تتواصل الأجهزة مع بعضها البعض باستخدام الشبكات المختلفة عن طريق عناوين (IP) تحدد كل جهاز وتساعد في نقل الإشارات والمعلومات بينها، وسنتعرف على البروتوكول الأكثر انتشارًا ضمن الشبكات وهو (IPV4).

ما هو (IPV4)؟

(IPV4) هو اختصار لـ( Internet Protocol Version 4)، أي بروتوكول الإنترنت النسخة الرابعة، وهو البروتوكول الأكثر استخداماً في تبادل البيانات بين مختلف أنواع الشبكات، وهو بروتوكول لاسلكي يعمل اعتماداً على تقنية تبادل الحُزم (packet-switched) في طبقات الشبكة (Network layers).
ويؤمّن التواصل بين الأجهزة بشكل منطقي عن طريق إعطائه تعريف مُميّز (Identification) كل جهاز، حيث يوجد الكثير من الطرق لتعريف الأجهزة باستخدام هذا البروتوكول على جميع أنواع الأجهزة بما فيها التعريف اليدوي والأوتوماتيكي وذلك اعتماداً على نوع الشبكة.

تم تعريف IPv4 وتحديده من قِبل (IETF RFC 791). يتم استخدامه في طبقة الارتباط لتبادل الحزم (packet-switched) في طبقات الشبكة السبعة (OSI).

يستخدم IPv4 عناوين 32 بت (Bit) لاتصال (Ethernet) في خمس فئات: A و B و C و D و E. الفئات A و B و C لها طول مختلف. يتم حجز عناوين الفئة D للإرسال (multicast)، بينما يتم حجز عناوين الفئة E للاستخدام المستقبلي.

تحتوي الفئة “A” على () 255.0.0.0 أو / 8 ، و “B” لديها ( subnet mask) 255.255.0.0 أو / 16 ، بينما تحتوي الفئة “C” على (subnet mask) 255.255.255.0 أو / 24. على سبيل المثال ، مع (subnet mask) / 16 ، قد تستخدم الشبكة 192.168.0.0 العنوان ضمن نطاق العناوين من 192.168.0.0 إلى 192.168.255.255.
يمكن للجهاز على الشبكات أخذ أي عنوان من عناوين هذا النطاق، ومع ذلك العنوان 192.168.255.255 محجوز للبث داخل الشبكة. الحد الأقصى لعدد عناوين الأجهزة (Host) التي يمكن لـ IPv4 تعيينها للمستخدمين النهائيين هو 232.

يقدم IPv6 حلاً قياسيًا للتغلب على قيود IPv4. نظرًا لطول عنوانه 128 بت ، يمكنه تحديد ما يصل إلى 2188 عنواناً.

عنوان الـIP

يكون لكل مضيف (Host) “جهاز ضمن الشبكة” عنوان (IP) خاص فريد، ويكون طوله 32 بت(Bit)، ولذلك فهو رقم من بين مجموعة احتمالات يمكن حسابها برفع الرقم 2 للأس 32 فيكون عدد الاحتمالات للأرقام هو (4,294,967,296) احتمال لعنوان الـ(IP) الخاص بالجهاز.
ولكن ليست كل تلك الاحتمالات مُتاحة للاستخدام في شبكة الإنترنت حيث يخصَّص بعضها للاستخدامات الخاصة، مثل تنظيم الشبكة المحلية والعنوان الافتراضي.

شكل عنوان الجهاز في بروتوكول (IPV4)

يتم تمثيل كل جهاز متصل بالشبكة سواء سلكياً أو لا سلكياً بعنوان مُؤلَّف من أربعة أرقام عشرية بين الـ0 والـ255 ويفصل بين هذه الأرقام نقطة(.)، حيث يكون العنوان الأصغر المحتمل هو 0.0.0.0 بينما العنوان الأخير المحتمل 255.255.255.255.

وبما أنَّ كل رقم عشري بين الـ0 والـ255 يتم تمثيله ضمن الحاسب بـ8 بتات أو بايت (Byte) فيكون كما ذكرنا الطول الذي يحتاجه عنوان الـ IP هو 8*4=32 بت.

ولكن يمكن أن يمثيل عنوان الـIP بطرق أخرى وفق للاحتياجات، فمثلاً العنوان 123.45.67.89 يمكن أن يمثل بإحدى الطرق:

مع نقاط:

• بأرقام عشرية: 123.45.67.89
• بأرقام ست عشرية: 0x7B.0x2D.0x43.0x59
• بأرقام ثنائية: 01111011.00101101.01000011.01011001
• بأرقام ثمانية: 0173.0055.0103.0131

بدون نقاط:

• رقم صحيح: 2066563929
• رقم ثنائي: 01111011001011010100001101011001
• رقم ست عشري: 0x7B2D4359
• رقم ثماني: 017355103131
  

الشبكات الفرعية ضمن البروتوكول (IPV4)

إن العنونة في الشبكات الفرعية بشكل أساسي قائمة على مبدأ صنف الشبكة، وعمومًا فإنَّ المجال الذي يمكن توزيع العناوين الفرعية ضمن شبكة يحدد وفق رقم ملحق بعنوان الشبكة ذاتها بعد وضع إشارة / في نهاية العنوان، وهذا الرقم يكون بين 0 و32.
مثلاً ليكن لدينا العنوان بالشكل 12.13.14.0/24، الرقم 24 هنا يدلُّ أن القناع الخاص بالشبكة يملك كحد أقصى 24 بت، بالرغم من أن عنوان الـIP يمكن أن يحوي 32 بت إلَّا أنَّ عنوان الشبكة حدد 24 بت للقناع.
ومن الممكن انطلاقًا من هنا حساب العناوين المتاحة للشبكات الفرعية وهو 32 – 24 = 8 أي لدينا 2 للأس 8 احتمال لعناوين الشبكات الفرعية وهو 256، وأيضاً يمكن للشبكات الفرعية أن تقسم إلى شبكات فرعية أخرى وتعرف مجالاً مختلفًا لعناوين الشبكات فيها.

عناوين (IP) خاصة

• 255.255.255.255/32 للبث المحدود.
• 240.0.0.0/4 عنوان محجوز.
• 203.0.113.0/24 توثيق (TEST-NET-3).
• 198.51.100.0/24 توثيق (TEST-NET-2).
• 192.0.2.0/24 توثيق (TEST-NET-1).
• 198.18.0.0/15 مرجعية.
• 192.175.48.0/24 تفويض مباشر لخدمة AS112
• 192.168.0.0/16 استخدام خاص.
• 192.88.99.0/24 مهمل.
• 0.0.0.0/8 للدلالة على الجهاز نفسه.
• 10.0.0.0/8 استخدام خاص.
• 100.64.0.0/10 مساحة لمشاركة العناوين.
• 127.0.0.0/8 للاسترجاع.

وكما يوجد هنالك العديد من العناوين المحجوزة ضمن بروتوكول (IPV4).

الحل المؤقت

وكحل مؤقت لمشكلة نقص الأرقام تم اللجوء إلى الاعتماد على مشاركة استخدام أرقام الإنترنت العامة من قبل عدد كبير من المستخدمين بتقنية الـ(Network Address Translation) والمعروفة في الأوساط التقنية باختصارها الإنجليزي (NAT).
ودون الدخول في التفاصيل نضرب لكم مثال حتى لتتضح الصورة:

يقوم مزود الخدمة بشراء عدد محدد من الآيبيات لنقل مثلا 10000 آي بي، لكنه يقوم بتوزيع هذه العناوين على عملائه والبالغ عددهم 100000 عميل (يعني 10 أضعاف والنسبة تزيد أو تنقص حسب المزود)، بحيث عندما يتَّصل العميل يتم إعطاؤه رقم IP، وعندما يفصل يتم إعطاء نفس الرقم لعميل آخر، وفي حالة عودة العميل الأول للاتصال يتم إعطاؤه رقم آخرIP، وهكذا..

بمعنى أن ال IP لا يكون ثابتا بل متغيرا، وتلجأ الشركات لذلك؛ لأنه لا يتصور أن يكون كل العملاء متصلين بنفس الوقت، وفي حالة اتصال عدد من العملاء أكثر من عدد ال IP الموجود لدى الشركة ستحصل المشاكل.

من جهة أخرى،
لو كان لديك في العمل خط إنترنت واحد، فالمودم سوف يأخذ رقم IP، لكن ماذا يحدث عندما يتم توصيل الإنترنت إلى الشبكة الداخلية في العمل والتي يوجد عليها 100 جهاز.
هل كل جهاز سوف يحصل على IP فريد من مزود الخدمة، لو حصل ذلك لفلس مزود الخدمة فورا
ولكن الذي يحدث أنه يتم توزيع IP داخلي (وهمي) ولا علاقة له ب IP الإنترنت.

وهذه التقنية (NAT) مع قصورها إلا أنها ساهمت في زيادة مدة الاعتماد على (IPv4) وإلا لكانت قد انتهت، ورغم جوانب قصورها في كثير من التطبيقات الخاصة بالإنترنت مثل الاتصال المرئي من خلال الإنترنت أو بعض المواقع التي لا تسمح بدخول عدة مستخدمين برقم إنترنت عام واحد، إلَّا أنها هي من أطالت بعمر استخدام البروتوكول الرابع لأرقام الإنترنت.

الانتقال من (IPv4) إلى (IPv6) ضرورة

بحسب آخر تقرير صادر من الجمعية الخاصة ببروتوكول الإنترنت السادس، قاربت أرقام الإنترنت من نوعية البروتوكول الرابع (IPv4) على الانتهاء حيث لم يتبق منها إلى11 % غير مستخدم حتى الآن.

بعدها لا يمكن الحصول على (IP) من البروتوكول الرابع، ويصبح الانتقال إلى (IPv6) ضرورة مؤكدة، وإلا ستتعطل مصالح كثير من الشركات ومزودي الخدمة (ISP) وغيرهم.

ما هو البروتوكول السادس (IPv6)؟

بروتوكول الإنترنت الإصدار السّادس (Internet Protocol Version 6) هو تطوير لبروتوكول الإنترنت الإصدار الرّابع (IPv4).

(IPv6) يستخدم 128 بت في ثمان خانات، وهي تكفي وتُعطي أرقاماً خيالية من العناوين وذلك لتفادي مشكلة (IPv4).

وهي أيضا تستخدم الحروف والأرقام معاً وليس الأرقام فقط، أي تستخدم الأرقام بالنظام الست عشري وليس العشري والمكوَّنة من 16 حرف ورقم، وهي كالتالي : ( 0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.A.B.C.D.E.F).

وهذه أمثلة على عنوان نظام IPv6
مثال: FE80:0:0:0:2AA:FF:FD9A:4CA3