Как устроены IPv4-адреса и что такое классы адресов

Префикс определяет размер блока адресов. CIDR позволяет делить пространство точнее, чем прежние фиксированные классы адресов.

Вы настраиваете офисную сеть и видите в примере 192.0.2.0/24. Кто-то называет её «сетью класса C». Какая часть записи на самом деле указывает её размер? Сегодня практически полезный ответ — длина префикса: /24. Старое обозначение класса даёт исторический контекст, но не заменяет чтение конфигурации.

Приведённые ниже адреса взяты из диапазона, зарезервированного для документации. Они иллюстрируют расчёты, а не публичную сеть, которую следует разворачивать.

Четыре числа представляют один 32-битный адрес

В IPv4 32 двоичных разряда записываются в виде четырёх десятичных чисел, разделённых точками. Каждая группа представляет восемь бит и принимает значения от 0 до 255. Точки разделяют группы; сами по себе они не указывают, где заканчивается сетевой префикс.

Эту границу задаёт длина префикса. В 192.0.2.0/24 первые 24 бита фиксированы, а восемь остаются для адресов внутри блока. Восемь изменяемых бит дают 256 комбинаций — от 192.0.2.0 до 192.0.2.255. Эквивалентная маска — 255.255.255.0.

Меньшее число в длине префикса означает больший блок

Поначалу такая запись может казаться нелогичной. Чем длиннее фиксированный префикс, тем меньше изменяемых бит остаётся. Блок /25 содержит 128 адресов; /24 — 256; /22 — 1 024.

Наш пример /24 можно разделить на две половины с правильными границами: 192.0.2.0/25 и 192.0.2.128/25. У каждой половины свой префикс. Это разделение меняет группировку адресов, а не длину отдельного IPv4-адреса.

В обычной широковещательной подсети адрес сети и широковещательный адрес не назначают обычным узлам, поэтому в /24 остаётся 254 адреса. Не превращайте «вычесть два» в универсальное правило: соединения «точка — точка» могут использовать /31, где оба адреса обозначают конечные узлы.

Что представляли собой классы A, B и C?

Ранняя классовая адресация использовала фиксированное деление. У класса A сетевой префикс занимал восемь бит, у класса B — шестнадцать, у класса C — двадцать четыре. Первые биты адреса определяли его класс. Поэтому доступные размеры блоков различались слишком сильно: организации могло требоваться больше адресов, чем давал один размер блока, но гораздо меньше, чем следующий по величине.

Исторический диапазон класса D предназначен для многоадресной рассылки — отправки трафика группе получателей. Исторический диапазон класса E — зарезервированное пространство, а не ещё один обычный пул для узлов компаний. Реестр адресного пространства IANA содержит сведения о специальных диапазонах и их статусе.

Почему современные сети используют CIDR

Бесклассовая междоменная маршрутизация, или CIDR, задаёт префикс явно, вместо того чтобы выводить фиксированный размер из класса адреса. Она позволяет при планировании использовать блоки разного размера, а при маршрутизации — агрегировать совместимые блоки с подходящими границами. Спецификация CIDR описывает модель назначения адресов и агрегации.

Агрегация не даёт права объединять несвязанные адреса в произвольный более крупный маршрут. Блоки должны укладываться в охватывающий префикс, а схема маршрутизации должна действительно обеспечивать достижимость его адресатов. Одной аккуратной таблицы недостаточно, чтобы получить работающий путь.

Три вопроса перед изменением сети

• Какой префикс настроен? Посмотрите на маску или длину префикса, а не пытайтесь угадать по первому числу.
• Какие адреса назначены, зарезервированы или всё ещё используются? Проверьте и работающую сеть, и записи об адресах.
• Что ещё зависит от этого диапазона? Внимания могут потребовать маршруты, правила межсетевых экранов, DNS и удалённые подключения.

Введение в управление адресами объясняет, как поддерживать полезность этих записей. Префикс описывает техническую группировку. Сам по себе он не определяет юридического владельца и не даёт реестру политической власти над использующими его сетями.

Почему арифметика не разрешает более широкий спор

CIDR позволяет гибче использовать существующее 32-битное пространство, но не делает его бесконечным. Однако и конечное количество адресов само по себе не говорит оператору, какие адреса доступны и какие вложения оправданны.

В Заметке 45 Лу Хэн оспаривает использование дефицита адресов как оправдания институционального контроля, осуществляемого по усмотрению соответствующих организаций. Понимание того, что на самом деле делают адрес и префикс, помогает читателям оценить этот аргумент, не смешивая техническую задачу координации с властью над всеми, кто от неё зависит.