เครือข่ายคอมพิวเตอร์ Computer Network เครือข่ายคอมพิวเตอร์ IP Address ประวิทย์ พิมพิศาล http://prawitp.reru.ac.th

IP Address หมายเลขไอพี (IP Address) คือ เลขที่บอกที่อยู่เฉพาะของโหนดหรือโฮสต์ที่อยู่ในเครือข่าย รวมถึงคอมพิวเตอร์และเราท์เตอร์ ที่อยู่บนระบบเครือข่าย เป็นหมายเลขที่ใช้ในเลเยอร์ 3 หรือชั้น Network โดยหมายเลข IP ของแต่ละเครื่องที่อยู่บนชั้นเดียวกันจะต้องไม่ซ้ำกัน อย่างไรก็ตามโฮสต์หนึ่งอาจมีหมายเลข IP มากกว่าหนึ่งเลขหมายก็ได้ ซึ่งอาจมีประโยชน์ในการจัดการวงข่าย เช่น เราท์เตอร์ หรือเกตเวย์ โปรโตคอล IP ที่ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือ IP Version 4 หรือ IPv4 ใน version นี้ IP จะมีขนาด 32 บิต แต่เพื่อให้งายต่อการจดจำ หมายเลข IP จึงนิยมเขียนในรูปของเลขฐานสิบ ที่มาจากเลขฐานสองที่จำนวน 4 กลุ่ม กลุ่มละ 8 บิต ในระบบอินเตอร์เน็ทนั้นศูนย์ข้อมูลเครือข่าย หรือ InterNIC (International Network Information Center) เป็นองค์กรที่รับผิดชอบในการแจกจ่ายหมายเลข IP ซึ่งเป็นหมายเลขที่จะไม่ซ้ำกัน

IP Address Class โปรโตคอล IPv4 ที่ใช้ในปัจจุบันจะแบ่งออกเป็น 5 ประเภท คือ A, B, C, D และ E โดยหมายเลขทั้ง 32 บิต จะถูกจัดให้เป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่มหมายเลขเครือข่าย (Network Address หรือ Subnet Address) กลุ่มหมายเลขโฮสต์ (Host Address)

IP Address Class Class A แอดเดรสในชั้น A จะถูกนำไปกำหนดให้กับเครือข่ายขนาดใหญ่มาก ที่มีจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์อยู่เป็นจำนวนมาก โดยข้อกำหนดของคลาส A มีอยู่ว่า ไบต์แรกที่อยู่ซ้ายสุด (8บิต) จะถูกกันไว้เป็น Network Address และสามไบต์สุดท้ายที่เหลือ (อีก 24 บิต) จะถูกใช้เป็น Host Address บิตซ้ายสุดในไบต์แรกด้านซ้ายสุดจะต้องมีค่าเป็นศูนย์เสมอ ส่วนอีก 7 บิตที่เหลือในไบต์แรกด้านซ้ายสุดจะถูกนำมาคำนวณเป็น Network Address จำนวนเครือข่ายทั้งหมดคือ 126 (หมายเลขเครือข่าย 0 จะไม่ถูกใช้) และแต่ละเครือข่ายสามารถมีโฮสต์ได้ทั้งหมด 16,777,124 (เครื่อง 0.0.0 และ 255.255.255 จะไม่ถูกใช้)

IP Address Class Class B แอดเดรสในคลาส B มักถูกนำไปกำหนดให้เน็ทเวิร์คขนาดปานกลางไปจนถึงเน็ทเวิร์คขนาดใหญ่ที่มีเครื่องคอมพิวเตอร์อยู่มากพอสมควร โดยข้อกำหนดของคลาส B มีอยู่ว่า สองไบต์แรกที่อยู่ซ้ายมือ (16บิต) จะถูกใช้เป็น Network Address ส่วนอีกสองไบต์ที่อยู่ถัดไป (อีก 16บิต) จะถูกใช้เป็น Host Address บิตซ้ายสุดสองบิตแรกในไบต์แรกที่อยู่ด้านซ้ายสุดจะต้องมีค่าเป็น 1 0 ตามลำดับ ส่วนอีก 14 บิตที่เหลือจะถูกใช้คำนวณเป็น Network Address จำนวนเครือข่ายทั้งหมดคือ 16,382 และแต่ละเครือข่ายสามารถมีโฮสต์ได้ทั้งหมด 65,534

IP Address Class Class C สามไบต์แรกที่อยู่ซ้ายมือ (24บิต) จะถูกใช้เป็น Network Address ส่วนอีก 1 ไบต์สุดท้ายที่เหลือ (8 บิต) จะถูกใช้เป็น Host Address 3 บิตซ้ายสุดในไบต์แรกที่อยู่ด้านซ้ายสุดจะต้องมีค่าเป็น 1 1 0 ตามลำดับ ส่วนอีก 21 บิตที่เหลือจะถูกใช้คำนวณเป็น Network Address จำนวนเครือข่ายทั้งหมดคือ 2,097,152 และแต่ละเครือข่ายสามารถมีโฮสต์ได้ทั้งหมด 254

IP Address Class Class D หมายเลขในชั้นนี้จะไม่ได้ถูกนำมากำหนดให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วไป แต่จะถูกใช้สำหรับการส่งข้อมูลแบบ Multicast ของบาง Application (ซึ่งเป็นการส่งจากเครื่องต้นทางหนึ่งเครื่องไปยังกลุ่มของเครื่องปลายทางกลุ่มหนึ่ง แต่ไม่ใช่ทุกเครื่องในเน็ทเวิร์คเซกเมนต์นั้น) ข้อกำหนดของคลาส D คือ บิตซ้ายสุด 4 บิตแรกในไบต์ซ้ายสุดจะต้องมีค่าเป็น 1100 เสมอ ส่วนที่เหลือจะถูกกำหนดเป็น “แอดรสของกลุ่มเครื่อง” ที่ต้องการเข้ามาอยู่ใน Multicast Group เดียวกัน

IP Address Class Class E เลข IP ขึ้นต้นด้วย 1110 เป็นหมายเลขที่สงวนไว้ใช้ในอนาคต ยังไม่มีการใช้งานจริง หมายเลขเหล่านี้จะถูกกำหนดโดยศูนย์ข้อมูลเครือข่าย หรือ InterNIC (International Network Information Center)

IP Address Class

Reserve IP Address Reserve IP Address คือหมายเลข IP ที่ถูกสงวนไว้ใช้ในกรณีพิเศษ เช่น 0.0.0.0 ใช้โดยโฮสต์ในขณะที่เริ่มเปิดเครื่อง เลข IP ที่มีหมายเลขเครือข่ายเป็น 0 ทั้งหมด จะใช้อ้างอิงถึงเครือข่ายที่โฮสต์นั้นอยู่ เช่น โฮสต์มี IP เป็น 172.20.1.24 มีหมายเลขเครือข่ายเป็น 172.20 เมื่อโฮสต์นี้อ้างอิงถึงหมายเลข 0.0.1.32 จะมีความหมายเช่นเดียวกับหมายเลข 172.20.1.24 หมายเลข IP ที่ประกอบด้วย 1 ทั้ง 32 บิต ใช้สำหรับส่งข้อมูลแบบ Broadcast ในเครือข่ายนั้นๆ หมายเลข IP ที่มีหมายเลขโฮสต์เป็นหนึ่งทั้งหมด ใช้สำหรับส่งข้อมูลแบบ Broadcast ไปบนเครือข่ายนั้นๆ หมายเลข IP เป็น 127.xx.yy.zz โดยที่ xx, yy และ zz เป็นค่าอะไรก็ได้ แต่โดยทั่วไปนิยมใช้ 127.0.0.1 ใช้เพื่อการส่งข้อมูลเข้าหาตัวเอง (Loopback)

Subneting Subnetting คือการแบ่ง เครือข่ายออกเป็นเครือข่ายย่อย ทำได้โดยการแบ่งหมายเลข IP ในส่วนของ Host Address มาเป็นส่วนของ Network Address โดยใช้ Subnet Mask เป็นค่าที่กำหนดการแบ่ง Subnet Mask คือตัวเลขที่บ่งชี้ว่าส่วนไหนของหมายเลข IP เป็น Network Address และส่วนไหนเป็น Host Address โดยเป็นค่าที่มีความยาวเท่ากับ IP Address ซึ่งเป็นเลยฐานสองที่เริ่มต้นด้วยแถวเลข 1 เรียงกันและตามด้วยแถวของ 0 การคำนวณจะใช้การ AND ระหว่าง IP Address กับ Subnet Mask 8 N bit 24 – N bit Network Subnet Host Class A 16 16-N bit Class B 24 8-N Class C

Subneting Default Subnet Mask คลาส Net Mask Decimal A 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0 B 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0 C 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ต้องการนำเอา Network Address หมายเลข 168.108.0.0 มาทำ Subnet เพื่อให้ได้ Subnet Address จำนวนหลายๆ แอดเดรสที่ไม่ซ้ำกันเพื่อนำไปกำหนดให้เน็ตเวิร์คแต่ละ Subnet สมมติว่าจำนวน Subnet มีอยู่ 5 Subnet เพราะฉะนั้น จำนวนของ Subnet Address ที่ต้องการจะมีอยู่ด้วยกัน 5 Subnet Address และจำนวนเครื่องคอมพิวเตอร์ในแต่ละเซกเมนต์มีประมาณ 100-150 เครื่อง 168.108.0.0 168.108.x.y 168.108.x.y 168.108.x.y 168.108.x.y 168.108.x.y

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 1 หาจำนวนบิตที่ต้องขอยืมมาจากบิตที่เคยเป็น Host Address) หาจำนวนบิตที่จะนำมาใช้เป็น Subnet โดยการหาตัวเลข x โดยที่ 2 𝑥 −2 จะต้องมากกว่าหรือเท่ากับจำนวนของ Subnet Address ที่ต้องการ จากตัวอย่างต้องการ 5 แอดเดรส โดยเริ่มคิดจาก x=1 จะได้ว่า เมื่อ x=1 : 2 1 −2 = 0  ยังใช้ไม่ได้ เมื่อ x=2 : 2 2 −2 = 2  ยังใช้ไม่ได้ เมื่อ x=3 : 2 3 −2 = 6  ใช้ค่านี้ สรุปได้ว่าจะต้องยืมบิตของ Host Address อย่างน้อย 3 บิตสำหรับมาใช้เป็น Subnet Address บิตของ Host Address ถูกลดลงไป 3 ดังนั้น บิตของ Host Address จะเหลือ 16-3 = 13 จากนั้นทำการคำนวณดูว่าบิตที่เหลือนั้นเพียงพอต่อจำนวนของโฮสต์ในแต่ละเซกเมนต์หรือไม่ 2 13 =8192 จะเห็นว่ามากกว่า 150 เป็นอันใช้ได้

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 2 หาค่าของ Subnet Mask เขียน Subnet Mask จากเดิมที่อยู่ในรูปแบบของเลขฐานสิบให้เป็นรูปแบบของเลขฐานสอง แล้วเริ่มเซ็ตบิตแรกด้านซ้ายสุดที่เคยอยู่ในตำแหน่งของ Host Address ให้เป็น 1 ไปเรื่อยๆจนกว่าจะครบจำนวนบิตที่ได้ขอยืมมา จากตัวอย่างจะเป็นแอดเดรสที่อยู่ในคลาส B ซึ่งค่า Default Subnet Mask คือ 255.255.0.0 เปลี่ยนเป็นฐานสองได้ดังนี้ 11111111.11111111.00000000.00000000 และได้ทำการยืมบิตจาก Host Address มาจำนวน 3 บิต ดังนั้นค่าของ Subnet Mask ใหม่จะได้ดังนี้ 11111111.11111111.00000000.00000000 11111111.11111111.11100000.00000000

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 3 หาค่าของ Subnet Address ทำการหาคาของ Subnet Address ที่ได้จากการเปลี่ยน Subnet Mask เป็นค่าใหม่ โดยการ เขียน Network Address หมายเลขเดิมให้เป็นเลขฐานสองออกมาก่อน แล้วไปสนใจที่บิตที่ขอยืมมาทำ Subnet 168.108.x x x _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ _ ทำการเปลี่ยนค่า xxx ไปเรื่อยๆ จนครบจำนวนค่าที่เป็นไปได้ ส่วนตำแหน่งอื่นใน Host Address ที่ไม่เกี่ยวข้องให้ปล่อยค่าเป็นศูนย์

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 3 หาค่าของ Subnet Address (ต่อ) Binary Decimal หมายเหตุ 168.108. 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.0.0 ไม่ใช้ 168.108. 0 0 1 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.32.0 168.108. 0 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.64.0 168.108. 0 1 1 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.96.0 168.108. 1 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.128.0 168.108. 1 0 1 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.160.0 168.108. 1 1 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.192.0 168.108. 1 1 1 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 168.108.224.0

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 3 หาค่าของ Subnet Address (ต่อ) หมายเลขที่ห้ามใช้กับการแบ่ง Subnet Address Subnet Address ที่เป็น 0 หมดทุกบิต (Zero Subnet) เพราะหมายเลขค่าที่อ่านออกมาจะซ้ำกับหมายเลขของ Network Address ของหมายเลขปกติก่อนที่มาทำเป็น Subnet Address เพื่อป้องกันการสับสนของเร้าท์เตอร์ Subnet Address ที่เป็น 1 หมดทุกบิต (Subnet All-One) เพราะหมายเลขจะถูกอ่านออกมาซ้ำกับค่า Broadcast Address ของ Network Address หมายเลขปกติ หลักข้อห้ามสองอย่างนี้จึงเป็นที่มาของการลบจำนวน Subnet Address ออกไป 2 หลังจากที่ยกกำลังสองของบิตที่ถูกยืมไป ** อุปกรณ์เครือข่ายในปัจจุบัน เช่น Cisco สามารถแยกแยะออกได้ จึงสามารถละเลยกฎข้อห้ามนี้ไปได้

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 4 คำนวณหมายเลข IP Address ที่ได้ในแต่ละ Subnet คำนวณหา IP Address ที่ถูกต้องที่เกิดขึ้นในแต่ละ Subnet Address โดยมีหลักการคือ ในแต่ละ Subnet Address ให้คงตำแหน่งที่เป็น Subnet Address ไว้เหมือนเดิม แล้วแปรผันค่าของบิตที่เหลือในตำแหน่งที่เป็น Host Address ไปเรื่อยๆ ตามหลักการรันเลขฐานสองให้เป็นเลขฐานสิบ ตัวอย่าง ลำดับการคำนวณของ 168.108.32.0 ได้ยังนี้ IP Address หมายเลขแรกคือ 168.108.11100000.00000001 ฐานสิบคือ 168.108.32.1 IP Address หมายเลขสุดท้ายคือ 168.108.11111111.11111111 ฐานสิบคือ 168.108.63.254

ตัวอย่างการคำนวณ Subnet และการวางแผนแอดเดรส ขั้นตอนที่ 4 คำนวณหมายเลข IP Address ที่ได้ในแต่ละ Subnet (ต่อ) ค่าบิตที่เป็น Subnet Decimal IP Address เริ่มต้น IP Address สุดท้าย 001 00000 32 (168.108.32.0) 168.108.32.1 168.108.63.254 010 00000 64 (168.108.64.0) 168.108.64.1 168.108.65.254 011 00000 96 (168.108.96.0) 168.108.96.1 168.108.127.254 100 00000 128 (168.108.128.0) 168.108.128.1 168.108.159.254 101 00000 160 (168.108.160.0) 168.108.160.1 168.108.191.254 110 00000 192 (168.108.192.0) 168.108.192.1 168.108.223.254

Public และ Private IP Address สำหรับเน็ทเวิร์คภายในที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับอินเตอร์เน็ทโดยตรง เราสามารถใช้หมายเลขแอดเดรสที่ขึ้นต้นด้วย IP Address ต่อไปนี้ ไว้ใช้กับเน็ทเวิร์คภายในได้ ซึ่งเป็นแอดเดรสที่สงวนไว้ใช้กับเครือข่ายภายในเท่านั้น โดยเครือข่ายอินเตอร์เน็ทนั้นจะใช้ Public Address ซึ่งจะไม่มีการใช้งาน Private Address Public IP Address ที่แจกจ่ายไปแล้ว ตรวจสอบได้ที่ http://iana.org/assignments/ipv4-address-space ช่วงของ IP Address คลาสของเน็ทเวิร์ค จำนวนของเน็ทเวิร์คที่เป็นไปได้ 10.0.0.0 – 10.255.255.255 A 1 คลาส A 172.16.0.0 – 172.31.255.255 B 16 คลาส B 192.168.0.0 – 192.168.255.255 C 256 คลาส C