CALM/arwiki huggingface dataset:
في ما يخص بروتوكول الإنترنت، فقد جرى العمل على تطويره كجزء من مشروع ممول من قبل وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية المعروفة اختصاراً بالاسم:، حيث تمّ عدة إصدارات تجريبية بين العامين 1977 و1979م. وحملت هذه الإصدارات أرقاماً هي 0 و1 و4،، وفي ما يلي مجموعة من وثائق التي تصفّ إصدارات بروتوكول الإنترنت السابقة وصولاً للمعيار الرسمي للإصدار الرابع:
لاحقاً، في شهر يناير من العام 1980م، تحوّلت الوثيقة رقم 128 إلى أوّل وثيقة طلبات تعليقات مُخصصة للبروتوكول وحملت الاسم الرمزي RFC 760، وجاءت تحت عنوان "معيار بروتوكول الإنترنت لوزارة الدفاع" . وفي شهر سبتمبر من العام التالي صدرت وثيقة طلب التعليقات RFC 791 تحت عنوان: "بروتوكول الإنترنت"، وحلَّت محل الوثيقة السابقة، وهي ما تزال الوثيقة المعياريّة للإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت. جرى اعتماد البروتوكول بشكل تدريجي خلال العامين التاليين قبل أن يصبح بروتوكول التشبيك الرئيس في الشبكة بدءاً من 1 يناير 1983م.
طُوّر الإصدار الخامس تحت مُسمى بروتوكول التدفق في شبكة الإنترنت، ولكنّه لم يتجاوز المرحلة التجريبيّة. بالإضافة لذلك في الفترة بين عامي 1988 و1993م، جرى العمل على تطوير إصدار جديد من بروتوكول الإنترنت لمعالجة الإشكالات التي صادفها الإصدار الرابع وبالتحديد مشكلة استنفاد عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، وسُميّ بالإصدار السابع من بروتوكول الإنترنت بشكل اعتباطيّ، لكن لم يتم استكمال عملية التطوير لاحقاً.
أمّا الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت فهو وريث الإصدار الرابع، وطوّر بالأساس لحل مشكلة استنفاد عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، ففي حين يستخدم الإصدار الرابع عناوين بطول من 32 بت، وهو ما يخلق 4.3x109 عنوان متاح في فضاء العناوين، فإنّ الإصدار السادس يستخدم عناوين بطول 128 بت، ما يسمح بوجود 3.4x1038 عنوان متاح في فضاء عناوينه. وصف الإصدار السادس أوّلاً في وثيقة طلب التعليقات RFC 1883 ، ثُمّ جرى إضافة بعض التعديلات وأُصدر معيار جديد للبروتوكول في العام 1998م تحت الاسم الرمزي RFC 2460. وأخيراً، في عام 2017م، صدرت الوثيقة RFC 8200، التي تحتوي التعديلات المُضافة على معيار البروتوكول.
في 1 أبريل 1994م، نشرت مجموعة مُهندسي الإنترنت وثيقة طلب تعليقات تُفيد بتطوير الإصدار التاسع من بروتوكول الإنترنت، أي ، ولكن الخبر برمّته كان كذبة أبريل.
حسب نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة، يعمل بروتوكول الإنترنت في طبقة الشبكة. في المضيفين، في حالة الإرسال يعمل البروتوكول على تغليف وحدة بيانات البروتوكول القادمة من طبقة النقل وتمرير الناتج إلى طبقة ربط البيانات. أمّا في حالة الاستقبال، فيقوم البروتوكول باستقبال وحدة بيانات البروتوكول القادمة من طبقة ربط البيانات، يلي ذلك تحديد فيما إذا كانت الرزمة ستُرسل إلى أحد بروتوكولات طبقة النقل، أو إلى أحد البروتوكولات الأُخرى العاملة في طبقة الشبكة، وفي كلا الحالتين يقوم بروتوكول الإنترنت بفك تغليف رزمة البيانات، أي إزالة ترويستها، ثُمّ تمرير الرزمة إلى البروتوكول التالي.
يحدد بروتوكول الإنترنت أيضاً فضاء من العناوين الرقمية، التي تُسمّى عناوين الإنترنت، ويصف البروتوكول بنية هذه العناوين وأقسامَها، وتُسمّى هذه الوظيفة بالعنونة. يحصل كل مُضيف في الشبكة على عنوان واحد خاص ببروتوكول الإنترنت على الأقل، ويلعب هذا العنوان دور مُعرّف للمضيف. هناك شكلان للعنونة، هما العنونة الصنفية، والعنونة غير الصنفية، في الأولى: ويجري تنظيم هذه العناوين ضمن مجموعات ذات أطوال مُحددة سلفاً تُسمّى أصنافاً قياسيّة، وتسمى كل مجموعة بمجموعة عناوين شبكة، أو شبكة اختصاراً، ويمكن تجزئة المجموعة على أساس الأصناف إلى عدد من المجموعات الجزئية التي تسمى شبكات جزئيّة أيضاً. أمّا في العنونة غير الصنفية فلا يوجد أصناف محددة الطول، ويجري تجزئة فضاء العناوين حسب الحاجة دون قيود من قواعد الأصناف.
لا يُقدم الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت خدمة العنونة الآليّة، أي يجب تزويد المُضيفين بعناوين البروتوكول يدويّاً، أو الاعتماد على التهيئة الآليّة التي يُقدمها بروتوكول آخر ، مثل بروتوكول تهيئة المضيفين الآلية. ولا يقدم البروتوكول خدمة توجيه رزم البيانات، ولا بد من إنجاز عمليّة التوجيه بشكلٍ يدويّ، أو الاعتماد على بروتوكول توجيه لإنجازها بشكل آلي، ولكن إنجاز عملية العنونة بشكلٍ صحيح هو خطوةٌ أساسيّةٌ لا بدّ منها لنجاح عملية التوجيه، فبدون العنونة لا يوجد توجيه. يعمل البروتوكول أساساً باستعمال قنوات اتصال غير مُهيّئة ، ولا يُقدم أيضاً خدمة نقلٍ موثوقٍ للبيانات، فعند حصول أي خطأ في الشبكة، لا يمكن استرداد البيانات الضائعة، وتُقدّم بعض بروتوكولات طبقة النقل مثل بروتوكول التحكم بالنقل هاتان الوظيفتان، ويمكن الاعتماد عليه ليعمل مع بروتوكول الإنترنت وليقدّم خدمة نقلٍ موثوقٍ للبيانات عبر قنوات اتصال مهيأ.
بالإضافة لذلك يُشرف البروتوكول على وظيفة أساسيّة أخرى هي تقطيع رزم البيانات وإعادة تجميعها، حيث يجري تقطيع أي رزمة بيانات قبل إرسالها، سواء في المصدر أو في أي عقد على المسار، إذا كان حجمها يتجاوز قيمة وحدة النقل العظمى، وتُنشئ نتيجة لذلك قطع أصغر حجماً. أمّا إعادة التجميع فتجري في الوجهة النهائية فقط عند استقبال قطع بيانات، وهي تهدف لإعادة تشكيل رزمة البيانات الأصليّة قبل التقطيع. في حالة الإرسال، لا يكون التقطيع إلزاميّاً، حيث يستقبل البروتوكول وحدة بيانات البروتوكول القادمة من طبقة النقل، وقد يُقطعها إلى قطعتين أو أكثر، حسب قيمة حجم النقل الأعظم الخاص بطبقة الشبكة، ثُم يُضيف ترويسته إلى كل قطعة ناتجة، ويُمرر هذه القطع إلى طبقة ربط البيانات. أمّا في حالة الاستقبال، فإن البروتوكول يستقبل وحدات بيانات البروتوكول القادمة من طبقة ربط البيانات، ثُمّ يقوم بتجميعها وتوليد رزمة البيانات الأصلية، وهناك عدة خوارزميات لتحقيق ذلك. يجري فك تغليف الرزمة الأصليّة بعدها، ثُمّ وتمريرها إلى البروتوكول المناسب سواء في طبقة الشبكة أو طبقة النقل.
تتكون رزمة الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت من ترويسة وحمُولة. يتراوح حجم الترويسة بين 20 و60 بايتاً، أمّا حجم الرزمة ككل، أي الترويسة والحمولة معاً، فمن الممكن أن يصل نظريّاً حتى 65535 بايت.
تتكوّن الترويسة من نوعين من الحقول، هي الحقول الإلزامية والخيارات. أمّا الحقول الإلزاميّة فهي بطول 20 بايتاً، وتُمثّل الحقول التي توجد دائماً في الترويسة، وأمّا الخيارات، فهي حقول غير إلزاميّة قد تُلحق بالترويسة، ويمكن أن يصل طولها الأعظم في رزمة واحدة إلى 40 بايت، وقد وصِفت بنية الحقول واستعمالتها في معيار البروتوكول.
حقل الخيارات هو حقل اختياري في ترويسة الإصدار الرابع من برتوكول الإنترنت. قد يحتوي الحقل خياراً واحداً أو أكثر بطول أعظم قد يصل إلى 40 بايت في الرزمة الواحدة. إن ما هو اختياري هو وجود الخيارات في الترويسة من عدمه، أمّا دعمها فهو إلزامي في كل المُضيفين والمُوجّهات التي تدعم الإصدار الرابع من الإنترنت.
ليس هناك طول ثابت للخيار، ولكن لجميع الخيارات بنيّة مشتركة، ولا يشذّ عن هذه البنية إلا خياران فقط هما خيار النهاية وخيار لا عمليّة. يتألّف كل خيار من ثلاث حقول هي حقل النوع وطوله 8 بت، وحقل الطول وطوله 8 بت أيضاً، وحقل القيمة وهو ذو طول متغيّر حسب الخيار، يتكوّن حقل النوع من ثلاث حقول فرعية هي:
يمكن أن تحتوي الترويسة على أكثر من خيار، ويفصل عندها بين الخيارات خيار لا عمليّة، وتنتهي قائمة الخيارات دوماً بخيار النهاية ، الذي يجب أن ينتهي دائماً عند حدود كلمة بطول 32 بت، وإن لم يتحقق ذلك، يُصار إلى إكمال الفراغ بعدد من بتات الحشو للوصول إلى حدود الكلمة. بسبب إمكانية استعمالها لشن هجمات، ولضخامة حجم شبكة الإنترنت، فإن خيارات البروتوكول نادراً ما تستعمل فيها.
العنونة في بروتوكول الإنترنت هي منح مضيفيي بروتوكول الإنترنت مُعرفات رقمية في الشبكة المحلية أو في شبكة الإنترنت. يُسمّى العنوان الممنوح عنوان برتوكول الإنترنت، وقد يستخدم العنوان لتمييز مُضيف ما بشكلٍ فريد بعينه، أو لتحديد أعضاء مجموعة من المضيفين الذين يستضيفون العنوان في الوقت نفسه، وليس هناك مانع من استضافة المُضيف لأكثر من عنوان بروتوكول إنترنت في الوقت ذاته، العنونة هي وظيفة من وظائف بروتوكول الإنترنت.
عنوان بروتوكول الإنترنت.
عنوان بروتوكول الإنترنت هو مُعرّف رقمي، طوله 32 بت، غالباً ما يكتب ، ولكنه قد يكتب بالنظام الثنائي أيضاً، يقسّم كل عنوان إلى أربع أقسام تُسمّى خانات ، طول كل منها 8 بتات. تُرّقم الخانات انطلاقاً من الواحد وابتداءً من الخانة التي تضّم البتات ذات الأهمية الأعلى، وهي التي تقع أقصى يسار العنوان.
يكتب عنوان بروتوكول الإنترنت في النظام العشري المنقط بالشكل "#.#.#.#" حيث يُمثّل الرمز # قيمة عددية بنظام العد العشري، ولأن كل خانة تضم أعداد موجبة مُمثلة بثمانية بتات فقط، فإنّ القيمة العشريّة في كل خانة يمكن أن تتراوح بين القيمتين 0 و255 فقط. إنّ "10.0.0.1" و"150.255.12.9" و"240.0.0.9" هي أمثلة على عناوين إنترنت مكتوبة بنظام العد العشري المُنقّط. كما يمُكن أن يُمثل العنوان بنظام العد الثنائي، من خلال استبدال القيمة العشرية لكل خانة بالمقابل الثنائي، ولكن يجب اعتماد تمثيل واحد فقط عند الكتابة ولا يجوز الخلط بين الشكلين معاً. فمثلاً التمثيلان التاليان يعبران عن نفس عنوان بروتوكول الإنترنت مكتوباً بالتمثيل الثنائي ثُمّ بالتمثيل العشري المُنقط:
يمكن تجميع العناوين مع بعضها البعض حسب قيمتها العددية لتشكل فضاء من العناوين. بناء على ذلك، يُقسم عنوان بروتوكول الإنترنت إلى ثلاثة أقسام:
يكون مجموع أطوال الأقسام مساوياً لطول عنوان الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، أي k+m+n = 32.
فضاء العناوين.
فضاء عناوين بروتوكول الإنترنت هو مجموعة كل عناوين بروتوكول الإنترنت، وهي تضمّ 232 عنواناً، أي حوالي 4.3 مليار عنوان تقريباً. يُقسّم فضاء العنونة من حيث الغرض من الاستخدام إلى ثلاث أفضية جزئيّة يمكن تميزها حسب قيمة البتات المحجوزة، وهي:
يُقسم فضاء عناوين البث فريد الوجهة إلى عدد من الأفضية الجزئية لتسهيل استعماله وإدارته، والفضاء الجزئي هو مجموعة جزئيّة من الفضاء الكلي، ولكل فضاء جزئي حجم محدد يُمثل عدد عناوين بروتوكول الإنترنت التي يحتويها، ويمكن للفضاء الجزئي أن يضمّ أفضية جزئيّة أخرى. بسبب استعمال نظام العد الثنائي في عنونة الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، فإنّ حجم الفضاء يجب أن يكون دائماً من مضاعفات العدد 2، أي من المجموعة {2، 4، 8، 16،... 232}.
هناك طريقتان لتجزئة الأفضية وعنونتها في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، فإمّا أن تكون العنونة قياسيّة أو غير قياسيّة. في العنونة الصنفية ، تكون أطوال قسمي الشبكة والمُضيف مُحددة بشكل قياسي، وبالتالي، تكون الأفضية الجزئية الناتجة معروفة الحجم، وتصنف حسب حجمها إلى أصناف، هي من الأكبر إلى الأصغر حجماً: الصنف A والصنف B والصنف C، ولذلك تُسمى هذه العنونة أيضاً بالعنونة الصنفيّة . أمّا في العنونة غير الصنفية فلا يوجد أصناف، وتكون أحجام الأفضية غير ثابتة، ولذلك فإن هذه العنونة تُسمى أيضاً بالعنونة اللاصنفيّة .
في كلتا الطريقتين، فإنّ العناوين التي تنتمي إلى نفس الفضاء الجزئي، سواء كان قياسيّاً أو غير قياسيّاً، تشترك مع بعضها بنفس القيمة لمُعرّف الشبكة، وتتمايز بقيمة مُعرّف المُضيف. يُستخدم قناع الشبكة لتحديد طولي المُعرفين، أمّا قيمتهما فتُحسب باستخدام عمليّة تجزئة الشبكة.
قناع الشبكة.
قناع الشبكة هو عدد طوله 32 بت، يُكتب وفقاً لنفس قواعد كتابة عنوان الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت وله نفس البنية رباعية الخانات. يتميّز القناع بنمط فريد من تكرار الأصفار والوحدان فيه، فهو يضمّ تتابع وحيد غير منقطع من الوحدان يليه تتابع وحيد غير منقطع من الأصفار.
يُرفق كل عنوان بروتوكول إنترنت بقناع شبكة، ويحدد القناع البتات المحجوزة ومُعرّف الشبكة. حيث يقابل كل بت محجوز، وكل بت في معرّف الشبكة في عنوان البروتوكول بت ذو قيمة واحدية في القناع، أما بتات مُعرّف المُضيف في العنوان، فتقابلها بتات ذات قيمة صفرية في القناع.
مثلاً إذا كان مجموع طولي البتات المحجوزة ومُعرّف الشبكة في فضاء عناوين ما هو 12 بتاً، فإن القناع الموافق للعنوان يكتب بالتمثيل الثنائي بالشكل:
وهذا يقابل القناع 255.240.0.0، أو اختصاراً 12/. والتمثيل الأول هو التمثيل العشري المُنقط، ويمكن الحصول عليه باستبدال القيمة الثنائية لكل خانة بمقابلها العشري. أمّا التمثيل الثاني فهو تمثيل البادئة ، ويمكن الحصول عليه من خلال إحصاء عدد الوحدان المتتالية في القناع، وإضافتها إلى جانب الشريطة المائلة /. تستعمل كلتا الطريقتان للتعبير عن قناع الشبكة، ويضاف القناع دائماً إلى يسار العنوان. فمثلاً: "10.0.0.0/12" و"255.240.0.0 10.0.0.0" هما تعبيران متطابقان، ويعنيان أن البتات الإثني عشر الأكثر أهمية في العنوان "10.0.0.0" تشكل قسمي البتات المحجوزة ومُعرّف الشبكة. بعبارة أخرى، كل عناوين بروتوكول الإنترنت التي تبدأ من البت الأكثر أهمية بتتابع البتات: "0000 1010 0000" هي أعضاء في هذا الفضاء الجزئي.
إنّ القيم العشرية المُستعملة في كتابة الخانات في أقنعة الشبكة في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت محدودة وعددها 9 فقط، والسبب في ذلك هو شرط الوحدان المتتالية غير المنقطعة، وهذه القيم هي {0، 128، 192، 224، 240، 248، 252، 254، 255}.
عنوان الشبكة.
عنوان الشبكة هو عنوان بروتوكول إنترنت تكون قيمة جميع البتات في قسم المُضيف فيه صفريّة.يملك هذا العنوان أصغر قيمة عددية بين جميع عناوين الفضاء، ويستعمل مع قناع الشبكة لتمثيل كامل فضاء العنونة الجزئي، لذلك لا يجب استعماله في عنونة المُضيفين. يجب الانتباه إلى عدم الخلط بين عنوان الشبكة ومُعرّف الشبكة، فالأول هو عنوان بروتوكول إنترنت كامل طوله 32 بت، أما الثاني فهو جزء من عنوات بروتوكول الإنترنت، ويُمثّل القسم المشترك بين جميع العناوين التي تنتمي إلى الفضاء.
يمكن حساب عنوان الشبكة بشكل رياضي من انطلاقاً من قناع الشبكة وأحد عناوينها حسب الخوارزمية التاليّة:
عنوان البث العام.
عنوان البث العام هو عنوان بروتوكول إنترنت تكون قيمة جميع البتات في قسم المُضيف فيه واحديّة. يملك هذا العنوان أكبر قيمة عددية بين جميع عناوين الفضاء الجزئي الذي ينتمي إليه، ويستعمل كعنوان مشترك لكل مستضيفي عناوين الفضاء، وأيُّ رزمة بيانات توجّه إلى هذا العنوان، سيُصار إلى إرسالها بشكل بث عام إلى جميع المُضيفين الذين يستضيفون عناوين من ذلك الفضاء، لذلك لا يجب استعمال عنوان البث العام في عنونة المُضيفين.
لحساب عنوان البث العام في فضاء ما، انطلاقاً من معرفة قناع الشبكة وأحد العناوين فيه، تتبع الخوارزمية التالية:
فضاء البث فريد الوجهة.
نمط عنونة المضيفين هو طريقة تقسيم فضاء العناوين المُخصص للبث فريد الوجهة إلى أفضية جزئية أصغر، وهناك نمطين للعنونة:
تُشرف هيئة أرقام الإنترنت المُخصصَة على تحصيص فضاء البث فريد الوجهة ضمن بنية هرمية تُسمى سجّل الإنترنت تضمّ الهيئة على رأسها. في المستوى الثاني من البنية الهرمية، هناك مجموعة من سجلات الإنترنت الإقليمية، التي يُشرف كل منها على مجموعة من سجلات الإنترنت المحليّة، وتُشكّل مجموعة هذه السجلات المستوى الثالث في البنية الهرمية. أما المستوى الرابع فيتمثل بسجلات إنترنت محلية فرعية أو مجموعة من العملاء الذين يحصلون على أفضية العناوين لاستعمالها في شبكة الإنترنت.
الصنفية.
العنونة الصنفية هي طريقة لتقسيم فضاء العناوين المخصص للبث فريد الوجهة حسب إلى عدد من أفضية الجزئية ذات الحجم والعدد الثابت المُحدد مسبقاً. تُسمىّ الأحجام القياسية أصنافاً، وهناك ثلاث أصناف هي الصَنف A والصَنف B والصَنف C. يتم الاعتماد على البتات المحجوزة في الخانة الأولى لتجزئة فضاء البث فريد الوجهة إلى عدد من أصناف القياسية حسب ما يلي:
وصفت العنونة الصنفية كآلية لتحصيص فضاء العناوين في معيار البروتوكول الأساسي، واستعملت في شبكة الإنترنت لأكثر من عقد من الزمن، قبل أن يتوقف استعمالها بسبب استنفاد عناوين فضاء الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، وليجري بعدها الانتقال لاستعمال العنونة غير الصنفية في تحصيص فضاء العناوين بدءاً من العام 1993م.
غير الصنفية.
العنونة غير الصنفية هي نمط عنونة يجري بموجبه تجزئة فضاء عناوين الإنترنت وفق نهج متعدد المستويات، وهذا يعني إمكانية تجزئة الفضاء على أكثر من مرحلة، ما يجعل تحصيص الفضاء أكثر مرونة مقارنة بالعنونة الصنفية حيث تكون الأصناف ثابنة الطول. في العنونة غير الصنفية يتكون العنوان من بادئة ومُعرّف للمضيف، تشمل البادئة البتات المحجوزة ومُعرّف الشبكة، وليس هناك طول مُحدد للبادئة، بل يزداد طولها في كل مستوى تجزئة في مقابل نقصان في طول مُعرّف المضيف.
طوّرت العنونة غير الصنفية كرد فعل على استنفاد عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت وبدء استعمالها في شبكة الإنترنت منذ العام 1993م. سمحت تطبيق هذا النمط من العنونة بإطالة عمر الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت عقدين من الزمن على الأقل، وهي اليوم جزء من منظومة توجيه تُسمّى التوجيه غير الصنفي بين النطاقات تشمل أو تدعم أيضاً آليات أخرى إدارة فضاء الإنترنت مثل تجميع المسارات واستعمال الأقنعة مختلفة الطول وغير ذلك.
تجزئة الشبكة واستخدام الأقنعة مختلفة الطول.
تجزئة الشبكة هي عملية رياضية يجري فيها تقسيم فضاء عناوين إلى عدد من الأفضية الأصغر حجماً. يمكن أن تستخدم التجزئة مع نمطي العنونة الصنفية وغير الصنفية . في نمط العنونة الصنفية يجري اقتطاع عدد من البتات من مُعرّف المُضيف، انطلاقاً من البتات الأكثر أهمية فيه، ثُم تستعمل هذه البتات لتشكيل مُعرّف جديد هو مُعرّف الشبكة الجزئيّة الذي يفصل بين مُعرّف المضيف ومُعرّف الشبكة، وصفت عملية التجزئة الصنفية في وثيقة طلب التعليقات RFC 950. في العنونة غير الصنفية ، تُتبع نفس الآليّة، بالإضافة لضمّ مُعرّف الشبكة الجزئية إلى البادئة فتزداد طولاً على حساب مُعرّف المُضيف في العناوين الجزئية.
تُوصف التجزئة السابقة بأنها تجزئة وحيدة المستوى ، وإذا طُبقت خوارزمية التجزئة نفسها على إحدى الشبكات الجزئية الناتجة عن التجزئة السابقة، فسينتج أفضية جزئية ذات أحجم أصغر، وتُوصف التجزئة عندها بأنها تجزئة مُتعددة المستويات ، وينتج عنها شبكات ذات أحجام متباينة وذات أقنعة مختلفة الطول.
أمّا استخدام أقنعة الشبكات الجزئيّة مُختلفة الطول فهو استعمال أفضية جزئية ذات أحجام مختلفة نتجت عن التجزئة مُتعددة المستويات لفضاء صنفي واحد، وبما أن أحجام الأفضية مُختلفة، فإن أطوال الأقنعة سيكون مختلفاً أيضاً، ومن هنا حصلت تقنية التجزئة هذه على اسمها. يُساعد استخدام أقنعة الشبكات الجزئيّة مُختلفة الطول في تحصيص فضاء العناوين بشكل أكثر فعاليّة، ويقلل الهدر في فضاء العناوين، لأنه يمنح إمكانية للتحكم بطول قناع الشبكة الجزئيّة، الذي يُحدد بدوره حجم فضاء العناوين. وقد وصف هذا الاستخدام في وثيقة طلب التعليقات RFC 1878.
يتطلب تجزئة فضاء عناوين للإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت مهارات رياضية تتضمن عمليات بنظام العد الثنائي. أما استخدام أقنعة الشبكات الجزئيّة مُختلفة الطول فيجب أن يكون مقترناً بتصميم دقيق للشبكة، فقد يؤدي الاستعمال غير المدورس لأفضية عناوين جزئية مُختلفة الطول إلى تراكب مجالات العناوين، وهي إحدى المشكلات المرتبطة بالعنونة التي تواجه تطبيقات البروتوكول.
فضاء عناوين البث المجموعاتي في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت هو فضاء العناوين الذي يشمل كل العناوين التي يكون عدد البتات المحجوزة فيها 4 بتات، وقيمتها 2(1110)، ويُشار إليه أيضاً بالصنف D، وتتراوح قيمة الخانة الأولى فيه بين القيمتين العشريتين: 224 و239.
يُجزّى فضاء العناوين إلى مجموعة من الأفضية الجزئيّة، يضمّ كل فضاء جزئي مجموعة من العناوين ، تشترك العناوين التي تنتمي إلى نفس الفضاء الجزئي بقسم من العنوان يُسمّى مُعرّف الفضاء وتختلف بقسم آخر هو مُعرّف المجموعة. بالإضافة لذلك، بالإمكان إضافة عدد من بتات العنوان إلى قسم البتات المحجوزة لزيادة طوله بما يخدم الحاجة لتجزئة الفضاء بشكل أكثر فعاليّة. تُشرف هيئة أرقام الإنترنت المُخصصَة بشكل مباشر على تحصيص فضاء البث المجموعاتي للعملاء دون المرور بسجلات الإنترنت الإقليمية وعلى حفظ بيانات الأفضية المُحصصة.
هناك أفضية عناوين محجوزة من أجل بروتوكولات محددة أو من أجل استعمالات خاصة، ولا يجوز استعمال عناوين من هذه الأفضية من أجل عنونة المُضيفين في شبكة الإنترنت. تشرف هيئة أرقام الإنترنت المُخصصَة على حفظ وإدارة هذه الأفضية.
طوّرت شبكة الإنترنت أساساً لتكون شبكة تربط بين الشبكات المختلفة، وهذا ما يدل عليه اسمها المكون من مقطعين وتعني بينَ، و وتعني شبكة، وقد تدعم كل شبكة حجماً أعظم لرزم البيانات مختلفاً عن بقية الشبكات. بناءً على ذلك، ظهرت مشكلة دعم أحجام مختلفة من رزم البيانات منذ بدايات الإنترنت، وكان الحل المقترح هو التقطيع وإعادة التجميع، وفيه يقوم أي موجه غير قادر على إرسال رزمة بيانات عبر شبكة ما، لأن حجمها يتجاوز قيمة وحدة النقل العظمى المسموح في تلك الشبكة بتقطيع الرزمة إلى رزم بيانات أصغر تُسمّى قطعاً، ثم توجيهها عبر الشبكة، على أن يتم إعادة تجميع الرزمة الأصلية انطلاقاً من القطع في الوجهة النهائية.
التقطيع وإعادة التجميع هما وظيفتان من وظائف الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت.
تقطيع رزم البيانات هو وظيفة من وظائف الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت. عندما تستقبل طبقة الإنترنت التي تُشغّل الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت رزمة بيانات مُوجَّهة لإرسالها إلى عبر أحد المنافذ، فإنّها تقوم بتحديد قيمة وحدة النقل العظمى في الشبكة المرتبطة مع ذلك المنفذ، ثُمّ يقوم بروتوكول الإنترنت بمقارنة حجم الرزمة مع قيمة وحدة النقل العظمى، فإذا كان حجم الرزمة أكبر، فلا بدَ من تقطيع الرزمة إلى قطع أصغر حجماً تُشكل كل منها رزمة بيانات مستقلّة. يحصل التقطيع في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت في مصدر رزمة البيانات وفي أي عقدة وسطيّة تعالج الرزمة عبر مسارها من مصدرها إلى وجهتها، كما يمكن تقطيع القطع إلى قطع أصغر إذا دعت الحاجة إلى ذلك.
إعادة تجميع رزمة البيانات هي عملية إعادة إنشاء لرزمة البيانات الأصليّة انطلاقاً من مجموعة القطع الناتجة عن عملية التقطيع. في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت لا تحدث عمليّة إعادة التجميع إلا في الوجهة النهائية للرزمة، لأن القطع المختلفة الناتجة عن التقطيع قد تسلك مسارات مختلفة بعد توجيهها، وهذه المسارات قد لا تلتقي إلا في الوجهة النهائيّة.
وصفت خوارزمية إعادة التجميع في محددات البروتوكول، وهي تتبع المراحل التالية:
هناك خوارزمية تجميع أُخرى، جرى مناقشتها وشرحها في وثيقة طلب التعليقات RFC 815.
مرتبطة بالعنونة.
استنفاد فضاء العناوين.
توصيف المشكلة.
استنفاد فضاء عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت هو نضوب العناوين الحرّة في فضاء عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت بعد تحصيصها ومنحها إلى مُضيفين في شبكة الإنترنت. لوحظت هذه المشكلة في مطلع التسعينيات من القرن العشرين مع توسّع شبكة الإنترنت، وابتدأ العمل على إيجاد حلول لها منذ ذلك الوقت.
جرى التعامل مع مشكلة استنفاد العناوين عبر إستراتيجيتين، الأول هي إستراتيجية قصيرة المدى، هدفت إلى خفض سرعة استنفاد فضاء العناوين وإطالة عمر الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت إلى أقصى زمن ممكن، والثانية هي طويلة المدى، هدفت إلى استبدال الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت ذو فضاء العناوين المحدود، حوالي 4.3 مليار عنوان فقط، والاستعاضة عنه ببروتوكول تشبيك يدعم فضاء عنونة أكبر.
مع اتباع الإستراتيجيتين بشكلٍ متوازي ، طوّرت مجموعة من الحلول الإسعافية كنتيجة للإستراتيجية قصيرة الأمد، شملت تقنية ترجمة عنوان الشبكة () ونمط عنونة لا صنفي ليكون جزءاً من آلية توجيه سمُيت التوجيه غير الصنفي بين النطاقات () ، وترتب على ذلك تطوير عملية تجزئة الشبكة ودعم استعمال الأقنعة مختلفة الطول (). أمّا الإستراتيجيّة طويلة الأمد، فقد نجم عنها تطوير الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت (IPv6) ليكون حل نهائيّاً وبديلاً عن الإصدار الرابع من البروتوكول.
ساعدت الإستراتيجيّة قصيرة الأمد بشكل على مدّ عمر الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت لأكثر من ربع قرن بعد أن كان المتوقع هو 3-5 سنوات فقط ، ولكن استنفاد فضاء العناوين استمر، وإن بوتيرة أبطأ. في شهر فبراير من العام 2011 أصدرت شركة الإنترنت للأرقام والأسماء المُخصصة، المعروفة اختصاراً بآيكان، بياناً صحفياً أفادت فيه ببدء استهلاك آخر فضاء عناوين غير مُخصص ذو بادئة بطول 8/.
ترجمة عنوان الشبكة
ترجمة عنوان الشبكة هي تقنية تسمح لمُنظمة تدير شبكة محلية ما باستعمال أحد أفضية العناوين الخاصة لعنونة المُضيفين تلك الشبكة، في نفس الوقت الذي تستعمل فيه عناوين عامّة للاتصال مع شبكة الإنترنت. تحتاج هذه التقنية إلى مُوجّه يجري عملية المطابقة والتبديل، والتي تسمى الترجمة، بين العناوين الخاصة والعامة، ويمكن أن يسمح ذلك لعدد كبير من مُضيفي العناوين الخاصة بتشارك عدد قليل من العناوين العامة واستعمالها للوصول إلى شبكة الإنترنت.
هناك ثلاث أشكال لتقنية ترجمة عناوين الشبكة، الأولى هي ترجمة عناوين الشبكة الثابتة ، وفيها يجري ترجمة كل عنوان خاص إلى عنوان عام مقابل له في جدول مطابقة مُعدّ مسبقاً. والثانية هي ترجمة عناوين الشبكة الآليّة وفيها يجري تشارك عدد محدد من العناوين العامة بواسطة عدد أكبر من مُضيفي العناوين الخاصّة، بدون وجود جدول مطابقة مُعدّ مسبقاً، ويُترجِم مُوجّه مُعدّ مسبقاً العنوان الخاص إلى عنوان عام فور توافر الأخير. والثالثة هي ترجمة عنوان الشبكة ورقم المنفذ، والتي تسمّى أيضاً ترجمة عناوين الشبكة المُحمّلة زائداً بترجمة أرقام المنافذ ، وفيها يجري تشارك عنوان عام واحد بواسطة عدد كبير جداً من مُضيفي العناوين الخاصّة، يزيد عن 65 ألفاً، اعتماداً على منحهم أرقام منافذ مُتمايزة.
طوّرت تقنيّة ترجمة عناوين الشبكة في العام 1994م كحل لمشكة استنفاد عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت ضمن الإستراتيجية قصيرة الأمد، ووصفت أساساً في وثيقة طلب التعليقات RFC 1631 ، وعدّل المعيار لاحقاً وأضيف إليه دعم ترجمة عنوان الشبكة ورقم المنفذ ونُشر في عام 2001 تحت الاسم الرمزي RFC 3022.
العنونة غير الصنفية والتوجيه غير الصنفي بين النطاقات
العنونة غير الصنفية هي طريقة لتقسيم فضاء عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت وفق هرمية متوافقة مع طوبولوجيا الإنترنت، لا يوجد أصناف قياسية في هذه الطريقة، ولكن يجري تقسيم كل عنوان إلى قسمين هما البادئة ومُعرّف المُضيف، وكلما كان طول البادئة أكبر، كان عدد عناوين الفضاء أكثر. تدعم آليّة العنونة غير الصنفية عمليّة تجميع المسارات عند إنجاز شكل خاص من التوجيه سُمي التوجيه غير الصنفي.
تدعم العنونة غير الصنفية تجزئة فضاء العناوين أيضاً، وفيها يتم اقتطاع عدد من البتات من مُعرّف المُضيف، حسب الحاجة، ثم يجري إلحاقها بقسم البادئة، فتزداد طولاً. وبشكل مشابه لتجزئة الأفضية القياسية، فإن عدد البتات المُقتطعة من مُعرّف المُضيف يُحدد عدد الأفضية الجزئية الناتجة عن التجزئة، أما عدد البتات المتبقية في مُعرّف المضيف فتحدد حجم الأفضية الناتجة عن التجزئة.
أمّا التوجيه غير الصنفي بين النطاقات هو آلية توجيه مبنية على العنونة غير الصنفية في الشبكات المعنونة بالإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، وهو حلٌ ضمن الإستراتيجية قصيرة الأمد لمشكلة استنفاد عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت. وصفت العنونة والتوجيه غير الصنفيان في وثيقة طلب التعليقات RFC 1338 في العام 1992م أولاً ، ثُمّ في الوثيقتين RFC 1518 للعنونة وRFC 1519 للتوجيه في العام 1993م، وأخيراً صدرت الوثيقة RFC 4632 في هذا الصدد في العام 2006م.
يجب التمييز بين التوجيه غير الصنفي بين النطاقات CIDR واستخدام الأقنعة مختلفة الطول VLSM، فالأول هو آلية للتوجيه تستعمل في شبكة الإنترنت وتتضمن استخداماً للعنونة غير الصنفية ، أما الثاني فهو آلية عنونة في شبكة محلية تعتمد على التجزئة المتعددة.
الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت
الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت هو الحل المقترح ضمن الإستراتيجية طويلة الأمد لحل مشكلة استنفاد عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت. وهو بروتوكول تشبيك يقدم خدمة العنونة في شبكات البيانات، يبلغ طول عنوان الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت 128 بت، ويشمل فضاء عناوين يضم 2128 عنواناً أو ما يعادل 3.4x1038 عنوان، وهو عدد ضخم جداً من العناوين من الغير المُمكن استهلاكه في الأفق المنظور.
تضمّن تصميم الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت دعماً افتراضياً لعدد من التقنيات التي سبق وأضيفت للإصدار الرابع مثل تجميع المسارات والعنونة المحلية وترجمة عناوين الشبكة، بالإضافة لتقنيات أخرى جديدة مثل التهيئة الذاتية الآلية () وصنف جديد من العنونة هو . بالإضافة لذلك، يعتمد الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت بشكل كبير على بروتوكول رديف طوّر خصصيصاً لدعم هذه الوظائف، وهو بروتوكول اكتشاف الجيران ().