Адресация в протоколе IPv4.

Как правило, хост соединен с сетью единственной линией. Когда протоколу IP хоста необходимо послать дейтаграмму, он пользуется этой линией. Между физической линией и хостом располагается интерфейс. Маршрутизатор принципиально отличается от хоста. Поскольку работа маршрутизатора заключается в получении дейтаграммы по «входной» линии и отправке ее по одной из «выходных» линий, маршрутизатор должен быть присоединен к двум или более линиям. Границы между маршрутизатором и его линиями также называются интерфейсами. Таким образом, у маршрутизатора несколько интерфейсов, по одному для каждой линии. Поскольку отправлять и принимать IP-дейтаграммы может каждый хост и каждый маршрутизатор, протокол IP требует, чтобы у интерфейса каждого хоста и у интерфейса каждого маршрутизатора был собственный IP-адрес. Таким образом, IP-адрес технически ассоциируется с интерфейсом, а не хостом или маршрутизатором, которому принадлежит интерфейс.

Каждый IP-адрес представляет собой 32-разрядное число (четыре байта), поэтому всего может быть 232 IP-адресов. Как правило, эти адреса изображаются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками. Каждое десятичное число соответствует одному байту адреса, например 193.32.216.9. В двоичном виде этот же адрес будет выглядеть так:

У интерфейсов всех хостов и маршрутизаторов в Интернете должны быть уникальные IP-адреса. Поэтому эти адреса не могут выбираться произвольным образом. Часть IP-адреса интерфейса определяется «сетью», с которой он соединен. В данном контексте термин «сеть» не имеет отношения к общей инфраструктуре хостов, маршрутизаторов и линий связи, образующих сеть.

В оригинальной архитектуре адресации Интернета определены четыре класса адресов, как показано на рис. 4.17. Пятый класс адресов, начинающихся с цифр 11110, зарезервирован на будущее. В адресах класса А первые 8 бит идентифицируют сеть, а последние 24 бита обозначают интерфейс в этой сети.

Таким образом, в классе А может существовать до 27 сетей (первый из восьми битов имеет фиксированное нулевое значение), в каждой из которых может быть до 2(24) интерфейсов. Адресное пространство класса В позволяет создать до 2(14) сетей, в каждой из которых может быть до 2(16) интерфейсов. В адресе класса С первые 24 бита используются для идентификации сети, и только 8 бит остаются для идентификатора интерфейса. Адреса класса D зарезервированы для так называемых групповых адресов. Мы обсудим адреса класса D в разделе «Групповая маршрутизация».

Показанные на рисунке четыре класса адресов более не являются частью архитектуры IP-адресации. Требование, чтобы сетевая часть IP-адреса занимала ровно один, два или три байта, оказалось серьезным препятствием на пути быстро растущего числа организаций с сетями небольшого и среднего размера. Сеть класса С (/ 24) может содержать не более 28 – 2 = 254 хостов (два из 28 = 256 адресов зарезервированы для специального использования), чего слишком мало для большинства организаций. Однако сеть класса В (1/16), поддерживающая до 65 534 хостов, слишком велика для небольших компаний. В классической схеме адресации организация со, скажем, 2000 хостами, как правило, приобретала сетевой адрес класса В (/16). В результате адресное пространство класса В использовалось неэффективно, а количество свободных адресов сетей быстро сокращалось. Так, из 65 534 адресов организация с 2000 хостами задействовала лишь 2000, в результате более 63 000 адресов оставались бесполезными, так как не могли использоваться другими организациями.