Старший байт IP-адреса применялся раньше для идентификации номера сети. Отсюда следовало, что максимальное количество IP-сетей равно 255 (с учетом того, что комбинацию «все единицы» для нумерации использовать нельзя). Для преодоления такого ограничения по адресному пространству был разработан простой, но эффективный метод деления на сети. Старший байт IP-адреса больше не нумерует сети; вместо этого старшие биты старшего байта IP-адреса определяют класс адреса в сети Интернет. Класс IP-адреса означает, сколько байтов в адресе служат для идентификации сети.

Таблица 2.2

Классы IP-адресов

Сети класса А

Как видно из табл. 2.2, биты класса и номера этой сети занимают максиму один байт, оставляя три для нумерации принадлежащих ей компьютеров:

Принадлежность классу А определена одним старшим битом, поэтому для нумерации сетей класса А остается семь бит. Это значит, что максимальное количество сетей класса А в Интернет составляет 127 (а не 128, так как значение «все нули» зарезервировано). Поскольку сети класса А содержат 24 бита для нумерации компьютеров, теоретически адресное пространство позволяет адресовать 16 777 216 из них. Реально, адреса класса А используются тем небольшим количеством сетей, в состав которых входит более 65 536 компьютеров.

Сети класса В

Сети класса В используют два байта для класса и номера сети, остальные 16 битов доступны для нумерации компьютеров.

Два старших байта за вычетом двух битов, определяющих класс, то есть 14 битов, задают адресное пространство сети класса В. Таким образом, теоретически в Интернет могут входить 16 384 сети класса В. Шестнадцать доступных для номера компьютера битов теоретически позволяют адресовать 65 536 сетевых компьютеров. Для сетей с большим количеством компьютеров требуется выделять сеть класса А. Сеть класса В выделяется, если количество компьютеров на ней превышает 256 штук.

Сети класса С

У сети класса С поля класса и номера сети умещаются в три байта. Таким образом, для нумерации компьютеров остается только 8 битов.

После вычитания трех битов класса сети для их нумерации остается 21 бит. В результате в Интернет теоретически может входить до 2 097 152 сетей класса С. Поскольку максимальное количество компьютеров в сети класса С не может превышать 256, правила распределения адресов сетей Интернет отводят сети данного класса, если количество компьютеров в них не превышает 256. Другими словами, класс С предназначен для небольших сетей.

Сети классов D и Е

Класс D предназначается для групповой передачи. Адрес групповой передачи представляет группу компьютеров на Интернет и используется, чтобы передать сообщение более чем одному компьютеру. InterNIC зарезервировал адреса класса Е для использования в будущем. Еще не известно точно, но предполагается, что это будет широковещательная (broadcasting) или групповая передача (multicasting). Вряд ли адреса класса Е будут когда-либо присваиваться одиночным сетевым компьютерам. Скорее всего до этого момента InterNIC выработает новый алгоритм адресации вместе с новой схемой обработки адресов.

Присвоение IP-адреса

Количество возможных сетевых адресов ограничено 3,7 миллиардами IP-адресов. Распределением адресов занимается Информационный центр Интернет (InterNIC). Он же следит, чтобы адрес не выдавался повторно. Адреса сетевых интерфейсов присваиваются администраторами внутри самостоятельных сетей. Класс A InterNIC присваивает большим сетям (количество компьютеров превышает 65 536), сетям среднего размера (от 256 до 65 536 компьютеров) присваивается класс В, а малым сетям, в которых меньше 256 компьютеров, присваивается класс С.

Адресное пространство, отведенное отдельной сети, используется наиболее удобным для администратора образом. В целях увеличения эффективности одна сеть может разделяться на несколько подсетей путем деления адресного пространства. Рассмотрим сеть класса В. Администратору такой сети отведено 16 битов для нумерации компьютеров. 16 битов — это два байта, один из которых можно использовать для нумерации подсетей, а второй — для нумерации компьютеров.

Теоретически, сетевой администратор может разделить сеть на 256 подсетей, к каждой из которых могут подключиться 256 компьютеров. Такая схема позволит вместо одной большой физической сети иметь множество меньшего размера. Любой внешний по отношению к сети компьютер ничего не знает о том, как организовано деление, и все равно будет слать данные по определенному адресу формата Интернет. То есть концепция деления на подсети работает только внутри самой сети.

Групповая передача

Сетевые адреса делятся на три категории: обычные, групповые и широковещательные. Адреса классов А, В и С относятся к обычным, так как служат для обращения к одиночному сетевому компьютеру. Указывая широковещательный адрес, данные маршрутизируются сразу ко всем компьютерам в сети.

Групповой адрес обозначает определенную группу сетевых компьютеров. Компьютеры такой группы могут принадлежать разным сетям. Группа может состоять из неограниченного количества компьютеров. Принадлежность определенного компьютера к группе является динамической, то есть он может присоединяться или выходить из состава группы по своему усмотрению. Информация должна попадать одновременно к группе компьютеров, но необязательно к каждому. Хосты и маршрутизаторы группового вещания используют «протокол групповых сообщений Интернет» (IGMP). Комиссия по присвоению номеров Интернет (The Internet Assigned Number Authority, IANA) назначила набор официально известных групповых адресов. Официально известные групповые адреса представляют постоянно существующую группу сетевых компьютеров. Термин «постоянно» относится не к составу этой группы, а исключительно к присвоенным адресам.