IPv4 адрес кеңістігін ұйымдастырудың алғашқы жүйесі

Кіріспе

IPv4 адрестік кеңістігін ұйымдастырудың алғашқы жүйесі

Сыныпты желі – 1981 жылдан бастап, 1993 жылы Сыныпсыз домендер аралық маршруттау (CIDR) енгізілгенге дейін Интернетте қолданылған ескірген желілік адрестеу архитектурасы. Бұл әдіс Интернет протоколының 4-ші нұсқасы (IPv4) үшін IP адрестік кеңістікті алдыңғы төрт адрес битіне сүйене отырып, бес адрес класына бөледі. A, B және C кластары үш түрлі желі өлшемдері үшін біржолғы тарату адрестерін ұсынады. D класы көп тарату желілері үшін, ал E класының адрес диапазоны болашақ немесе тәжірибелік мақсаттар үшін резервтелген. Қолданудан тоқтатылғаннан кейін, сыныпты желі тұжырымдарының іздері кейбір желілік бағдарламалық және аппараттық компоненттердің әдепкі конфигурация параметрлерінде, ең әсіресе, субжелі маскаларының әдепкі конфигурациясында шектеулі көлемде сақталды.

Өмірбаян

Бастапқы адрестің анықтамасы бойынша, 32 биттік IPv4 адрестің ең маңызды сегіз биті хост қосылған нақты желіні көрсететін желілік нөмір өрісі болды. Қалған 24 бит жергілікті адресті, сондай-ақ қалдық өріс деп аталатын (адрестің қалған бөлігі), ол сол желіге қосылған хостты бірегей анықтайды. Бұл формат ARPANET (желі нөмірі 10) сияқты санаулы үлкен желілер болған кезде және жергілікті желілердің (LAN) кеңінен таралуына дейін жеткілікті болды. Осы архитектураның салдарынан адрестік кеңістік тек аз ғана (254) тәуелсіз желіні қолдады. Адрес кластарын енгізуге дейін қол жетімді болған жалғыз адрестік блоктар кейіннен А класы желілері деп аталған үлкен блоктар еді. Соның салдарынан, Интернеттің ерте дамуына қатысқан кейбір ұйымдар қажеттілігінен әлдеқайда көп адрестік кеңістік алды (әрқайсысы 16 777 216 IP-адрес). Желі өскеннің алғашқы кезеңінде бұл масштабтауға қатысты маңызды шектеу екені анық болды.

Адрестік кластарды енгізу

Желіні кеңейту қолданыстағы адрестік кеңістік пен IPv4 пакеттерінің құрылымымен үйлесімділікті қамтамасыз етуі және қолданыстағы желілерді қайта нөмірлеуді болдырмауы керек еді. Шешім – желілік нөмір өрісінің анықтамасын кеңейтіп, көбірек биттер қосу арқылы, әрқайсысында аз хосттар болуы мүмкін, көбірек желілерді белгілеуге мүмкіндік беру болды. Ол кездегі барлық желілік нөмірлер 64-тен кіші болғандықтан, олар желілік нөмір өрісінің ең кіші маңызды 6 битін ғана пайдаланған. Осылайша, адрестің ең маңызды биттерін адрестік сыныптар жиынтығын енгізу үшін пайдалануға болып, сонымен бірге осы сыныптардың біріншісінде қолданыстағы желілік нөмірлерді сақтап қалды. Жаңа адрестік архитектура 1981 жылы Интернет протоколының спецификациясының бөлігі ретінде енгізілді. Ол адрестік кеңістікті негізінен үш адрестік форматқа бөлді, олар бұдан былай адрестік сыныптар деп аталады, ал төртінші диапазонды кейін анықтауға қалдырды. Бірінші сынып, А класы деп аталады, ең маңызды биті нөл болатын барлық мекенжайларды қамтиды. Бұл кластың желі нөмірі келесі 7 биттен беріледі, сондықтан барлығы 128 желіге, нөлдік желіні қоса алғанда, және қазірге дейін бөлінген IP желілеріне мүмкіндік береді. B класындағы желі – барлық адрестердің ең маңызды екі биті 1 және 0 болып белгіленген желі болды. Бұл желілер үшін желілік мекенжай келесі 14 биттен берілді, осылайша желідегі хосттарды нөмірлеу үшін 16 бит қалды, бұл әр желідегі мекенжайлардың жалпы саны. C класы 3 ең жоғары ретті биттермен 1, 1 және 0 деп анықталды, ал желілерді нөмірлеу үшін келесі 21 бит белгіленді, әр желіде 256 жергілікті мекенжай қалды. 111 жетекші бит тізбегі сол кездегі анықталмаған адрестеу режимін («кеңейтілген адрестеу режиміне қашу») белгіледі, кейіннен ол көп тарату адрестеу үшін D класы (1110) деп бөлінді, ал болашақ пайдалану үшін 1111 блогы E класы деп белгіленді. Бұл архитектуралық өзгеріс Интернеттің адрестеу қабілетін кеңейтті, бірақ IP адрестерінің таусылуына жол бермеді. Мәселе мынада еді: көптеген сайттарға C класының желісі ұсынғаннан үлкен адрестік блоктар қажет болды, сондықтан олар көп жағдайда қажеттіліктен әлдеқайда үлкен B класының блогын алды. Интернет жылдам өсіп келе жатқандықтан, тағайындалмаған B класының мекенжайлары (214, немесе шамамен 16 000) тез толып барады. 1993 жылдан бастап сыныптық желілер осы мәселені шешу үшін сыныпсыз домендер аралық маршруттау (CIDR) жүйесімен алмастырылды.

Expansion of the network had to ensure compatibility with the existing address space and the IPv4 packet structure, and avoid the renumbering of the existing networks. The solution was to expand the definition of the network number field to include more bits, allowing more networks to be designated, each potentially having fewer hosts. Since all existing network numbers at the time were smaller than 64, they had only used the 6 least significant bits of the network number field. Thus it was possible to use the most significant bits of an address to introduce a set of address classes while preserving the existing network numbers in the first of these classes. The new addressing architecture was introduced by in 1981 as a part of the specification of the Internet Protocol. It divided the address space into primarily three address formats, henceforth called address classes, and left a fourth range reserved to be defined later. The first class, designated as Class A, contained all addresses in which the most significant bit is zero. The network number for this class is given by the next 7 bits, therefore accommodating 128 networks in total, including the zero network, and including the IP networks already allocated. A Class B network was a network in which all addresses had the two most significant bits set to 1 and 0 respectively. For these networks, the network address was given by the next 14 bits of the address, thus leaving 16 bits for numbering host on the network for a total of addresses per network. Class C was defined with the 3 high order bits set to 1, 1, and 0, and designating the next 21 bits to number the networks, leaving each network with 256 local addresses. The leading bit sequence 111 designated an at the time unspecified addressing mode ("escape to extended addressing mode"), which was later subdivided as Class D (1110) for multicast addressing, while leaving as reserved for future use the 1111 block designated as Class E.

This architecture change extended the addressing capacity of the Internet but did not prevent IP address exhaustion. The problem was that many sites needed larger address blocks than a Class C network provided, and therefore they received a Class B block, which was in most cases much larger than required. Due to the rapid growth of the Internet, the pool of unassigned Class B addresses (214, or about 16,000) was rapidly being depleted. Starting in 1993, classful networking was replaced by Classless Inter Domain Routing (CIDR), in an attempt to solve this problem.