ساختار آدرس‌های IPv4 به زبان ساده و کاربردی

""

مقدمه: اهمیت شناخت ساختار IPv4

در دنیای شبکه و اینترنت، هر دستگاه باید یک آدرس منحصربه‌فرد داشته باشد تا بتواند با دیگر دستگاه‌ها و سرورها ارتباط بگیرد. این آدرس معمولاً همان چیزی است که در تنظیمات مودم، کامپیوتر یا گوشی خود با عنوان IP address (مثلاً 192.168.1.1 یا 10.0.0.5) مشاهده می‌کنید.

اما این اعداد چگونه ساخته می‌شوند، چه معنایی دارند، و چرا تنها به شکل خاصی نمایش می‌یابند؟ در این مقاله، با زبان ساده، ساختار و دلیل کاربرد این آدرس‌ها را بررسی می‌کنیم تا مفاهیم شبکه را عمیق‌تر و عملی‌تر بیاموزید.

IPv4 چیست؟ شرح مختصر و کاربردی

Internet Protocol Version 4 یا به اختصار IPv4، متداول‌ترین روش آدرس‌دهی دستگاه‌ها در شبکه‌های امروزی و اینترنت است. این پروتکل، به هر وسیله‌ی متصل به شبکه یک آدرس عددی منحصربه‌فرد اختصاص می‌دهد. این آدرس نقش کلیدی در شناسایی و هدایت بسته‌های اطلاعاتی دارد و مانند «پلاک» برای هر وسیله است.

نمونه ساختار آدرس آی‌پی

مثال: 192.168.1.15

یا 10.0.0.5

ساختمان عددی IPv4: به زبان ساده بازشکافی کنیم

IPv4 ترکیبی از چهار عدد (Octet) است که با نقطه از هم جدا می‌شوند. هر کدام از این اعداد می‌تواند مقداری بین ۰ تا ۲۵۵ داشته باشد.

 192 . 168 .  1 .  15

هر بخش یک مقدار ۸ بیت (octet) است. کل آدرس مجموعاً ۳۲ بیت (bit) است:
۴ عدد × ۸ بیت = ۳۲ بیت

چرا هر بخش بین 0 تا 255 متغیر است؟

اعداد در سیستم دودویی (باینری) نوشته می‌شوند و ظرفیت هر بلوک (octet) دقیقاً ۲ به توان ۸ = 256 مقدار است (۰ تا ۲۵۵).

تبدیل عدد به باینری

مثلاً عدد 192 در بلوک اول معادل 11000000 در مبنای باینری است.

عددباینری
19211000000
16810101000
100000001
1500001111

پس عملاً آدرس IPv4 یک رشته ۳۲ رقمی از ۰ و ۱ است که توسط کامپیوترها تفسیر می‌شود.

کلاس‌های آدرس‌دهی در IPv4 (Classful Address)

در معماری ابتدایی IPv4، آدرس‌ها به پنج کلاس تقسیم شدند تا مدیریت شبکه‌ها آسان‌تر و بهینه‌تر شود.
هر کلاس بازه‌ی مشخص و کاربرد خاصی دارد:

کلاسبازه شروعبازه پایانکاربرد رایجمثال
A1.0.0.0126.255.255.255شبکه‌های بزرگ10.20.30.40
B128.0.0.0191.255.255.255شبکه‌های متوسط172.16.0.1
C192.0.0.0223.255.255.255شبکه‌های کوچک/خانگی192.168.1.5
D224.0.0.0239.255.255.255پخش گروهی (Multicast)224.0.0.1
E240.0.0.0255.255.255.255رزرو شده (تحقیقاتی)250.10.20.30

نکته: اغلب آدرس‌های خانگی و اداری در کلاس C قرار دارند.

بخش‌بندی آدرس IPv4: Network ID و Host ID

یک آدرس IPv4 معمولاً به دودسته اصلی تقسیم می‌شود:

  1. Network ID (معرف شبکه): بخش معرف شبکه بوده و نشان‌دهنده محل یا بخش سازمانی است.
  2. Host ID (معرف میزبان/دستگاه): بخش مخصوص هر وسیله متصل در همان شبکه است.

مثال:
در آدرس 192.168.1.15 و با ساب‌نت 255.255.255.0

  • Network ID: 192.168.1
  • Host ID: 15

ساب‌نت (Subnet Mask) چیست و چه نقشی دارد؟

Subnet Mask تعیین می‌کند که چند بیت از آدرس آی‌پی نمایانگر شبکه (Network) و چند بیت نمایانگر دستگاه‌ها (Host) است.

  • برای کلاس C: ساب‌نت 255.255.255.0
    یعنی سه بلوک اول (24 بیت) معرف شبکه و بلوک آخر (8 بیت) معرف دستگاه است.
  • برای کلاس B: ساب‌نت 255.255.0.0
    یعنی دو بلوک اول (16 بیت) شبکه و دو بلوک بعدی (16 بیت) دستگاه‌ها.

مثال یادگیری

  • ساب‌نت 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 (در باینری)
  • بازه دستگاه‌ها از 192.168.1.1 تا 192.168.1.254 است.
  • آدرس 192.168.1.0 (network address) و 192.168.1.255 (broadcast) رزرو هستند.

آدرس‌های خاص در IPv4

1. آدرس Loopback یا localhost

  • 127.0.0.1
  • برای تست عملکرد کارت شبکه و نرم‌افزارها.
  • هر ارتباط به این آدرس، در واقع به خود همان سیستم ارسال می‌شود.

2. آدرس broadcast

  • آخرین آدرس هر زیرشبکه.
  • پیام ارسالی به این آدرس، به همه‌ی دستگاه‌های همان شبکه فرستاده می‌شود.
  • مثال: 192.168.1.255 در شبکه 192.168.1.X

3. آدرس شبکه (Network Address)

  • اولین آدرس هر زیرشبکه.
  • نشان‌دهنده‌ی خود شبکه است نه دستگاه خاصی.
  • مثال: 192.168.1.0

رنج‌های خصوصی (Private) و عمومی (Public) در IPv4

  • Private IP: فقط در شبکه‌های داخلی (LAN) استفاده می‌شوند و از اینترنت قابل مشاهده نیستند.
    • کلاس A: 10.0.0.0 تا 10.255.255.255
    • کلاس B: 172.16.0.0 تا 172.31.255.255
    • کلاس C: 192.168.0.0 تا 192.168.255.255
  • Public IP: روی اینترنت قابل روئیت هستند و توسط سازمان IANA توزیع می‌شوند.

چرا Private IP داریم؟

برای صرفه‌جویی در مصرف آی‌پی‌های جهانی و همچنین تأمین امنیت داخلی شبکه‌ها.

سوالات متداول (FAQ)

۱. آیا می‌توان دو دستگاه با یک IPv4 در یک شبکه داشت؟

خیر، هر دستگاه باید آی‌پی منحصربه‌فردی داشته باشد؛ در غیراینصورت تداخل ایجاد شده و هر دو به‌درستی کار نمی‌کنند.

۲. تفاوت عملی کلاس A و C برای ما چیست؟

کاربرد عملی برای کاربران عادی ندارد – اکثر مودم‌ها و روترهای خانگی به طور پیش‌فرض از کلاس C استفاده می‌کنند، چون برای شبکه‌های کوچک بهینه‌تر است.

۳. چرا 127.0.0.1 خاص تلقی می‌شود؟

این آدرس برای تست و عیب‌یابی سیستم به کار می‌رود (Loopback/localhost) و هیچ وقت به شبکه دیگر ارسال نمی‌شود.

۴. Broadcast چه کاربردی دارد؟

هرگاه داده‌ای باید به همه دستگاه‌های یک شبکه فرستاده شود (مثلاً پیام اعلام خاموشی)، به آدرس Broadcast آن شبکه ارسال می‌شود.

۵. آیا تعداد آدرس‌های IPv4 کافی است؟

خیر؛ حداکثر ظرفیت IPv4 برابر با ۴٬۲۹۴٬۹۶۷٬۲۹۶ (حدود ۴.۳ میلیارد) است، اما امروز تعداد دستگاه‌ها بسیار بیشتر است. این کمبود موجب تدوین IPv6 شد.

مثال کاربردی و سناریوها

مثال ۱: تنظیم مودم خانگی

فرض کنید مودم شما با آی‌پی اصلی 192.168.1.1 فعال است. هر دستگاه جدید (موبایل، لپ‌تاپ، تلویزیون و…) آی‌پی منحصر‌به‌فرد از این رنج می‌گیرد، مثلاً 192.168.1.20.

مثال ۲: نقش Subnet در تفکیک شبکه

اگر سازمان شما ۲۵۰ نفر پرسنل دارد و هرکدام باید کامپیوتر جداگانه داشته باشد، می‌توانید با یک رنج کلاس C یعنی از 192.168.1.1 تا 192.168.1.254 به همه دستگاه‌ها آی‌پی دهید.

مثال ۳: خلاصه‌ای از نقشه‌ی باینری

آدرس 172.16.4.20 به شکل باینری:

  • 172 = 10101100
  • 16 = 00010000
  • 4 = 00000100
  • 20 = 00010100

پس مجموعاً یک رشته‌ ۳۲ رقمی باینری خواهیم داشت.

نکات پیشرفته و حرفه‌ای در استفاده از IPv4

  • Subnetting: با ساب‌نت‌ماسك‌هایی مانند 255.255.255.192 می‌توان یک رنج بزرگ آی‌پی را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرد (مثلاً برای جدا کردن چند دپارتمان).
  • CIDR notation: روشی فشرده‌تر برای مشخص‌کردن subnet، به شکل 192.168.1.0/24 به کار می‌رود.
  • Reserved addresses: آدرس‌هایی مانند 0.0.0.0 (نمایانگر همه دستگاه‌ها) یا 255.255.255.255 (broadcast سراسری) کاربری خاص دارند.
  • NAT (Network Address Translation): تکنیکی که به دستگاه‌های دارای private IP اجازه می‌دهد از طریق یک IP عمومی با اینترنت ارتباط بگیرند.

فرق IPv4 و IPv6 چیست؟ (نگاهی اجمالی)

  • IPv4: آدرس‌های ۳۲ بیتی، حداکثر ۴.۳ میلیارد دستگاه
  • IPv6: آدرس‌های ۱۲۸ بیتی (۳۴۰ تریلیون تریلیون تریلیون امکان آدرس‌دهی)
  • ساختار نوشتاری IPv6: مثلاً 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

در مقاله بعدی، به جزئیات فنی و کاربردی IPv6، دلایل مهاجرت و تفاوت‌های امنیتی آنها خواهیم پرداخت.

جمع‌بندی کلیدی

  • آدرس IPv4 مانند پلاک خانه برای هر دستگاه ضروری است.
  • ۴ بخش عددی دارد، هر یک بین 0 تا 255.
  • آدرس‌ها به کلاس (A, B, C, D, E) تقسیم شدند.
  • هر آدرس یک قسمت شبکه (Network ID) و یک قسمت دستگاه (Host ID) دارد.
  • ساب‌نت‌ماسك، محدوده‌ی هر بخش از آدرس را مشخص می‌کند.
  • کمبود آدرس‌ها موجب ظهور نسل جدید IPv6 شد.
  • دانستن ساختار آدرس‌دهی برای راه‌اندازی درست هر نوع شبکه حیاتی است.

مطالب بعدی: آموزش عملی IPv6 و تنظیمات پیشرفته شبکه

🔜 در مقاله بعدی به «IPv6» می‌پردازیم: ساختار جدید، مزایا، کاربری‌ها و ترفندهای مهاجرت از IPv4 به IPv6 را یاد می‌گیرید.

محمد وب‌سایت
مطالب مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *