شرح IPv4 و الـ Subnetting ببساطة

ملخص شرح IPv4 و الـ Subnetting للمهندس أحمد المشايخ

مقدمة

تعتبر شبكات الكمبيوتر جزءًا أساسيًا من الحياة اليومية في عصرنا الحالي. وتعد بروتوكولات الإنترنت من أبرز مكونات هذه الشبكات، التي تتيح للأجهزة التواصل مع بعضها البعض عبر الشبكة العالمية. من بين هذه البروتوكولات، يعد بروتوكول الإنترنت النسخة الرابعة (IPv4) من الأكثر أهمية في تشغيل شبكات الإنترنت المختلفة.

عندما نتحدث عن IPv4، فإننا نتطرق إلى جزء من أساسيات الشبكات الذي يحدد كيفية تخصيص العناوين، توجيه البيانات بين الأجهزة، وتقسيم الشبكة إلى أجزاء صغيرة أو ما يسمى بـ الـ Subnetting. في هذا المقال، سنتناول الشرح المفصل للـ IPv4، كيفية عمله، وفهم مفهوم الـ Subnetting وكيفية استخدامه بشكل فعال، استنادًا إلى الكتاب الشهير للمهندس أحمد المشايخ.

تعريف بروتوكول IPv4

بروتوكول الإنترنت النسخة الرابعة، أو IPv4، هو البروتوكول الأساسي الذي يُستخدم لتوجيه البيانات عبر الإنترنت، ويُستخدم لتحديد العناوين الفريدة للأجهزة المتصلة بشبكة الإنترنت. يتكون عنوان IPv4 من 32 بت (4 بايتات)، يتم تقسيمها إلى 4 مجموعات، كل مجموعة تتكون من 8 بتات (أو ما يعادل رقمًا عشريًا بين 0 و 255). على سبيل المثال:

CopyEdit
192.168.1.1

هذا الرقم هو عنوان IPv4 مكون من أربع مجموعات مفصولة بنقاط.

تستخدم عناوين IPv4 لتحديد مكان الجهاز داخل الشبكة ولتوجيه البيانات عبر الإنترنت. كل جهاز في الشبكة يجب أن يكون لديه عنوان IPv4 فريد حتى يتمكن من الاتصال بالأجهزة الأخرى.

كيفية عمل IPv4

عندما يتم إرسال البيانات عبر الإنترنت، يتم تقسيم هذه البيانات إلى حزم (Packets). يتضمن كل حزمة معلومات حول العنوان المصدر والعنوان الوجهة. يقوم بروتوكول IPv4 بتحديد كيف يتم تعيين هذه العناوين وكيف يتم توجيه الحزم عبر الشبكة من المصدر إلى الوجهة.

يتكون عنوان IPv4 من قسمين رئيسيين:

1. الجزء الأول (Network portion): هذا الجزء من العنوان يشير إلى الشبكة التي ينتمي إليها الجهاز. يتم تحديد هذا الجزء من العنوان باستخدام قناع الشبكة (Subnet Mask).

2. الجزء الثاني (Host portion): هذا الجزء يشير إلى الجهاز أو المضيف داخل الشبكة. يتم تخصيص هذا الجزء بشكل فريد لكل جهاز داخل الشبكة نفسها.

مفهوم الـ Subnetting

الـ Subnetting هو عملية تقسيم شبكة كبيرة إلى عدة شبكات أصغر. الهدف من الـ Subnetting هو تحسين استخدام عناوين IPv4 وتقليل التداخل في الشبكة وتحسين أداءها. يتم تحديد الشبكة الفرعية عن طريق تقسيم الجزء الخاص بالشبكة من عنوان الـ IPv4، وهذا يتطلب تعديل القناع الشبكي (Subnet Mask).

كيف يتم تقسيم الـ IPv4 باستخدام Subnetting؟

لتقسيم شبكة باستخدام Subnetting، يجب أن نفهم كيفية تغيير القناع الشبكي. القناع الشبكي هو 32 بت يتم ربطه بعنوان IPv4، ويحدد جزء العنوان الذي يخص الشبكة والجزء الذي يخص الأجهزة داخل الشبكة.

يتم تقسيم الشبكة باستخدام القناع الشبكي بعدد البتات في الجزء الخاص بالشبكة. على سبيل المثال:

• 255.255.255.0 هو القناع الشبكي الذي يخصص 24 بت لعنوان الشبكة و 8 بت للمضيفين.

• إذا قمنا بتغيير القناع الشبكي إلى 255.255.255.128، فهذا يعني أننا استخدمنا 25 بت للشبكة و 7 بت للمضيفين، مما يزيد من عدد الشبكات المتاحة في نفس المساحة.

أهمية الـ Subnetting

تتمثل أهمية الـ Subnetting في عدة جوانب رئيسية:

1. تحسين كفاءة استخدام العناوين: من خلال تقسيم الشبكة إلى شبكات أصغر، يمكن تخصيص عدد قليل من العناوين لكل شبكة فرعية، مما يجعل استخدام العناوين أكثر كفاءة.

2. تقليل التداخل: تقسيم الشبكة إلى شبكات أصغر يقلل من التداخل بين الأجهزة المختلفة، مما يزيد من سرعة واستقرار الشبكة.

3. الأمان: تقسيم الشبكة إلى شبكات فرعية يعزز الأمان، حيث يمكن عزل الأجهزة الحساسة في شبكات فرعية منفصلة.

عملية الـ Subnetting – شرح مفصل

1. تحديد عدد الشبكات المطلوبة:
   أولاً، يجب أن نحدد عدد الشبكات الفرعية التي نريد إنشائها. يمكننا حساب هذا باستخدام معادلة تقوم بتحديد عدد البتات اللازمة لتقسيم الشبكة.

2. تحديد حجم كل شبكة فرعية:
   بناءً على عدد البتات المتاحة، يجب تحديد عدد الأجهزة التي يمكن أن تحتوي عليها كل شبكة فرعية. وهذا يعتمد على عدد البتات المخصصة للجزء الخاص بالمضيف.

3. حساب القناع الشبكي:
   بعد تحديد عدد البتات، نحتاج إلى حساب القناع الشبكي المناسب لكل شبكة فرعية. إذا كانت لدينا شبكة كبيرة جدًا، فقد نحتاج إلى قناع شبكي مع عدد أكبر من البتات لتقسيمها بشكل فعال.

4. تحديد العناوين لكل شبكة فرعية:
   بمجرد حساب القناع الشبكي، يمكننا تحديد العناوين المتاحة لكل شبكة فرعية. ستعتمد هذه العناوين على القناع الشبكي الذي اخترناه.

أمثلة عملية على الـ Subnetting

لنفترض أن لدينا شبكة بعنوان 192.168.1.0/24 ونريد تقسيمها إلى 4 شبكات فرعية. هذا يعني أننا نحتاج إلى تخصيص 2 بت إضافي في الجزء الخاص بالشبكة لتوفير 4 شبكات فرعية (لأن 2^2 = 4). وبذلك سيكون لدينا القناع الشبكي التالي: 255.255.255.192، الذي يحدد أن هناك 2 بت في الجزء الخاص بالشبكة و 6 بت في الجزء الخاص بالمضيف.

وبهذا الشكل، يمكننا تقسيم الشبكة 192.168.1.0/24 إلى 4 شبكات فرعية كما يلي:

• 192.168.1.0/26

• 192.168.1.64/26

• 192.168.1.128/26

• 192.168.1.192/26

كل واحدة من هذه الشبكات الفرعية يمكن أن تحتوي على 62 جهازًا.

دور الـ Subnetting في الشبكات المعاصرة

في الشبكات الحديثة، يُعد الـ Subnetting أمرًا لا غنى عنه. مع تزايد عدد الأجهزة المتصلة بالشبكات، أصبح من الضروري تقسيم الشبكات إلى شبكات أصغر لتسهيل الإدارة وتحسين الأداء. فبدون Subnetting، كان من المستحيل إدارة أعداد كبيرة من الأجهزة بكفاءة، خاصة في الشبكات التي تحتوي على مئات أو آلاف الأجهزة المتصلة.

خلاصة

يعد IPv4 أحد أعمدة الشبكات الحديثة، وله دور حيوي في توجيه البيانات عبر الإنترنت. ومن خلال استخدام تقنيات مثل الـ Subnetting، يمكن تحسين استخدام عناوين IPv4 وتقسيم الشبكة بشكل أكثر كفاءة. يساعد الـ Subnetting على تقسيم الشبكة إلى أجزاء أصغر مما يسهل إدارة الشبكة وتحسين أداءها، فضلاً عن تعزيز الأمان وتقليل التداخل بين الأجهزة.

المراجع

1. أحمد المشايخ، “كتاب ملخص شرح IPv4 والـ Subnetting”، 2023.

2. Cisco, “TCP/IP Networking and Subnetting”, 2022.