Протокол IPv4

Цей протокол э одним з найважливіших в стеку TCP/IP. Він відповідає за адресацію в мережі і доставку пакетів між комп'ютерами мережі, без встановлення з'єднання і гарантій доставки пакету. При використанні протоколу IP, кожен комп'ютер в рамках мережі повинен мати унікальну IP–адресу, що є 32-бітовим числом. Для зручності читання, IP адресу розбивають на чотири 8 бітових числа, названих октетами, наприклад 149.76.12.4.

У локальній мережі, яка не підключена до Internet або інших мереж, можна призначати IP-адреси довільно (головне, щоб вони не співпадали). Проте в Internet, IP-адреси виділяються централізовано, організацією INTERNIC. INTERNIC видає адреси не на кожен окремий комп'ютер, а в цілому на локальну мережу.

У IP-адресі виділяють дві частини: мережеву частину (адреса локальної мережі) і адресу комп'ютера в мережі. Мережева частина адреси може мати змінну довжину, яка залежить від класу IP-адреси і маски підмережі. Виділяють наступні класи IP-адрес:

Клас A включає мережі з адресами від 1.0.0.0 до 127.0.0.0. Мережевий номер міститься в першому октеті (1-127), що передбачає 126 мереж по 1.6 мільйонів комп'ютерів в кожній. Стандартна маска підмережі для адреси класу має вигляд 255.0.0.0.

Клас B включає мережі з адресами від 128.0.0.0 до 191.255.0.0. Мережевий номер знаходиться по-перше двох октетах (128.0 – 191.255), що передбачає 16320 мереж з 65024 комп'ютерами в кожній. Стандартна маска підмережі для адреси класу має вигляд 255.255.0.0.

Клас C включає мережі з адресами від 192.0.0.0 до 223.255.255.0. Мережевий номер міститься по-перше трьох октетах (192.0.0 - 223.255.255). Це припускає майже 2 мільйони мереж по 254 комп'ютерів в кожній. Стандартна маска підмережі для адреси класу має вигляд 255.255.255.0.

Класи D включає адреси від 224.0.0.0 до 239.255.255.0. Ці адреси є груповими (multicast). Якщо декільком комп'ютерам в мережі призначена одна і та ж групова адреса, то пакет, адресований на цю адресу, отримають всі комп'ютери. Такі адреси в локальних мережах використовуються рідко і зарезервовані для того часу, коли технічні можливості мережі Internet дозволять організовувати теле- і радіомовлення на групи комп'ютерів.

Класи E і F. Їх адреси потрапляють в діапазон від 240.0.0.0 до 254.0.0.0 є або експериментальними, або збережені для майбутнього використання і не визначають яку-небудь мережу.

У прикладах вище згадувалася "стандартна" маска підмережі. Така маска повністю відповідає класу адреси і може визначатися автоматично, на підставі аналізу діапазону, в якому знаходиться адреса. Здавалося б немає ніякого сенсу визначати маску підмережі вручну і взагалі вводити таке поняття. Проте існують ситуації, коли маска підмережі відрізнятиметься від "стандартної". Допустимо, є мережа класу B (65024 комп'ютери) з IP-адресою 172.16.0.0 і необхідно розбити її на декілька підмереж, для різних філій підприємства. Стандартна маска підмережі для адреси класу B рівна 255.255.0.0 і адреса 172.16.1.0 інтерпретується, як комп'ютер з адресою 1.0 в мережі з адресою 172.16. Проте якщо задати маску підмережі, рівну 255.255.255.0, то ця IP-адреса читатиметься як підмережа 172.16.1, що містить 254 комп'ютери з адресами від 1 до 254. Таким чином, перш ніж вирішити чи є IP адреса адресою конкретного комп'ютера або адресою мережі, необхідно поглянути на маску підмережі, яка може відрізнятися від стандартної. Більш того, маска підмережі може не обов'язково закінчуватися на границі байта. Маска завжди розглядається в двійковому вигляді, де одиниці в октетах відповідають полю адреси мережі, а нулі – полю адреси комп'ютера.

Таблиця 1. Маска підмережі змінної довжини

Крім адрес з класів A,B,C,D, E, F, існує також декілька зарезервованих адрес. IP-адреса в якому всі біти октети адреси комп'ютера рівні 0 відноситься до всієї мережі, а де всі біти октети адреси комп'ютера рівні 1 названий широкомовною (broadcast) адресою. Він відноситься до кожного комп'ютера мережі. Таким чином, 149.76.255.255 - не існуюча адреса комп'ютера, який відноситься до всіх комп'ютерів з мережі 149.76.0.0.

Є ще дві зарезервовані IP-адреси, 0.0.0.0 і 127.0.0.0. Перший названий шлях пакетів за умовчанням (default route), другий - кільцевою (loopback) адресою або посиланням на саме себе. У неіснуючій мережі 127.0.0.0, адреса 127.0.0.1 буде призначений спеціальному інтерфейсу, який діє подібно до закритого кругообігу. Будь-який IP пакет, переданий на цю адресу буде повернений на цей же комп'ютер так, як якби пакет прийшов звідкись з мережі. Це дозволяє тестувати мережеве програмне забезпечення без використання "реальної" мережі.

Також є ряд "сірих" IP-адрес, які зарезервовані для використання тільки в локальних мережах. Пакети з "сірими" адресами не передаються маршрутизаторами Internet. До таких адрес відносяться:

Мережа класу А 10.0.0.0

Мережа класу B від 172.16.0.0 до 172.31.0.0

Мережа класу C від 192.168.0.0 до 192.168.255.0

Тож необхідно вибирати клас мережі в залежності від того, стільки ПК необхідно в неї об’єднати, щоб раціонально використати адресний простір.