سابنت موردنیاز است.
  • 9 بیت برای هاست باقی می‌ماند، که مقدار 510 هاست در هر سابنت فراهم می‌کند.

مرحله 2: محاسبه ماسک جدید

  • ماسک اصلی /16 یا 255.255.0.0 است.
  • 7 بیت از هاست گرفته شده، بنابراین ماسک جدید /23 یا 255.255.254.0 است.

مرحله 3: تعیین سابنت مالتی‌پلایر

  • مقدار سابنت مالتی‌پلایر 2 است (256 - 254 = 2).

مرحله 4: لیست سابنت‌ها و محدوده هاست‌ها

شماره سابنت آدرس سابنت محدوده هاست‌ها آدرس Broadcast
0 172.16.0.0 172.16.0.1 – 172.16.1.254 172.16.1.255
1 172.16.2.0 172.16.2.1 – 172.16.3.254 172.16.3.255
2 172.16.4.0 172.16.4.1 – 172.16.5.254 172.16.5.255

مثال 3: سابنتینگ آدرس 172.16.10.0/23 با حداقل 60 هاست در هر سابنت

مرحله 1: تعیین تعداد بیت‌هایی که باید قرض گرفته شوند

  • در اینجا 9 بیت برای هاست باقی می‌ماند.
  • برای تأمین حداقل 60 هاست در هر سابنت، فرمول:
    • 6 بیت برای هاست باقی می‌گذاریم.
    • 3 بیت را برای سابنت قرض می‌گیریم، که 2³ = 8 زیربخش ایجاد می‌کند.

مرحله 2: محاسبه ماسک جدید

  • ماسک اصلی /23 یا 255.255.254.0 است.
  • 3 بیت از هاست گرفته شده، بنابراین ماسک جدید /26 یا 255.255.255.192 است.

مرحله 3: تعیین سابنت مالتی‌پلایر

  • مقدار سابنت مالتی‌پلایر 64 است (256 - 192 = 64).

مرحله 4: لیست سابنت‌ها و محدوده هاست‌ها

شماره سابنت آدرس سابنت محدوده هاست‌ها آدرس Broadcast
0 172.16.10.0 172.16.10.1 – 172.16.10.62 172.16.10.63
1 172.16.10.64 172.16.10.65 – 172.16.10.126 172.16.10.127
2 172.16.10.128 172.16.10.129 – 172.16.10.190 172.16.10.191

مثال سابنتینگ با VLSM (VLSM Example Topology)

توپولوژی و فضای آدرس‌دهی

  • فضای آدرس‌دهی: 172.30.4.0/22
  • تعداد کل آدرس‌های موجود: 1024 (2¹⁰)
  • نیازهای شبکه‌های مختلف:
    • LAN 1: 60 هاست
    • LAN 2: 10 هاست
    • LAN 3: 250 هاست
    • LAN 4: 100 هاست
    • WAN Link: 2 هاست
VLSM Example Topology VLSM Example Topology

مرحله 1: تخصیص سابنت برای LAN 3 (250 هاست)

  • حداقل بیت‌های موردنیاز برای هاست‌ها:
    • 8 بیت را برای هاست‌ها باقی می‌گذاریم.
    • 2 بیت را برای سابنت قرض می‌گیریم.
  • ماسک سابنت جدید: /24 یا 255.255.255.0
  • مالتی‌پلایر: 1
  • سابنت‌های اختصاص‌یافته:
    • 172.30.4.0/24
    • 172.30.5.0/24
    • 172.30.6.0/24
    • 172.30.7.0/24 (یک سابنت برای LAN 3، باقی‌مانده برای سایر بخش‌ها)

مرحله 2: تخصیص سابنت برای LAN 4 (100 هاست)

  • حداقل بیت‌های موردنیاز برای هاست‌ها:
    • 7 بیت برای هاست‌ها باقی می‌گذاریم.
    • 1 بیت را قرض می‌گیریم.
  • ماسک سابنت جدید: /25 یا 255.255.255.128
  • مالتی‌پلایر: 128
  • سابنت‌های اختصاص‌یافته:
    • 172.30.5.0/25
    • 172.30.5.128/25

مرحله 3: تخصیص سابنت برای LAN 1 (60 هاست)

  • حداقل بیت‌های موردنیاز برای هاست‌ها:
    • 6 بیت برای هاست‌ها باقی می‌گذاریم.
    • 2 بیت را قرض می‌گیریم.
  • ماسک سابنت جدید: /26 یا 255.255.255.192
  • مالتی‌پلایر: 64
  • سابنت‌های اختصاص‌یافته:
    • 172.30.5.0/26
    • 172.30.5.128/26

مرحله 4: تخصیص سابنت برای LAN 2 (10 هاست)

  • حداقل بیت‌های موردنیاز برای هاست‌ها:
    • 4 بیت برای هاست‌ها باقی می‌گذاریم.
    • 2 بیت را قرض می‌گیریم.
  • ماسک سابنت جدید: /28 یا 255.255.255.240
  • مالتی‌پلایر: 16
  • سابنت‌های اختصاص‌یافته:
    • 172.30.5.192/28
    • 172.30.5.208/28
    • 172.30.5.224/28
    • 172.30.5.240/28

مرحله 5: تخصیص سابنت برای WAN Link (2 هاست)

  • حداقل بیت‌های موردنیاز برای هاست‌ها:
    • 2 بیت برای هاست‌ها باقی می‌گذاریم.
    • 2 بیت را قرض می‌گیریم.
  • ماسک سابنت جدید: /30 یا 255.255.255.252
  • مالتی‌پلایر: 4
  • سابنت‌های اختصاص‌یافته:
    • 172.30.5.208/30 (WAN Link)
    • 172.30.5.212/30
    • 172.30.5.216/30
    • 172.30.5.220/30
31 Days Before Your CCNA ExamCCNAipipv4ipv4 addressing