На протоколе IPv4 (RFC-791) в данный момент основан Интернет почти полностью, т.к. IPv4 является основной частью стека TCP/IP.
Этот протокол занимается маршрутизацией в сетях, т.е. он направляет пакет по пути от отправителя до получателя. IP-протокол посылает данные дейтограммами. Каждая такая дейтаграмма, кроме передаваемых данных, содержит в себе и заголовок.
Обычно заголовок содержит 20 октетов, т.е. имеет длину 20 байт, но эта длинна может варьироваться, что отнюдь не упрощает процесс передачи данных.
Наиболее интересными для нас по данной теме полями заголовка являются поля IP-адресов (адрес отправителя и получателя), поле тип сервиса (изначально неиспользовавшееся, а теперь устаревшее) и поле протокол (определяющее структуру поля "данные", т.е. в соответствии с каким протоколом они кодировались).
Итак, перечислим общие недостатки протокола IPv4:
дефицит адресного пространства - количество различных устройств, подключаемых к сети Internet, растет экспоненциально, размер адресного пространства 232 быстро истощается;
слабая расширяемость протокола - недостаточный размер заголовка IPv4, не позволяющий разместить требуемое количество дополнительных параметров в нем;
проблема безопасности коммуникаций - не предусмотрено каких-либо средств для разграничения доступа к информации, размещенной в сети.
отсутствие поддержки качества обслуживания - не поддерживается размещение информации о пропускной способности, задержках, требуемой для нормальной работы некоторых сетевых приложений;
проблемы, связанные с механизмом фрагментации - не определяется размер максимального блока передачи данных по каждому конкретному пути;
отсутствие механизма автоматической конфигурации адресов;
проблема перенумерации машин.
Поля IP-адресов содержат IP-адреса отправителя и получателя. В IPv4 IP-адрес состоит из 4 байт и часто представляется в виде 4 чисел, размером 1 байт, разделяемые точками, что даёт чуть больше 4 миллиардов различных адресов. В такой схеме каждый компьютер в Интернет имеет свой уникальный адрес.
Использование масок в IP-адресации
Традиционная схема деления IP-адреса на номер сети и номер узла основана на понятии класса, который определяется значениями нескольких первых бит адреса. Именно потому, что первый байт адреса 185.23.44.206 попадает в диапазон 128-191, мы можем сказать, что этот адрес относится к классу В, а значит, номером сети являются первые два байта, дополненные двумя нулевыми байтами — 185.23.0.0, а номером узла — 0.0.44.206.
А что если использовать какой-либо другой признак, с помощью которого можно было бы более гибко устанавливать границу между номером сети и номером узла? В качестве такого признака сейчас получили широкое распространение маски. Маска — это число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность. Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:
класс А - 11111111. 00000000. 00000000. 00000000 (255.0.0.0);
класс В - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
класс С-11111111.11111111.11111111.00000000(255.255.255.0).
Для записи масок используются и другие форматы, например, удобно интерпретировать значение маски, записанной в шеанадцатеричном коде: FF.FF.00.00 - маска для адресов класса В. Часто встречается и такое обозначение 185.23.44,206/16 - эта запись говорит о том, что маска для этого адреса содержит 16 единиц или что в указанном IP-адресе под номер сети отведено 16 двоичных разрядов.
Снабжая каждый IP-адрес маской, можно отказаться от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации. Например, если рассмотренный выше адрес 185.23.44.206 ассоциировать с маской 255.255.255.0, то номером сети будет 185.23.44.0, а не 185.23.0.0, как это определено системой классов.
В масках количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8, чтобы повторять деление адреса на байты. Пусть, например, для IP-адреса 129.64.134.5 указана маска 255.255.128.0, то есть в двоичном виде:
IP-адрес 129.64.134.5 - 10000001. 01000000.10000110. 00000101
Маска 255.255.128.0- 11111111.11111111.10000000.00000000
Если игнорировать маску, то в соответствии с системой классов адрес 129.64.134.5 относится к классу В, а значит, номером сети являются первые 2 байта — 129.64.0.0, а номером узла — 0.0.134.5.
