IPv4 címzés

A forgalomirányítók IP-t használnak a csomagoknak a forrás- és célhálózatok közötti továbbítására. A csomagoknak a forrás- és a célhálózat azonosítóját egyaránt tartalmazniuk kell. A forgalomirányítók a célhálózatok IP-címei alapján irányítják a csomagokat a megfelelő hálózatok felé. Amikor egy csomag megérkezik ahhoz a forgalomirányítóhoz, amely a célhálózattal közvetlen kapcsolatban áll, a forgalomirányító az IP-cím alapján keresi meg a megfelelő számítógépet a hálózaton belül

Minden IP-cím két részből áll Minden IP-cím két részből áll. Az első rész azt a hálózatot adja meg, amelyhez az adott rendszer csatlakozik, a második pedig magát a rendszert azonosítja. Egy-egy oktett értéke a 0–255 tartományba esik. Minden oktett 256 alcsoport azonosítására alkalmas, illetve az utolsó oktettel az adott csoporton belül 256 címet lehet megadni. Ha a hierarchia egy felsőbb szintű csoportjára közvetlenül hivatkozunk, akkor az adott ágra eső összes csoportot egyetlen lépéssel ki tudjuk választani.

Az ilyen jellegű címzést hierarchikus címzésnek nevezzük, ugyanis különféle szintekre oszlik. Az IP-címek ezt a két azonosítót egyetlen számba egyesítik. Ennek a számnak egyedinek kell lennie, a kettős számok ugyanis lehetetlenné teszik a forgalomirányítást. Az első rész a rendszer egy hálózatának címét írja le, a második pedig e hálózaton belül egy konkrét számítógépet azonosít.

Az IP-címeket osztályokra bontották, ezek segítségével nagyméretű, közepes és kisméretű hálózatokat lehet megcímezni. A legnagyobb hálózatok A osztályú címeket kapnak. A B osztályú címek a közepes, a C osztályúak pedig a kisebb hálózatoknak jutnak.   Ha meg akarjuk határozni, hogy egy cím melyik része azonosítja a hálózatot, és melyik része az állomást, akkor először az IP-cím osztályát kell megtudnunk.

A különféle méretű hálózatok támogatása és kezelése céljából az IP-címeket különféle, osztályoknak nevezett csoportokba sorolták. Ezt a megoldást osztály alapú címzésnek nevezzük. Minden teljes, 32 bites IP-cím egy hálózati és egy állomás részre oszlik. Az egyes címek osztályát az elejükön lévő bit vagy bitsorozat határozza meg. Összesen öt IP-címosztály létezik, ezek a ábrán láthatók.

Az A osztály a különösen nagyméretű, 16 milliónál több állomást tartalmazó hálózatok támogatására szolgál. Az A osztályú IP-címeknél az első oktett a hálózatcím, a többi három oktett az állomások címzésére szolgál. Az A osztályú címek első bitje mindig nulla. Ha az első bit nulla, akkor a legkisebb ábrázolható szám a 00000000, decimálisan 0; a legnagyobb pedig a 01111111, decimálisan 127. A 0 és a 127 kezdetű címek fenntartottak, hálózatcímként nem használhatók. Minden 1 és 126 közötti értékű oktettel kezdődő cím A osztályú.

A 127. 0 hálózat a helyi hurok tesztelésére van fenntartva A 127.0.0.0 hálózat a helyi hurok tesztelésére van fenntartva. A forgalomirányítók és a helyi számítógépek ezt a címet használják, ha önmaguknak akarnak csomagokat küldeni. Ezek a számok tehát hálózathoz nem rendelhetők hozzá.

A B osztályú címek a közepes méretű hálózatok támogatására alkalmasak A B osztályú címek a közepes méretű hálózatok támogatására alkalmasak. A B osztályú IP-címeknél a négy oktettből az első kettő szolgál a hálózatcím megadására, a másik két oktett az állomáscímeket jelöli. A B osztályú címek első oktettjének első két bitje mindig 10. A többi hat bit nulla és egy értéket egyaránt felvehet. A B osztályú címeknél az első oktett legkisebb értéke 10000000, decimálisan 128; legnagyobb értéke pedig 10111111, decimálisan 191. Bármely 128 és 191 közötti értékkel kezdődő cím B osztályúnak számít.

Az eredeti címosztályok közül a C osztályú címeket használják a legtöbb helyen. Ezt a címtartományt a kisebb, legfeljebb 254 állomást tartalmazó hálózatok támogatására szánták. A C osztályú címek a bináris 110 sorozattal kezdődnek. Így a legkisebb ábrázolható szám az 11000000, a decimális 192; a legnagyobb pedig az 11011111, decimálisan 223. Ha egy cím első oktettjének értéke a 192–223 tartományba esik, akkor C osztályú címről van szó.

A D osztályú címeket az IP alapú csoportcímzés lehetővé tételére szánták. A szórásos cím egy olyan egyedi hálózati cím, amely az erre a címre küldött csomagokat az IP-címek egy előre megadott csoportjához irányítja. Így egy állomás egyszerre több címzettnek is továbbíthat egyetlen adatfolyamot. A D címosztály, hasonlóan a többihez, adott tartományba esik. A D osztályú címek első négy bitje mindig 1110. A D osztályú címek első oktettjének értéke tehát az 11100000–11101111, decimálisan a 224–239 tartományba esik. Ha egy IP-cím egy 224 és 239 közötti értékű oktettel kezdődik, akkor a D osztályba tartozik.

Az eddigieken túl létezik egy E címosztály is Az eddigieken túl létezik egy E címosztály is. Az Internet Engineering Task Force (IETF) ezeket a címeket saját kutatásaihoz tartja fenn. Az interneten tehát E osztályú címeket nem használnak. Az E osztályú címek első négy bitje mindig 1-es. Így az E osztályú címekben az első oktett értéke mindig az 11110000–11111111, decimálisan a 240–255 tartományba esik.

Foglalt IP-címek Vannak olyan állomáscímek, amelyeket valamiért lefoglaltak, így hálózati készülékek címeként nem használhatók. A fenntartott állomáscímek a következők: Hálózatcím – Magát a hálózatot azonosítja. Szórási cím – Adott hálózat összes állomásának szánt szórások küldésére szolgál.

Ha egy IP-cím állomás része csupa bináris nullát tartalmaz, akkor az egy hálózatcímnek lefoglalt cím. Például a 113.0.0.0 cím annak a hálózatnak a címe, más szóval hálózatazonosítója, amely a 113.1.2.3 állomást is tartalmazza. A hálózat IP-címét a forgalomirányítók használják, amikor az interneten továbbítanak adatokat.

A B osztályú címekben az első két oktett a hálózati rész A B osztályú címekben az első két oktett a hálózati rész. Az utolsó két oktett (16 bit) azért 0, mert ide kerülnek a hálózatra csatlakoztatott készülékek címzésére szolgáló állomáscímek. A 176.10.0.0 például egy hálózatcím, ezt állomáscímként soha nem lehet használni. A 176.10.0.0 hálózat egyik állomásának címe lehet például a 176.10.16.1. Itt a 176.10 a hálózati, a 16.1 pedig az állomás rész. Ha egy hálózat összes készülékének szeretnénk adatokat küldeni, akkor szórási címet kell használnunk. Szórásról akkor beszélünk, ha egy forrás a hálózat összes eszközének küld adatokat. Azt, hogy a szórást a hálózat minden más készüléke feldolgozza, úgy lehet biztosítani, hogy a küldő a többiek által felismerhető és feldolgozható cél IP-címet ad meg. A szórásos IP-címek állomás részében csupa 1-es található.

Például a 176.10.0.0 hálózatban 16 bit alkotja az állomás mezőt, más szóval az állomás részt. Ha a hálózat összes készülékének szeretnénk szórásos csomagot küldeni, akkor annak célcímeként a 176.10.255.255-öt kell megadnunk. (A 255 a bináris 11111111 decimális megfelelője).