ما هو عنوان IP؟

لكل جهاز على الشبكة معرّف فريد. وكما تكتب عنواناً على رسالة لإرسالها بالبريد، تستخدم الحواسيب هذا المعرّف الفريد لإرسال البيانات إلى حواسيب بعينها على الشبكة. ومعظم الشبكات اليوم، بما فيها جميع الحواسيب على الإنترنت، تستخدم بروتوكول TCP/IP معياراً للاتصال عبر الشبكة. وفي بروتوكول TCP/IP، يُسمّى المعرّف الفريد للحاسوب عنوان IP الخاص به.

هناك معياران لعناوين IP: الإصدار الرابع (IPv4) والإصدار السادس (IPv6). وجميع الحواسيب التي تملك عناوين IP لديها عنوان IPv4، وكثير منها بدأ يستخدم نظام عناوين IPv6 الجديد أيضاً. وإليك ما يعنيه هذان النوعان:

• يستخدم IPv4 اثنين وثلاثين بت ثنائياً لتكوين عنوان فريد واحد على الشبكة. ويُكتب عنوان IPv4 على هيئة أربعة أرقام تفصل بينها نقاط، وكل رقم هو التمثيل العشري لرقم ثنائي من ثماني خانات يُسمّى «ثمانية» (octet). مثال: 216.27.61.137
• يستخدم IPv6 مئة وثمانية وعشرين بت ثنائياً لتكوين عنوان فريد واحد على الشبكة. ويُكتب عنوان IPv6 على هيئة ثماني مجموعات من الأرقام الست عشرية تفصل بينها النقطتان الرأسيتان، مثل 2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652. وغالباً ما تُحذف مجموعات الأصفار الكاملة اختصاراً، مع ترك فاصل من النقطتين للدلالة على الفجوة (كما في 2001:cdba::3257:9652).

في بدايات العنونة بـ IPv4، لم يكن الإنترنت تلك الظاهرة التجارية الضخمة التي نعرفها اليوم، وكانت معظم الشبكات خاصة ومنعزلة عن غيرها حول العالم. ولمّا انفجر الإنترنت، أثار الاكتفاء بـ 32 بت لتعريف عنوان فريد مخاوفَ من نفاد عناوين IP. فتحت IPv4 هناك 2^32 تركيبة ممكنة، أي ما يقارب 4.3 مليار عنوان فريد. أما IPv6 فرفع الرقم إلى 2^128 عنواناً ممكناً، وهو ما بدّد تلك المخاوف. وسنلقي لاحقاً نظرة أقرب على كيفية قراءة عنوان IPv4 أو IPv6 الخاص بحاسوبك.

فكيف يحصل حاسوبك على عنوان IP؟ يمكن أن يكون العنوان ديناميكياً أو ثابتاً. العنوان الثابت هو ما تضبطه بنفسك عبر تعديل إعدادات الشبكة في حاسوبك، وهذا النوع نادر وقد يسبّب مشكلات شبكية إن استخدمته دون فهم جيد لـ TCP/IP. أما العناوين الديناميكية فهي الأكثر شيوعاً، ويمنحها بروتوكول التهيئة الديناميكية للمضيفين (DHCP)، وهو خدمة تعمل على الشبكة. وعادةً ما يعمل DHCP على أجهزة شبكية مثل الموجّهات أو على خوادم DHCP مخصّصة.

تُمنح عناوين IP الديناميكية وفق نظام إيجار، أي أن العنوان يبقى فعّالاً لمدة محدودة فقط. وعند انتهاء المدة، يطلب الحاسوب تجديدها تلقائياً. وأحياناً يعني ذلك حصوله على عنوان IP جديد، خصوصاً إن كان قد فُصل عن الشبكة بين فترتي الإيجار. وهذه العملية تمرّ عادةً دون أن يلحظها المستخدم، إلا إذا نبّه الحاسوب إلى وجود تعارض في عناوين IP على الشبكة (حاسوبان بالعنوان نفسه). وتعارض العناوين نادر، وتقنيات اليوم تعالج المشكلة تلقائياً في الغالب.

فئات IP

قرأت آنفاً أن عناوين IPv4 تمثّل أربعة أرقام ثنائية من ثماني خانات. وهذا يعني أن كل رقم يمكن أن يتراوح من 00000000 إلى 11111111 بالنظام الثنائي، أي من 0 إلى 255 بالنظام العشري. أي أن المدى هو من 0.0.0.0 إلى 255.255.255.255. غير أن بعض الأرقام في هذا المدى محجوزة لأغراض محدّدة في شبكات TCP/IP، وتعترف بهذه الحجوزات الجهةُ المسؤولة عن العنونة في TCP/IP، وهي هيئة أرقام الإنترنت المخصّصة (IANA). وفيما يلي أربع حجوزات محدّدة:

• 0.0.0.0 — يمثّل الشبكة الافتراضية، وهي المفهوم المجرّد لمجرّد الاتصال بشبكة TCP/IP.
• 255.255.255.255 — عنوان محجوز لعمليات البث الشبكي، أي الرسائل التي ينبغي أن تصل إلى جميع الحواسيب على الشبكة.
• 127.0.0.1 — يُسمّى عنوان الاسترجاع، وهو الطريقة التي يعرّف بها حاسوبك نفسه، سواء كان لديه عنوان IP مخصّص أم لا.
• من 169.254.0.1 إلى 169.254.255.254 — نطاق العنونة التلقائية الخاصة (APIPA)، وتُمنح هذه العناوين تلقائياً حين يعجز الحاسوب عن الحصول على عنوان من خادم DHCP.

أما بقية حجوزات عناوين IP فهي لفئات الشبكات الفرعية. والشبكة الفرعية هي شبكة أصغر من الحواسيب متصلة بشبكة أكبر عبر موجّه. ويمكن أن يكون للشبكة الفرعية نظام عناوين خاص بها، بحيث تتواصل الحواسيب داخلها بسرعة دون إرسال البيانات عبر الشبكة الأكبر. ويُهيّأ الموجّه في شبكة TCP/IP، بما في ذلك الإنترنت، للتعرّف على شبكة فرعية أو أكثر وتوجيه حركة البيانات وفقاً لذلك. وفيما يلي عناوين IP المحجوزة للشبكات الفرعية:

• من 10.0.0.0 إلى 10.255.255.255 — يقع ضمن مدى الفئة A الممتد من 1.0.0.0 إلى 127.0.0.0، حيث البت الأول هو 0.
• من 172.16.0.0 إلى 172.31.255.255 — يقع ضمن مدى الفئة B الممتد من 128.0.0.0 إلى 191.255.0.0، حيث البتان الأولان هما 10.
• من 192.168.0.0 إلى 192.168.255.255 — يقع ضمن مدى الفئة C الممتد من 192.0.0.0 إلى 223.255.255.0، حيث البتات الثلاث الأولى هي 110.
• البث المتعدد (كان يُسمّى سابقاً الفئة D) — البتات الأربع الأولى في العنوان هي 1110، والعناوين تمتد من 224.0.0.0 إلى 239.255.255.255.
• محجوز للاستخدام المستقبلي/التجريبي (كان يُسمّى سابقاً الفئة E) — العناوين من 240.0.0.0 إلى 254.255.255.254.

والثلاثة الأولى (ضمن الفئات A وB وC) هي الأكثر استخداماً في إنشاء الشبكات الفرعية. وسنرى لاحقاً كيف تستخدم الشبكة الفرعية هذه العناوين. وقد حدّدت IANA استخدامات معيّنة لعناوين البث المتعدد في وثيقة فريق مهام هندسة الإنترنت (IETF) رقم RFC 5771. غير أنها لم تحدّد غرضاً أو خطة مستقبلية لعناوين الفئة E منذ أن حجزت هذه الكتلة في وثيقتها RFC 1112 الصادرة عام 1989. وقبل ظهور IPv6، دار جدل واسع على الإنترنت حول ما إذا كان ينبغي لـ IANA أن تفرج عن الفئة E للاستخدام العام.

عناوين الإنترنت والشبكات الفرعية

فيما يلي مثال على عنوان IP لشبكة فرعية قد يكون على حاسوبك في المنزل إذا كنت تستخدم موجّهاً (لاسلكياً أو سلكياً) بين اتصال مزوّد الخدمة وحاسوبك:

• عنوان IP: 192.168.1.102
• قناع الشبكة الفرعية: 255.255.255.0
• أربعة وعشرون بت (ثلاث ثمانيات) محجوزة لهوية الشبكة
• ثمانية بتات (ثمانية واحدة) محجوزة للعقد
• هوية الشبكة الفرعية بحسب القناع (أول عنوان): 192.168.1.0
• عنوان البث المحجوز للشبكة الفرعية (آخر عنوان): 192.168.1.255
• أمثلة على عناوين ضمن الشبكة نفسها: 192.168.1.1، 192.168.1.103
• أمثلة على عناوين خارج الشبكة نفسها: 192.168.2.1، 192.168.2.103

وإلى جانب حجز عناوين IP، تتولّى IANA أيضاً تخصيص كتل من عناوين IP لجهات معيّنة، تجارية أو حكومية في الغالب. وقد يكون مزوّد خدمة الإنترنت (ISP) الخاص بك إحدى هذه الجهات، أو جزءاً من كتلة أكبر تخضع لإحداها. ولكي تتصل بالإنترنت، سيمنحك مزوّد الخدمة أحد هذه العناوين. ويمكنك الاطلاع على القائمة الكاملة لتخصيصات IANA وحجوزاتها لعناوين IPv4 هنا.

إذا كنت تصل حاسوباً واحداً فقط بالإنترنت، فبإمكان ذلك الحاسوب استخدام العنوان الذي يمنحه مزوّد الخدمة. غير أن كثيراً من المنازل اليوم تستخدم موجّهات لتقاسم اتصال إنترنت واحد بين عدة حواسيب. وقد شاعت الموجّهات اللاسلكية خصوصاً في السنوات الأخيرة، إذ تغني عن مدّ كابلات الشبكة بين الغرف.

وإذا استخدمت موجّهاً لتقاسم اتصال الإنترنت، فإن الموجّه هو من يتلقّى عنوان IP مباشرةً من مزوّد الخدمة، ثم ينشئ شبكة فرعية ويديرها لجميع الحواسيب المتصلة به. وإذا كان عنوان حاسوبك يقع ضمن أحد نطاقات الشبكات الفرعية المحجوزة المذكورة آنفاً، فأنت تمرّ عبر موجّه لا عبر اتصال مباشر بالإنترنت.

تتكوّن عناوين IP في الشبكة الفرعية من جزأين: الشبكة والعقدة. الجزء الخاص بالشبكة يحدّد الشبكة الفرعية نفسها، أما العقدة — وتُسمّى أيضاً المضيف — فهي قطعة عتاد بعينها متصلة بالشبكة وتحتاج إلى عنوان فريد. ويعرف كل حاسوب كيف يفصل بين جزأي عنوان IP باستخدام قناع الشبكة الفرعية. ويشبه القناع عنوان IP إلى حدٍّ ما، لكنه في الحقيقة مجرّد مرشِّح يُستخدم لتحديد أي جزء من عنوان IP يخصّ الشبكة وأيّه يخصّ العقدة.

يتألف قناع الشبكة الفرعية من سلسلة من بتات الآحاد تليها سلسلة من بتات الأصفار. وتشير بتات الآحاد إلى تلك التي ينبغي أن تُقنّع بتات الشبكة في عنوان IP، فلا يظهر إلا ما يحدّد عقدة فريدة على تلك الشبكة. وفي معيار IPv4، تتكوّن أشيع الأقنعة من ثمانيات كاملة من الآحاد والأصفار كما يلي:

• 255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000 = ثمانية بتات للشبكات، و24 بت للعقد
• 255.255.0.0 = 11111111.11111111.00000000.00000000 = 16 بت للشبكات، و16 بت للعقد
• 255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000 = 24 بت للشبكات، وثمانية بتات للعقد

ومن يبنون الشبكات الكبيرة يحدّدون القناع الأنسب بناءً على عدد الشبكات الفرعية أو العقد المطلوبة. فلزيادة عدد الشبكات الفرعية، خصّص بتات أكثر للشبكة؛ ولزيادة عدد العقد في كل شبكة فرعية، خصّص بتات أكثر للعقد. وقد يعني ذلك استخدام قيم أقنعة غير قياسية. فمثلاً، إن أردت استخدام 10 بتات للشبكات و22 للعقد، فسيتطلّب ذلك وضع 11000000 في الثمانية الثانية، فتكون قيمة القناع 255.192.0.0.

وثمة أمر مهم آخر بشأن عناوين IP في الشبكة الفرعية: العنوانان الأول والأخير محجوزان. فالعنوان الأول يحدّد الشبكة الفرعية نفسها، والأخير يحدّد عنوان البث للأنظمة الموجودة عليها.