IP Address چیست ؟معرفی انواع آی پی و کاربردهای آن
آی پی یکی مواردی است که در هنگام راه اندازی زیرساخت یک شبکه باید این موضوع توجه داشته باشیم. در این محتوا قصد داریم به بررسی انواع آی پی ادرس های شبکه بپردازیم و پس از بررسی آن با نحوه تخصیص آی پی به کلاینت ها آشنا شویم. در این آموزش تصویری همراه Goexam باشید.
آی پی در مبحث TCP/IP به عنوان یک بحث مهم در تمامی سیستم عامل های مایکروسافتی و لینوکسی و تجهیزات شبکه ای مطرح گردیده است. بر همین اساس با توجه به اینکه در هر بستر شبکه ای هر کارشناس IT روزانه و به دفعات مکرر با این پروتکل سروکار دارد. با توجه به این نیاز در این بخش از آموزش توضیحاتی کلی در این خصوص ارائه خواهد شد. پروتکل TCP/IP دارای دو ورژن 4 و 6 می باشد که در این بخش از آموزش به دلیل اینکه در بیشتر شبکه های موجود از بستر TCP/IPv.4 استفاده می شود آموزش کاربردی همین نسخه ارائه می گردد. در دوره Network+ در خصوص لایه های مدل TCP/IP اشاره و بیان شد که چندین لایه وجود دارد، هر لایه عمل خاصی را در تولید Frame یا تجزیه و تحلیل فریم به Packet و نهایتاً تبدیل آن به Data را بر عهده دارد. در مدل TCP/IP در لایه Internet و در مدل OSI می توان لایه Network را در این خصوص مثال زد. می دانید که در مدل OSI لایه Network عمل تنظیم آدرس های منطقی یا Logical کامپیوتر به جهت ارتباط با دیگر کامپیوترها صورت می پذیرد. چنانچه قصد برقراری ارتباط بین دو کلاینت در شبکه را داشته باشید یکی از ملزومات استفاده از آدرس های منطقی می باشد. در تمامی سیستم عامل های مایکروسافتی بخشی به جهت نمایش تنظیمات IP Address وجود دارد. در سیستم عامل های Vista و بعد از آن با مراجعه به بخش Network and Sharing در Control panel می توانید این موارد را کنترل کنید. در این بخش فقط کارت های شبکه ای که در حال ارتباط با یک شبکه یا کلاینت خاصی را باشند در دسترس خواهید داشت. چنانچه می خواهید دیگر Connection ها و کارت های شبکه موجود بر روی یک کامپیوتر را مشاهد کنید در همین بخش گزینه ای به نام Change Adapter Setting وجود دارد که می توانید تمامی کارت های شبکهEnable, Disable و Connection های Dial-up و …. را مشاهده کنید. اما برای اینکه بتوانید تنظیمات TCP/IP یک کارت شبکه را در دسترس داشته باشید باید به تنظیمات Properties کارت شبکه موردنظر مراجعه تا تصویر زیر را مشاهده کنید.
در این تنظیمات شما دو Tab را در اختیار دارید که بحث در خصوص Networking Tab و تنظیمات TCP/IP موجود می باشد. به طور پیش فرض در سیستم عامل های Vista به بعد هر دو پروتکل TCP/IP ورژن 4 و6 وجود دارد و فعال می باشد. برای اینکه یکی از این دو پروتکل را برای یک کامپیوتر غیر فعال کنید کافی است تا چک مارک مربوط به آن پروتکل را غیر فعال کنید. در صورتی که بر روی Internet Protocol Version 4 کلیک و گزینه Properties مختص به آن فعال می شود. با انتخاب این گزینه تنظیمات را در دسترس خواهید داشت که مختص این پروتکل می باشد در تصویر زیر مشاهده می کنید.
در حالت پیش فرض تنظیمات IP Address در این بخش بر روی گزینه Obtain an IP Address Automatically ست شده است اما گزینه دیگری به نام use the Following IP Address وجود دارد. شما با استفاده از این حالت به TCP/IP می فهمانید که تنظیمات مورد نیاز را از سرویس هایی مانند DHCP دریافت کند و برای کارت شبکه اعمال کند. اما گزینه دوم این اجازه را به شما می دهد که تنظیمات لازم را برای ارتباط به صورت Static اعمال کنید. شما در این بخش می توانید 5 مورد زیر را به صورت اتوماتیک یا دستی تنظیم کنید که در یک ارتباط معمول فقط دو مورد اول و در یک سری شبکه ها از جمله Domain مورد 4 باید تنظیم شود.
- IP Address
- Subnet Mask
- Gateway
- DNS Server اول
- DNS Server دوم
همان طور که در تصویر زیر مشخص است شما می توانید در هر یک از این بخش ها اعدادی را وارد کنید. هر گزینه دارای 4 خانه یا بخش می باشد که بر هر یک از این بخش ها یک Octet گفته می شود.
همان طور که اشاره شد می توانید در این بخش فقط اعداد را از نوع Decimal وارد کنید.استفاده از این اعداد به عنوانIP آدرس در هر Octet دارای یک سری شرایط و قوانین خاص خود می باشد که در این فصل اشاره خواهد شد. IPv.4 یک عدد 32 Bit می باشد. این 32 Bit در چهار Octet به صورت مساوی تقسیم شده است به این صورت که هر Octet برای خود 8 Bit را اختصاص می دهد. در اسلایدهای آموزشی هر یک از این Octet ها را با یک حرف انگلیسی مشخص می کنند که درتصویر مشاهده می کنید.
در مباحث IP هر Bit می تواند عددی بین 0 و 1 باشد. در واقع این اعداد تشکیل دهنده IP آدرس و مشخص کننده ارتباط کلاینت ها می باشند. به ساختار این 0 و1 در زبان کامپیوتر Binary گفته می شود. همان طور که اشاره شد یک Bitمی تواند یا 0 باشد یا 1 اما زمانی که شما 2 Bit داشته باشید در این حالت شما دیگر دو حالت ندارید مسلماً 4 حالت در اختیار خواهید داشت که در تصویر زیر قابل درک است.
با توجه به اینکه شما 32 Bit در اختیار دارید برای محاسبه تعداد حالت ها، استفاده از شکل منطقی نمی باشد بر همین اساس برای این کار فرمولی زیر ارائه گردیده است.
با توجه به این فرمول شما در هر Octet می توانید 8 Bit را استفاده کنید که طبق فرمول زیر 256 Bit در اختیار دارید.
اشاره شد که در مقابل Binary شما Decimal را خواهید داشت و می توانید آنها را به یکدیگر تبدیل کنید. به طور نمونه به مثالی که در تصور زیر نمایش داده شده است دقت کنید.
عددی که به عنوان Binary ذکر شده است در صورتی که به Decimal تبدیل کنید خروجی (0) را مشاهده می کنید به این دلیل که ارزش هر Bit برابر با (0) است. اما اگر در هر Octet شما بر اساس زبان Binary هر Bit را برابر با 1 قرار دهید خروجی Decimal آن 255 می باشد. به این معنی است که شما در هر Octet می توانید حداکثر عددی که به عنوان IP آدرس وارد کنید 255 باشد. اما علت این امر به خاطر ارزش عددی هر Bit در زبان Binary می باشد. به این معنی که هر Bit زمانی که به Decimal تبدیل می شود با توجه به محل قرار گیری آن Bit مشخص، ارزشی خاص دارد که این مقدار ارزش در تصویر زیر قابل مشاهده است.
نکته ای که در این میان وجود دارد که ارزش های عددی ذکر شده برای زمانی می باشد که عدد Binary شما 1 باشد. چنانچه هر Bit برابر (0) باشد ارزش عددی آن هم (0) محاسبه می شود. برای درک بهتر به تصویر زیر دقت کنید.
بر اساس یک سری قوانین طرح شده در خصوص استفاده از IP آدرس شما می توانید در Octet اول هر عددی Decimal بین 1 تا 223 را قرار دهید. اما دو آدرس در این بین استثناء می باشد یکی 127 و دیگری 169 است که در این خصوص توضیحاتی ارائه می شود. آدرس های 127 برای موارد خاص اشاره می شود یکی از این موارد تست شبکه و یا اینکه سروری سرویس را برای فهماندن اینکه خود است استفاده می کند. نمونه این سرورها DC می باشد.اما آدرس های 169 محدوده ای می باشد که در آن به صورت خودکار در صورتی کلاینت نتواند از هر روشی IP آدرس را به خود اختصاص دهد از این IP یک آدرس را انتخاب می کند که این آدرس از محدوده 169.254.0.0 می باشد. برای درک نحوه محاسبه یک IP Address که در غالب Binary نوشته شده است تا بتوانید آن را به Decimal تبدیل کنید تصویر زیر ارائه شده است.
در شکل فوق یک عدد Binary را به یک عدد Decimal تبدیل نموده است. این کار را با استفاده از مقدار ارزش عددی هر Bit محاسبه می کنند و نهایتاً خروجی هر Octet برابر با IP آدرس مورد نظر شما است. همچنین از سایت زیر به صورت انلاین استفاده کنید.
معرفی Net ID و Host ID در IPv4
یک IP آدرس دارای دو بخش Net ID و Hos ID می باشد که هر یک مشخص های خود را دارند. Net ID مشخص کننده آدرس شبکه شما می باشد و Host ID مشخص کننده آدرس تجیهزات موجود در بستر شبکه شما می باشند . بسته به اينكه Host ID و Net ID هر يك چند Bit را به خود اختصاص دهند، رده‌هاي خاصي از آدرس ايجاد مي‌شود كه به كلاس هاي IP Address معروف هستند. در تصویر زیر می توانید کلاس های IP و رنج هر یک را مشاهده کنید.
با توجه به این کلاس های IP فقط سه کلاس اول (A,B,C) مورد استفاده قرار می گیرد و دو کلاس (D,E) برای یک سری کارهای خاص می باشد که در اصطلاح Reserved شده اند.هر یک از کلاس های IP با توجه به وسعت شبکه استفاده می شود. به طور نمونه از کلاس A برای شبکه هایی که وسعت زیادی دارند استفاده می شود. کلای B برای شبکه های متوسط و کلاس C برای شبکه های کوچک استفاده می شود. درتصویر زیر می توانید Net ID و Host ID در هر یک از کلاس های شبکه را مشاهده کنید.
جدول فوق برای شما شاید کمی گیج کننده باشد اما خیلی ساده است. برای درک بهتر در یک مثال کلاسA را تجزیه و تحلیل خواهیم کرد.در یک شبکه که در کلاس A قرار دارد همیشه از 7 Bit به عنوان Net ID استفاده می شود به این دلیل کهBit 8 همیشه برابر 0 است. علت 0 بودن بر این بر می گردد که کلاس A از 1 تا 127 می باشد و اگر آخرین Bit که ارزش عددی آن 128 است محاسبه شود این Bit به تنهایی ارزشی بیشتر از آدرس های Net ID دارد. بر همین اساس این Bit 8 (بیت هشتم ) محاسبه نمی شود. اما برای درک خیلی ساده تر دو اصطلاح Net ID و Host IDبه تصویرزیر دقت کنید.
همان طور که می دانید هر شماره موبایل از دو بخش تشکیل شده است. بخش اول شامل چهار عدد اول می باشد که مشخص می کند این خط موبایل متعلق به مخابرات کدام شهر است و برای تمامی مشترکین آن مرکز و شهر ثابت است و بخش دوم که برای هر مشترک متفاوت می باشد ولی با توجه به این که متفاوت می باشد هیچ مشترکی این بخش اختصاصی را با مشترک دیگر نمی تواند به طور یکسان در اختیار داشته باشد. همین قوانین در شبکه های کامپیوتری وجود دارد و دو کلاینت نمی توانند از یکIP آدرس استفاده کنند. در شبکه های Private یا Local می توانید از یکی از کلاس های ذکر شده استفاده کنید. در این طبقه بندی همیشه Net ID ثابت است و Host ID که به کاربران اختصاص داده می شود متغییر می باشد.
معرفی Subnet Mask در IPv4
برای درک بهتر می توانید از بخش دیگری که در تنظیمات TCP/IP وجود دارد به نام Subnet Mask کمک بگیرید. هر کلاس IP Address برای خود دارای یک Subnet Mask می باشد. شرایط استفاده از Subnet Mask همانند IP Address می باشد به این صورت که Mask یک عدد 32 Bit می باشد ولی تفاوتی دارد که Mask در تمامی کلاینت های یک شبکه ثابت است. ارزش عددی هر Bit در این بخش همانند IP Address است و این بخش را می توانید به صورت Binary و Decimalمحاسبه کنید. در شرایط معمول زمانی که به صورت Static یک IP Address را بر روی کلاینتی تنظیم می کنید زمانی که بر روی هر Octet در Subnet Mask وارد شوید سیستم به طور خودکار بر اساس Net ID این اطلاعات را تشخیص می دهد و آن را تکمیل می کند.در یک سری شرایط زمانی که یک IP آدرس را مشاهده می کنید علاوه بر IP آدرس یک عددی به صورت /24 هم در ادامه آدرس ذکر می شود. همانند مثال زیر:
24 / 192.168.10.55
این عدد 24/ مختص به Mask می باشد و منظور این می باشد که Mask دارای 24 Bit می باشد که ارزش عددی هر Bit آن برابر 1 است. همانند شکل تصویر:
برای محاسبه Net ID می توانید از IP وMask استفاده کنید. جهت درک بهتر به تصویر زیر دقت کنید.
قبل از محاسبه توجه کنید اصطلاحی به نام AND وجود دارد که در این حالت Bit های موجود درIP آدرس و Subnet Mask را در یکدیگر ضرب می کنند (منظور همان Bit های 0 و 1 می باشد) خروجی حاصل را اگر به صورت Decimal تبدیل کنید Net ID بدست می آید. در مثال فوق اگر عمل And را انجام دهید در خروجی تصویر را مشاهده می کنید.
در تصویر بالا مشاهده می کنید در صورتی که خروجی And شده را به Decimal تبدیل کنید IP Address بدست می آید که این به عنوان Net ID محاسبه می شود. قانونی وجود دارد که چنانچه تمامی Bit های Host ID برابر 0 باشد آن IP به عنوان Net ID محسوب می شود و نمی توانید IP آدرسی را برای کلاینتی تنظیم کنید که Host آن 0 باشد. علاوه بر این قانون دیگری وجود دارد که اگر تمامی Bit های Octet آخر اگر از چپ به راست حساب کنید برابر 1 باشد این یک آدرس Broadcast می باشد. به این دلیل که ارزش آن برابر 255 است و این آدرس را نمی توانید برای کلاینتی تنظیم کنید.در شبکه به این دوAddress IP که نمی توانید استفاده کنید Invalid IP Address گفته می شود. با استفاده از روش And نمودن در صورتی که دو IP متفاوت در اختیار داشته باشید و بخواهید از این حیص اطمینان کنید که این دو IP در یک شبکه وجود دارند می توانید آنها را And کنید و خروجی بدست آمدهNet ID است در صورت یکی بودن در یک شبکه قرار دارند در غیر از این خیر. برای درک بهتر نحوه عملکرد Subnet Mask به دو مثال زیر دقت کنید.
- 25/ 192.168.100.55
- 25/ 192.168.100.180
با استفاده از این دو IP و/25 باید مشخص کنید که این دوIP در یک شبکه قرار دارند یا اینکه خیر. در این روش همانند مثال قبل عمل کنید به این صورت که در اولین گام IP موردنظر را به زبان Binary تبدیل کنید. بعد از این کار Subnet Mask مورد نظر را با Binary مربوط به هر IP آدرس And کنید تا خروجی را مشاهده کنید.
مشاهده می کنید با جواب های بدست آمده این دوIP در یک شبکه قرار نخواهند داشت. البته Subnet Mask این دو IP فوق با توجه به Binary نوشته شده و تبدیل آن به Decimal برابر 255.255.255.128 می باشد.
