Определение класса ip-адреса по первым четырем битам

Название класса	Значения первых четырех битов адреса
Класс А	0ххх
Класс В	10хх
Класс С	110х
Класс D	lllx
Класс Е	1111

Как указано в табл. 2, любой IP-адрес, который имеет 0 в первом бите, будет отнесен к классу А, независимо от того, какие значения будут принимать остальные три и все после­дующие биты адреса. Любой адрес со значением 10 в первых двух битах адреса принадлежит классу В и т.д.

Адреса класса А

Возможный диапазон адресов класса А начинается с адреса со всеми нулями во всех 32 битах и заканчивается адресом, имеющим 0 в первой позиции и 1 во всех последующих. В десятичной записи адреса класса А представляют собой ряд от значения 0.0.0.0 до 127.255.255.255.

В этом классе адресов первый байт используется для определения сети, а оставшиеся три – для идентификации отдельной рабочей станции этой сети. Простой подсчет показыва­ет, что класс А определяет только 127 адресов сетей (01111111 в двоичном счислении), по­скольку уже следующее число, 128, в двоичном представлении выглядит как 10000000, что относит такой адрес к классу В.

Поскольку только первый байт используется для идентификации адреса сети, остается три байта, которые могут быть использованы для идентификации индивидуального компьютера в сети. В двоичном выражении максимальное значение трехбайтовой величины представляет собой ряд из 24 единиц. В десятичной записи это соответствует 16 777 215. Если учесть но­мер, состоящий из одних нулей, то общее количество адресов, которые могут быть записаны с использованием трех байтов, равно 16 777 216 (2²⁴).

Таким образом, может существовать 128 сетей класса А, каждая из которых может иметь до 16 777 216 уникальных адресов. В формате IP-адресов получаем диапазон от 0.0.0.0 до 127.255.255.255. Если встречается адрес, попадающий в этот диапазон значений, то это адрес класса А.

Адреса класса В

Адреса класса В в первых двух позициях определяющего байта должны иметь значение 10. Двоичная последовательность 1 и 0 не соответствуют десятичному 10. Это означает, что адрес класса В в двоичной записи варьирует в пределах от 1 с последующими тридцатью од­ним нулем до 10 с последующими тридцатью единицами. В десятичной записи минимальное и максимальное значения для адресов класса В – 128.0.0.0 и 191.255.255.255 соот­ветственно. Десятичная величина 128 соответствует двоичному значению 10000000. Деся­тичная величина 191 соответствует двоичной 10111111.

В адресах класса В первых два байта используются для идентификации сети, а два после­дующих – для идентификации отдельных компьютеров. При использовании двух байтов для идентификации сети максимальное количество адресов сетей класса В составляет 16 384 (от 128.0 до 191.255) и 65 536 (2¹⁶) индивидуальных компьютеров в каждой сети этого класса. На первый взгляд может показаться, что, поскольку идентификатор сети и идентификатор индивидуального компьютера используют одинаковое количество байтов, должно быть рав­ное количество адресов сетей и компьютеров в каждой из них. Однако следует учитывать, что, хотя первых два байта и служат для обозначения адреса сети, можно использовать не все возможные значения этих байтов. Часть этих значений представляет адреса других классов.

В итоге адреса класса В представлены диапазоном от 128.0.0.0 до 191.255.255.255.

Адреса класса С

Адреса класса С всегда начинаются со значения 110 первых трех битов. Если преобразо­вать это в десятичную запись, получим ряд значений адресов класса С от 192.0.0.0 до 223.255.255.255. В адресах класса С первых три байта представ­ляют адрес сети, а последний – адрес индивидуального компьютера.

Вычисления показывают, что может быть до 2 097 152 сетей класса С с количе­ством компьютеров в каждой до 256. Этот класс предоставляет множество доступных сетей, но с ограниченным числом адресов компьютеров внутри каждой из них.

Классы D и Е

По сравнению с первыми тремя классы D и Е имеют несколько иное применение. Эти адреса зарезервированы для широковещательных целей. Широковещание – это процесс рассылки сетевого пакета более чем одному компьютеру. В десятичном представлении адреса класса D располагаются в интервале от 244.0.0.0 до 239.255.255.255.

В этом классе адресов нет специфических байтов, предназначенных для определения сети или индивидуального компьютера. Просто существует 268435456 возможных уникальных адресов, которые могут быть созданы в адресном пространстве класса D.

Адреса класса Е начинаются с единиц во всех четырех первых битовых позициях.. Поэтому получаем ряд от 240.0.0.0 до 255.255.255.255, где максимальное значение в двоичной записи выражается 32 битами.

Класс адресов Е зарезервирован для использования в будущем и обычно не встречается в сетях, которые связаны посредством Internet.

Уникальные и широковещательные адреса

Адрес, который идентифицирует отдельный компьютер или один адаптер в компь­ютере, называют уникальным. Этот тип адресов используется для связи "точка-точка" между устройствами в сети.

Однако существуют ограничения на число уникальных адресов в любом классе. Любой адрес со значением 12 7 в первом байте не действителен за пределами локального компьютера. Так, адрес 127.0.0.1, который можно было бы отнести к адресам класса А, называют адресом возвратной петли (loopback), и он может быть использован для тестиро­вания работы протоколов семейства TCP/IP в отдельном компьютере. Если по этому адресу отсылается пакет (используя, например, команду PING), он никогда не покинет локального сетевого адаптера и не будет доставлен по назначению. Вместо этого пакет просто проследует вниз через стек протоколов и вернется опять, чтобы проверить, правильно ли сконфигурирован компьютер.

Этот адрес может быть использован в других утилитах TCP/IP. Например, с помощью этого адреса можно проверить работу локального telnet-сервера.

В общем случае не рекомендуется использовать значения 0 и 255 в любом из четырех октетов IP-адреса. Значение 0 в позиции адреса сети подразумевает "текущую сеть", а 255 в по­следнем октете IP-адреса обозначает широковещательное сообщение, направленное сразу многим компьютерам. Широковещательные сообщения могут использоваться для рассылки пакета всем компьютерам конкретной сети или подсети. Например, пакет с адресом 10.11.255.255 будет получен всеми узлами с номером сети 10.11. Табл. 3 показывает доступное количество адресов классов А и С после исключения ад­ресов специального использования.

Таблица 3.

IP-адреса разных классов, доступные для использования

Класс	Количество сетей	Количество компьютеров
A	126	16 777 214
B	16 384	65 534
C	2 097 152	254

Подсети и маски подсетей

Иерархическое адресное пространство, созданное благодаря возможности определения в IP-адресе как сети, так и отдельного компьютера, имеет преимущество над плоским адрес­ным пространством МАС-адрееов. Однако в ряде случаев бывает неудобно использовать весь диапазон назначенных адресов компьютеров локальной подсети. Например, было бы доволь­но сложно разместить 65 534 индивидуальных компьютера в одном сетевом сегменте сети, которой назначено адресное пространство класса В.

В TCP/IP добавлен еще один уровень адресации, который позволяет локальному админи­стратору дальнейшее разделение адресного пространства и создание подсетей. Это достига­ется использованием маски подсети.

Разделение на подсети позволяет решить многие проблемы администрирования.

• Объединение различных сетевых технологий. Разбив на подсети адресное про­странство, можно затем использовать в одной подсети технологию Token Ring, а в другой – Ethernet, объединив обе с помощью маршрутизатора.

• Распределение нагрузки на сети. Вместо того чтобы размещать все 254 компьютера сети класса С в одном сетевом сегменте, можно разделить адресное пространство на две или четыре подсети, поместив каждую из них в свой домен коллизий и уменьшив таким образом конкуренцию в каждом сегменте.

• Распределение адресного пространства между удаленными офисами. Если у предприятия есть множество филиалов с небольшим числом компьютеров в каждом из них, нерационально назначать полноценный адрес класса С для каждого филиала. Вместо этого можно поделить одно адресное пространство на части и использовать по одной подсети для каждого филиала.

Сетевые маски классов А, В и С

В классах IP-адресов одна часть адреса определяет сеть, другая – отдельный компьютер в этой сети. Чтобы разделить какую-либо сеть на подсети, необходимо взять несколько битов части адреса, определяющей компьютер, и использовать их для идентификации сети или подсети. Маска подсети – это величина, выраженная в де­сятичном формате с разделительными точками, подобно IP-адресу. Ее назначение состоит в выделении части IP-адреса, которая будет идентифицировать сеть и подсеть

Например, каждый из классов адресов А, В и С имеет специфические маски. Маска сети класса А выглядит так: 255.0.0.0. В двоичном формате это значение будет иметь следующий вид: 11111111000000000000000000000000. Чтобы разобрать­ся, как работает маска подсети, нужно иметь представление о логических операциях. Так, оператор AND (логическое И) в логических вычислениях дает результат TRUE (истинно) в том случае, если значение обоих аргументов TRUE.

Обычно TRUE выражается значением 1, a FALSE (ложно) – значением 0. Чтобы определить, какая часть IP-адреса указывает на сеть, а какая идентифицирует компьютер, выполня­ется простая логическая операция с полученным адресом и маской подсети. Пример такого вычисления показан в табл. 4

Таблица 4.