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IPv4 -Klassen: Was sind sie und wie werden sie verwendet?

durch: Hostwinds Team  /  Kann 23, 2024


Was ist eine IP-Adresse?

Eine IP -Adresse, die für die Internet -Protokolladresse kurz ist, ist eine eindeutige Kennung, die einem Gerät zugewiesen ist, das mit einem Netzwerk verbunden ist.Betrachten Sie es als ein numerisches Etikett, mit dem Computer, Server, Smartphones und andere Geräte in einem Netzwerk einander lokalisiert und miteinander kommunizieren können.Diese Adressen stellen sicher, dass Daten, die über das Internet gesendet werden, das richtige Ziel erreichen.

IPv4 ist das ursprüngliche Netzwerkadresssystem aus dem Jahr 1983. Trotz der schrittweise Übergang zu IPv6, IPv4 bleibt heute der Standard für die meisten Internet- und Netzwerkkommunikation.

IPv4 -Adressformat

IPv4 -Adressen basieren auf dem binären System, das aus 32 binären Ziffern (Bits) besteht.Jede IPv4-Adresse ist eine 32-Bit-Zahl, die in vier als Oktetten oder Bytes bezeichnete Segmente unterteilt ist.Jedes Oktett enthält 8 Bit, die die vollständige 32-Bit-Adresse ausmachen.Der Begriff "Oktett" ergibt sich aus der Tatsache, dass jede Gruppe genau 8 Bit enthält.In ihrer menschlich lesbaren Form sind diese Oktetten durch Perioden getrennt, ein Format, das als gepunktete Dezimalnotation bezeichnet wird.

Jedes Oktett kann einen Dezimalwert von 0 bis 255 haben, der aus der Tatsache abgeleitet ist, dass eine 8-Bit-Binärzahl 256 verschiedene Werte darstellen kann (8^2 = 256).

Eine Beispiel -IPv4 -Adresse könnte so aussehen: 192.168. 43. 241

Binäre Darstellung

Obwohl IPv4 -Adressen normalerweise in Dezimalform für die menschliche Lesbarkeit beobachtet werden, werden sie in binärer Form durch Computer verarbeitet.Jedes Oktett wird in eine 8-Bit-Binärzahl umgewandelt.Zum Beispiel sieht die Adresse von 192.168.1.1 in Binärdatoren so aus:

  • 192: 11000000

  • 168: 10101000

  • 43: 00101011

  • 241: 1111001

Also, 192.168.43. 241 in Binary ist: 11000000.10101000.00101011. 1111001

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Bedeutung jedes Bits

Bei der Unterbrechung enthält jedes Bit in einer IPv4 -Adresse Informationen, mit denen das Netzwerk und das spezifische Gerät in diesem Netzwerk identifiziert werden können, sowie Routing -Entscheidungen durchführen und das Subnetz für die Netzwerkverwaltung aktivieren können.

Netzwerk und Host: Die Bits werden verwendet, um den Netzwerkteil und den Host -Teil der Adresse zu bestimmen.Abhängig von der Subnetzmaske stellen einige Bits das Netzwerk dar und die verbleibenden Bits repräsentieren den Host in diesem Netzwerk.

Routing: Router verwenden die binäre Form von IP -Adressen, um Routing -Entscheidungen zu treffen.Der Netzwerkabschnitt unterstützt das Zielnetzwerk, während der Host -Teil das spezifische Gerät in diesem Netzwerk identifiziert.

Subnetze: Die binäre Darstellung ermöglicht die Erstellung von Subnetzen.Durch die Manipulation von Bits (unter Verwendung von Subnetzmasken) können große Netzwerke in kleinere, überschaubare Subnetzwerke unterteilt werden.

IPv4 -Adresskurse

IPv4 -Adressen sind in 5 Klassen (a, b, c, d, e) unterteilt.Jede Klasse ist so konzipiert, dass sie unterschiedliche Netzwerke mit unterschiedlichen Größe angehen, bestimmte Unternehmen berücksichtigen und den Routing -Prozess letztendlich durch einen strukturierten Adresszuweisungs- und -verwaltungsansatz vereinfachen.

Klasse a

Verwendung: IP -Adressen der Klasse A werden in der Regel von sehr großen Organisationen aufgrund ihres umfangreichen Adressraums verwendet.Beispiele umfassen große Unternehmen und staatliche Unternehmen, die eine beträchtliche Anzahl von IP -Adressen benötigen, um ein umfangreiches Netzwerk aufzunehmen.

IP-Bereich: 1.0.0.0 bis 127.0.0.0

Standard -Subnetzmaske: 255.0.0.0

  • Diese Subnetzmaske zeigt an, dass die ersten 8 Bits (1 Byte) der Adresse für den Netzwerkabschnitt verwendet werden, während die verbleibenden 24 (3 Bytes) Bits für den Host -Teil verwendet werden.

Hosts pro Netzwerk: 16,777,214

Netzwerke: 128

  • Nur 126 sind verfügbar, da zwei Netzwerke für bestimmte Fälle reserviert sind.

Klasse b

Verwendung: Die IP-Adressen der Klasse B werden häufig von mittelgroßen bis großen Organisationen wie Bildungseinrichtungen, mittelständischen Unternehmen und regionalen Internetdienstanbietern (ISPs) verwendet.Diese Unternehmen profitieren von dem wesentlichen Adressraum der Adressen der Klasse B, sodass sie eine beträchtliche Anzahl von Geräten unterstützen und gleichzeitig eine effiziente Netzwerkleistung beibehalten können.

IP-Bereich: 128.0.0.0 bis 191.255.0.0

Standard -Subnetzmaske: 255.255.0.0

  • Diese Subnetzmaske bezeichnet die ersten 16 Bits (1 Byte) der Adresse für den Netzwerkabschnitt und die verbleibenden 16 Bit (1 Byte) für den Host -Teil.

Hosts pro Netzwerk: 65,534

Netzwerke: 16,384

Klasse C

Verwendung: Klasse C IP -Adressen werden üblicherweise für kleinere Netzwerke verwendet, da sie eine moderate Anzahl von Hosts pro Netzwerk unterstützen und gleichzeitig eine große Anzahl von Netzwerken anbieten können.Sie werden häufig eingesetzt, wenn mehrere kleinere Netzwerke erforderlich sind, z. B. Büroumgebungen, Bildungseinrichtungen mit mehreren Abteilungen und Wohnnetzwerken.

IP-Bereich:192.0.0.0 bis 223.255.255.0

Standard -Subnetzmaske: 255.255.255.0.

  • Diese Subnetzmaske bezeichnet die ersten 24 (3 Bytes) der Adresse für den Netzwerkabschnitt und die verbleibenden 8 Bit (1 Byte) für den Host -Teil.

Hosts pro Netzwerk: 254

Netzwerke: 2,097,152

Klasse d

Verwendung: Die Adressen der Klasse D sind für die Kommunikation von Multicast reserviert, wobei gleichzeitig ein einzelnes Paket an mehrere Empfänger gesendet werden kann.Diese Art der Kommunikation wird üblicherweise zum Streaming von Multimedia -Inhalten, Videokonferenzen, Online -Spielen und anderen Anwendungen verwendet, bei denen Daten an mehrere Empfänger in verschiedenen Netzwerken verteilt werden müssen.

IP-Bereich: 224.0.0.0 bis 239.255.255.255.

  • Diese Adressen werden speziell für die Multicast -Gruppenkommunikation benannt.

Nicht zugewiesene einzelne Geräte oder Netzwerke zugewiesen: Im Gegensatz zu Adressen der Klasse A, B und C werden Adressen der Klasse D nicht einzelner Geräte oder Netzwerke zugeordnet.Stattdessen werden sie verwendet, um Multicast -Gruppen zu identifizieren.Multicast -Adressen sind nicht auf die gleiche Weise wie Unicast -Adressen routbar, und die Router verarbeiten sie anders, um die Multicast -Kommunikation über Netzwerke hinweg zu erleichtern.

Nicht beschränkt nach Netzwerk- oder Hostnummern: Da Adressen der Klasse D nicht einzelne Netzwerke oder Hosts zugeordnet sind, gibt es kein Konzept für die Anzahl der Netzwerke oder Hosts, die mit Adressen der Klasse D zugeordnet sind.Stattdessen werden diese Adressen für spezielle Kommunikationszwecke verwendet und unterliegen nicht den gleichen Einschränkungen wie Unicast -Adressen.

Klasse e

Verwendung: Obwohl sie Teil des IPv4 -Adressraums sind, werden die Adressen der Klasse E in Standard -Netzwerkkonfigurationen oder -Anprogrammen weder verwendet, noch werden sie für die Verwendung in öffentlichen oder privaten Netzwerken zugewiesen.Stattdessen sind sie als engagierter Raum für Forschung und Entwicklung reserviert, in dem Netzwerkadministratoren, Forscher und Entwickler ein kontrolliertes Umfeld nutzen können, um mit neuen Netzwerkkonzepten zu experimentieren oder aufkommende Technologien zu testen.

IP-Bereich: 240.0.0.0 bis 255.255.255.255.

Spezielle IP -Adressbereiche

Zusätzlich zu den Standardklassen von IP -Adressen gibt es spezielle IP -Adressbereiche, die eindeutige Zwecke dienen.Erforschen wir diese Bereiche ein wenig detaillierter.

Loopback -Adressen

Verwendung: Loopback -Adressen werden für interne Tests und Ausführen von Diagnostik auf einer lokalen Maschine verwendet.Wenn Sie eine Loopback -Adresse pingen, überprüfen Sie im Wesentlichen, dass der IP -Stapel ordnungsgemäß konfiguriert ist und dass die Netzwerkschnittstelle in Betrieb ist.

IP-Bereich: 127.0.0.0 bis 127.255.255.255

Spezifische IP -Adresse: 127.0.0.1

  • Während der gesamte Bereich 127.0.0.0/8 für Loopback ausgewiesen ist, ist 127.0.0.1 die am häufigsten verwendete IP -Adresse - dies wird häufig als "localhost" bezeichnet.

Private IP -Adressen

Verwendung: Private IP -Adressen sind für die Verwendung in privaten Netzwerken reserviert, sodass Unternehmen interne Netzwerke einrichten können, die aus dem öffentlichen Internet isoliert sind.

IP-Bereich: Klasse A, B und C IP -Adressen haben jeweils einen eigenen Bereich privater Adressen:

  • Klasse A Private Range: 10.0.0.0 bis 10.255.255.255

  • Klasse B Private Reichweite: 172.16.0.0 bis 172.31.255.255

  • Klasse C Private Reichweite: 192.168.0.0 bis 192.168.255.255

APIPA (Automatische private IP -Adressierung)

Verwendung: APIPA oder automatische private IP -Adressierung ist eine Funktion, die eine IP -Adresse automatisch aus dem Bereich 169.254.0.0/16 zuweist, wenn ein Gerät eine IP -Adresse von einem DHCP -Server nicht erhalten kann.Es bietet einen Fallback -Mechanismus, mit dem das Gerät weiterhin mit anderen Geräten auf demselben lokalen Netzwerksegment kommuniziert.

IP-Bereich: 169.254.0.0/16

Beispiel Verwendung: Wenn ein Laptop keine IP-Adresse von einem Home-Router erhalten kann (aufgrund von DHCP-Serverproblemen), kann er eine Adresse wie 169.254.1.1 selbst zuordnen, sodass er immer noch eine Verbindung zu anderen Geräten mithilfe von APIPA-Adressen im selben Netzwerk herstellen kann.

Übergang zu IPv6

IPv4 steht mit seinem begrenzten 32-Bit-Adressraum aufgrund der Erschöpfung der 4,3 Milliarden verfügbaren Adressen erhebliche Herausforderungen gegenüber.Diese Einschränkung führte unter anderem schließlich zur Entwicklung des 128-Bit-Adresssystems von IPv6, das über 340 United-Adressen aufnehmen kann.

IPv6 verbessert auch die IPv4s datierten Funktionen.Zu den Verbesserungen gehören:

  • Effizienteres Routing

  • Vereinfachte Netzwerkkonfiguration durch automatische Konfigurationsfunktionen

  • Eingebaute IPSec-Unterstützung für eine verbesserte Sicherheit

  • Multicast und Anycast adressieren Support

Beim Vergleich von IPv4 und IPv6 ist klar, dass letzteres als Grundlage für die nächste Phase des Internets positioniert ist.Bis dahin hält das IPv4 -Adresssystem und seine Klassen uns weiterhin in Verbindung.

Geschrieben von Hostwinds Team  /  Kann 23, 2024