في هذا الدرس 7تصفّح المواضيع
عرفنا في الدرس السابق أن عنوان الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت (IPv4 Address) يتكون من بتاً تُكتب على هيئة أربع خانات عشرية مثل . غير أن هذا العنوان الواحد يحمل في طياته معلومتين منفصلتين تماماً، تماماً كما يتكون العنوان البريدي من اسم الحي والشارع متبوعاً بـ رقم الشقة السكنية:
- قسم الشبكة (معرّف الشبكة — Network ID): الجزء الأيسر من العنوان (مثل ) الذي يحدد هوية الشبكة الفرعية بأكملها. يجب أن تشترك جميع الحواسيب والهواتف والطابعات الواقعة في نفس الشبكة المحلية في قسم الشبكة هذا حرفياً.
- قسم المضيف (معرّف الجهاز — Host ID): الجزء الأيمن المتبقي من العنوان (مثل ) الذي يميز كل جهاز بعينه داخل تلك الشبكة. لا يجوز أبداً لجهازين متصلين بنفس الشبكة أن يحملا معرّف المضيف ذاته.
إن النظر إلى عنوان بمفرده لا يكفي لكي يعرف نظام التشغيل أين ينتهي قسم الشبكة وأين يبدأ قسم المضيف؛ فهل الشبكة هي أم ؟ هذا الحد الفاصل بالضبط هو الوظيفة الهندسية التي يؤديها الرقم المرافق دائماً لكل عنوان آي بي، وهو قناع الشبكة الفرعية (Subnet Mask).
قناع الشبكة الفرعية (Subnet Mask) هو رقم بطول بتاً يرافق كل عنوان IPv4، ومهمته الوحيدة هي تحديد البتّات التي تنتمي إلى قسم الشبكة والبتّات التي تنتمي إلى قسم المضيف. ويُكتب هو الآخر في أربع خانات عشرية، وأشهرها على الإطلاق في الشبكات المنزلية والمكتبية هو القناع .
في النظام الثنائي، يتكون قناع الشبكة الصحيح دائماً من سلسلة متتابعة من الأرقام () على اليسار تليها سلسلة متتابعة من الأصفار () على اليمين:
- كل بت بقيمة
1يحجز خانة لقسم الشبكة: الخانة المكونة من ثماني واحدات متتالية () تساوي بالنظام العشري الرقم ؛ ولذلك فإن القناع يثبّت أول ثلاث خانات ( بتاً) كمعرّف للشبكة. - كل بت بقيمة
0يترك خانة لقسم المضيف: الخانة المكونة من ثمانية أصفار () تساوي عشرياً، مما يترك الخانة الرابعة ( بتّات) مفتوحة لترقيم الأجهزة الفردية داخل الشبكة.
عندما يترك قناع الشبكة بتّات مخصصة للمضيفين (كما في القناع )، فإن هذه البتّات الثمانية توفر نظرياً احتمالاً رقمياً (من إلى ). ومع ذلك، لا يمكنك منح الأجهزة الفعلية سوى عنواناً فقط، لأن بروتوكول الإنترنت يحجز دائماً عنوانين خاصين في كل شبكة فرعية:
- عنوان الشبكة (Network Address — كل بتّات المضيف تساوي
0): هو أول عنوان في النطاق (مثل )، وتستخدمه الموجهات (Routers) للإشارة إلى الشبكة الفرعية ككل في جداول التوجيه، ولا يُمنح لأي جهاز. - عنوان البث الموجه (Broadcast Address — كل بتّات المضيف تساوي
1): هو آخر عنوان في النطاق (مثل )، وأي حزمة تُرسل إلى هذا العنوان تُسلَّم في اللحظة نفسها إلى جميع الأجهزة المتصلة بهذه الشبكة الفرعية.
طالع التفصيل الرقمي الآتي لشبكة قياسية من الفئة :
# Subnet Breakdown for 192.168.1.0 / 255.255.255.0
Network Address : 192.168.1.0 (Reserved: Host bits all 0)
First Usable Host : 192.168.1.1 (Usually Default Gateway)
Last Usable Host : 192.168.1.254 (Assignable to Endpoints)
Broadcast Address : 192.168.1.255 (Reserved: Host bits all 1)
Total Usable IPs : 2^(8) - 2 = 256 - 2 = 254 Hostsبدلاً من كتابة قناع الشبكة العشري الطويل في كل مرة نضبط فيها موجهاً أو سحابة افتراضية أو قاعدة جدار ناري، تعتمد الشبكات الحديثة على صيغة مختصرة رشيقة تُسمى التوجيه بين النطاقات غير الصنفية (Classless Inter-Domain Routing — CIDR)، وتُكتب بوضع شرطة مائلة () يليها عدد بتّات الواحد (1) المتتالية في قناع الشبكة:
- التدوين يعني أن القناع يبدأ بـ بتاً من الرقم واحد، وهو ما يساوي بالضبط القناع .
- التدوين يعني أن القناع يبدأ بـ بتّات من الرقم واحد، وهو ما يساوي القناع .
- التدوين يعني أن القناع يبدأ بـ بتاً من الرقم واحد، وهو ما يساوي القناع .
لقد ابتكرت هيئة مهندسي الإنترنت (IETF) نظام CIDR عام 1993 (ومعياره المحدث RFC 4632) ليحل محل نظام الفئات التاريخي الجامد (Classful Addressing: Class A, B, C)، مما سمح بتقسيم الشبكات عند أي حد بتّي مرن (مثل أو أو ) عبر تقنية أقنعة الشبكة الفرعية متغيرة الطول (Variable-Length Subnet Masking — VLSM).
كمطور ويب أو مهندس سحابة أو مختص في الأمن السيبراني، لست بحاجة لحفظ جدول الـ قناعاً عن ظهر قلب، لكنك ستصادف ست بادئات CIDR جوهرية بشكل يومي عند إعداد الخوادم وحاويات Docker والسحابات الافتراضية VPC وقواعد الجدران النارية:
- البادئة ( — جهازاً): الحجم القياسي للشبكات المنزلية والمكتبية وشبكات الخوادم الفرعية.
- البادئتان و ( = جهازاً، و = جهازاً): تنتجان عن استعارة بت واحد أو بتّين من حقل المضيف لتقسيم شبكة إلى شبكتين أو أربع شبكات أصغر معزولة.
- البادئة ( — جهازاً): النطاق القياسي لتأسيس سحابة خاصة افتراضية (
VPC) ثم تقسيمها داخلياً إلى شبكات . - البادئة ( — جهاز واحد فقط): تثبّت جميع البتّات الـ لتحديد عنوان
IPوحيد بدقة في صلاحيات الجدران النارية. - البادئة ( — كل عناوين الإنترنت): تطابق أي عنوان
IPv4في العالم، وتُستخدم للمسار الافتراضي أو فتح منفذ ويب للجمهور.
راجع الجدول المرجعي السريع أدناه، ثم جرّب الحالات الأربع في المعمل التفاعلي الذي يليه:
# Practical CIDR Reference Cheat Sheet
CIDR Subnet Mask Host Bits Total IPs Usable Hosts
/32 255.255.255.255 0 bits 1 1 (Exact)
/26 255.255.255.192 6 bits 64 62 Hosts
/25 255.255.255.128 7 bits 128 126 Hosts
/24 255.255.255.0 8 bits 256 254 Hosts
/16 255.255.0.0 16 bits 65,536 65,534 Hosts
/8 255.0.0.0 24 bits 16,777,216 16.77M Hostsمحلل قناع الشبكة الفرعية وتدوين CIDR التفاعلي
لماذا يحتاج حاسوبك إلى معرفة قناع الشبكة الفرعية قبل إرسال أي حزمة بيانات؟ لأن نظام التشغيل يستخدم قناع الشبكة الخاص به قبل كل اتصال للإجابة عن سؤال توجيهي حاسم: هل الجهاز المقصود يقع معي في نفس الشبكة الفرعية المحلية، أم يقع في شبكة خارجية؟
- الحالة الأولى — نفس الشبكة الفرعية (تسليم محلي مباشر): لنفترض أن حاسوبك يحمل العنوان ويريد طباعة ملف على طابعة محلية عنوانها . عند تطبيق قناع يجد النظام أن الجهازين يشتركان في معرّف الشبكة ذاته ()؛ فيطلب عنوان
MACالخاص بالطابعة عبرARPويرسل البيانات مباشرة عبر السويتش دون المرور بالراوتر. - الحالة الثانية — شبكة فرعية مختلفة (التوجه إلى البوابة الافتراضية): إذا أراد حاسوبك () الاتصال بخادم خارجي مثل أو بقسم آخر داخل الشركة عنوانه ، يكتشف عبر القناع أن الوجهة خارج نطاقه المحلي؛ فيوجّه الإطار الفيزيائي فوراً إلى البوابة الافتراضية (Default Gateway — عنوان الراوتر مثل ) ليتولى تمريرها خارج الشبكة.
لماذا يحرص مهندسو الشبكات ومعماريو السحابة على تقسيم الشبكة الكبيرة إلى شبكات فرعية أصغر (تقسيم الشبكة — Subnetting) بدلاً من وضع جميع أجهزة المؤسسة في شبكة مسطحة واحدة ضخمة بحجم ؟ يحقق التقسيم الفرعي ثلاث فوائد هندسية وأمنية حاسمة:
- تحسين الأداء وتقليص نطاق البث (): تمثل كل شبكة فرعية نطاق بث مستقل (Broadcast Domain)؛ فتقسيم ألف جهاز إلى عدة شبكات يمنع رسائل البث العام (مثل نداءات
ARPوDHCP) من إغراق جميع الأجهزة وإبطاء الشبكة. - العزل الأمني متعدد الطبقات (): يتيح التقسيم وضع خوادم الويب في شبكة فرعية ()، وقواعد البيانات الحساسة في شبكة فرعية معزولة ()، وشبكة زوار المقر (Guest Wi-Fi) في شبكة ثالثة ()، مما يسمح للجدار الناري بمنع أي زائر من الوصول إلى خوادم البيانات نهائياً.
- كفاءة التنظيم وسهولة تشخيص الأعطال: تخصيص نطاق واضح لكل قسم أو طابق يجعل قراءة السجلات الأمنية وحصر الأعطال أسرع وأدق بكثير.
# Enterprise Cloud VPC Subnet Segmentation Plan (10.0.0.0/16)
Subnet 1 (Public Web Tier) : 10.0.1.0/24 (254 Hosts - Internet Facing)
Subnet 2 (App Backend API) : 10.0.2.0/24 (254 Hosts - Internal Only)
Subnet 3 (Database Cluster) : 10.0.3.0/26 ( 62 Hosts - Strict Isolation)
Subnet 4 (Guest Wi-Fi LAN) : 10.0.99.0/24 (254 Hosts - No Corp Access)بيئة التجريب الآمنة وتنبيه المسؤولية القانونية: عند التدرب على حسابات قناع الشبكة الفرعية أو معاينة إعدادات بطاقة الشبكة، التزم دائماً باستخدام أوامر القراءة الآمنة على جهازك الشخصي أو إجراء تجارب تغيير الأقنعة داخل بيئة التجريب الآمنة في أجهزتك الافتراضية (VirtualBox). ونؤكد في تنبيه المسؤولية القانونية على عدم تغيير إعدادات الأقنعة في أجهزة المؤسسات الإنتاجية أو فحص نطاقات CIDR خارجية دون تصريح رسمي مكتوب.
ملخص الدرس
حصاد الدرسمراجعة مركّزة لأهم المفاهيم والقواعد الهندسية التي أتقنتها في هذا الدرس قبل التطبيق العملي
ماذا تعلّمت في هذا الدرس؟
في ملخص الدرس، تعرّفنا على كيفية قيام قناع الشبكة الفرعية (Subnet Mask مثل ) وتدوين البادئة المختصر (CIDR مثل ) بفصل معرّف الشبكة عن معرّف المضيف، ولماذا يُحجز أول عنوان للشبكة وآخر عنوان للبث العام، وكيف يعتمد جهازك على القناع ليقرر الإرسال المحلي المباشر أو التوجه للبوابة الافتراضية. وفي الخطوة التالية، سنكتشف معاً كيف يوزع الراوتر هذه العناوين والأقنعة تلقائياً على الأجهزة، وكيف يترجم العناوين الخاصة إلى عنوان عام واحد للخروج إلى الإنترنت في الدرس القادم: بروتوكول DHCP وترجمة العناوين NAT (DHCP and Network Address Translation NAT).
سجّل الدخول لحفظ تقدمك
تابع إنجاز المواضيع والمصطلحات والمهام، وكمّل من آخر خطوة على أي جهاز.
المصطلحات8
راجع المعنى، اشرحه لنفسك، ثم علّم البطاقة كمفهومة.
- 01 Subnet Mask قناع الشبكة الفرعية
- رقم بطول 32 بتاً يرافق عنوان IPv4 ويستخدم بتّات الواحد المتتالية لتحديد قسم الشبكة وبتّات الصفر لتحديد قسم المضيف.
- للمراجعة
- 02 Network ID (Network Portion) معرّف الشبكة (قسم الشبكة)
- الجزء الأيسر من عنوان IP الذي تشترك فيه جميع الأجهزة الواقعة داخل نفس الشبكة المحلية الفرعية.
- للمراجعة
- 03 Host ID (Host Portion) معرّف المضيف (قسم الجهاز)
- الجزء الأيمن من عنوان IP الذي يميز كل جهاز طرفي برقم فريد داخل الشبكة الفرعية الواحدة.
- للمراجعة
- 04 Network Address عنوان الشبكة
- أول عنوان في أي شبكة فرعية (حيث تكون كل بتّات المضيف أصفاراً مثل 192.168.1.0/24)، ويُحجز لتمثيل الشبكة ذاتها في جداول التوجيه.
- للمراجعة
- 05 Broadcast Address عنوان البث العام
- آخر عنوان في أي شبكة فرعية (حيث تكون كل بتّات المضيف واحدات مثل 192.168.1.255/24)، ويُحجز لإرسال حزمة إلى جميع أجهزة الشبكة الفرعية معاً.
- للمراجعة
- 06 CIDR Notation تدوين البادئة المختصر CIDR
- طريقة مختصرة لكتابة قناع الشبكة بوضع شرطة مائلة يتبعها عدد بتّات الشبكة مثل /24 بدلاً من 255.255.255.0.
- للمراجعة
- 07 Default Gateway البوابة الافتراضية
- عنوان الراوتر المحلي الذي يرسل إليه الجهاز أي حزمة بيانات يكتشف عبر قناع الشبكة أن وجهتها تقع خارج شبكته الفرعية.
- للمراجعة
- 08 Subnetting تقسيم الشبكات الفرعية
- عملية تجزئة الشبكة الكبيرة إلى شبكات فرعية أصغر لتقليص ازدحام البث العام وتعزيز العزل الأمني بين الأقسام.
- للمراجعة
لا توجد بطاقات تطابق البحث والتصفية.
اقرأ البطاقات بحرية. سجّل الدخول لحفظ تقدم مراجعتك.
الاختصارات6
راجع المعنى، اشرحه لنفسك، ثم علّم البطاقة كمفهومة.
- 01 CIDR CIDR
- Classless Inter-Domain Routing
- التوجيه بين النطاقات غير الصنفية — المعيار الحديث لتحديد أقنعة الشبكة وتجميع المسارات بمرونة.
- للمراجعة
- 02 VLSM VLSM
- Variable-Length Subnet Mask
- قناع الشبكة الفرعية متغير الطول — تقنية تسمح بتخصيص أقنعة بأحجام مختلفة حسب عدد الأجهزة الفعلي في كل قسم.
- للمراجعة
- 03 VPC VPC
- Virtual Private Cloud
- السحابة الخاصة الافتراضية — بيئة شبكية معزولة في السحابة تُحجز بكتلة CIDR وتُقسم إلى شبكات فرعية.
- للمراجعة
- 04 LAN LAN
- Local Area Network
- الشبكة المحلية — نطاق الأجهزة المتصلة محلياً والتي تتراسل مباشرة إذا اشتركت في نفس الشبكة الفرعية.
- للمراجعة
- 05 ARP ARP
- Address Resolution Protocol
- بروتوكول تحليل العناوين — يُستخدم لجلب عنوان MAC للجهاز المقصود إذا كان في نفس الشبكة الفرعية أو لجلب عنوان MAC للبوابة الافتراضية.
- للمراجعة
- 06 IETF IETF
- Internet Engineering Task Force
- فريق عمل هندسة الإنترنت — الهيئة الدولية التي أصدرت مواصفات CIDR القياسية في الوثيقة RFC 4632.
- للمراجعة
لا توجد بطاقات تطابق البحث والتصفية.
اقرأ البطاقات بحرية. سجّل الدخول لحفظ تقدم مراجعتك.
مهامك قبل الاختبار
خطوة صغيرة كل مرة. وإنجاز تقدر ترجع له.
-
لديك حاسوب يحمل العنوان 192.168.10.45 ببادئة /24: استخرج كلاً من (1) قناع الشبكة بالصيغة العشرية، و(2) عنوان الشبكة المحجوز، و(3) عنوان البث العام المحجوز، و(4) أول وآخر عنوان صالح للاستخدام للأجهزة.
-
حاسوبك مضبوط بالعنوان 10.0.5.25/24 وبوابته الافتراضية 10.0.5.1. اشرح كيف سيتصرف نظام التشغيل عند إرسال حزمة إلى (أ) العنوان 10.0.5.190 وإلى (ب) العنوان 10.0.6.15 مع تعليل السبب هندسياً.
تأشير المهمة إقرار منك بإتمامها، وليس تصحيحًا آليًا للكود. يُحفظ تقدمك في حسابك.
اختبر فهمك.
ووصلها للإتقان.
كل سؤال خطوة لقدّام. اختار، اكتب كود، وشوف نتيجتك فورًا.
أكمل المهام، واجمع كل الإجابات الصحيحة. أقل من 100%؟ راجع وأعد المحاولة.
الأسئلة متاحة للاطلاع. سجّل الدخول للتفاعل وحفظ تقدمك.