IP Addressing Part I. Basic understanding of IP address.

Now that we know and understand the components, topology and design of the network, we now have the understanding kung ano nga ba ito. But I know it’s not enough. 

How these devices  know each other? 

How do they talk? 

Pano nila nalalaman kung kanino sila “makiki-pag-usap or communicate”? 

That’s what would be our topic now. On this lesson, we are going to talk about IP addresses. Simula na ito ng mga interesting at exciting na topic mga idol kaya sit back and relax. 

What is an IP address?

Ano nga ba ang IP address? Bakit nga ba meron nito at saan ito ginagamit?

Sa isang simpleng paliwag, ang IP address ay isang logical addressing sytem na ginagamit upang ma-identify ang isang network or group of computers at kasama na rin ang mga individual or bawat isang “host” or end devices na member na naturang network. 

Let me explain further.

Kung makikita mo sa sample image natin sa taas, ito ay isang street sa isang subdivision sa Manila. Para ma-identify n’yo kung saan at kanino mismo ang mga bahay na ito, meron pa silang specific address na ginagamit na unique lamang sa kanila.

For example #101 Mahogany st. Tondo, Manila ang complete address ni Mike. Let’s say magpapadala tayo ng letter kay Mike na nakatira dito sa Mahogany st., kelangan nating alamin kung saan sa mahogany st. ang “address” mismo ni Mike. Para malaman ng mail man kung saan talaga ito i-dedeliver. Hindi pwedeng street lang ang alam natin.

Bakit? 

Syempre para alam ng mail man kung saan eksatong bahay i-dedeliver ang letter natin. Hindi makakarating ang letter natin kung walang specific na “destination address” kung saan natin ito ipapadala. Hindi pwedeng basta Mahogany street lang.

It could be a waste of time kung magtatanong ang mail man or iisa-isahin pa n’ya ang mga bahay sa buong Mahogany st. Eh pano kung sing haba ng Edsa ang Mahogany st. na ito? Tapos maraming Mike na nakatira doon. Imagine isang letter pa lamang ito para kay Mike. Pano kung meron din letter na kailangan i-deliver ang mail man sa Narra st., Yakal st. etc.

Make sense?

Ganun din sa network at mga computers. Lahat ng network at mga connected devices ay kailangan ng IP address. Ito ay para alam din ng ibang mga network devices or computers kung kanino at saan sila makiki-pagcommunicate.

Ang mahogany st. na sample natin sa taas ay maihahalintulad natin sa isang network address at ang specific address ng mga bahay ang mismong IP address naman ng mga devices na member ng naturang network.

Fundamentals of IPv4 address

Since focus tayo sa basic dito sa book, IPV4 muna ang pag-uusapan natin. Ito rin naman ang karaniwang ginagamit pa sa ngayon sa real world. In the future lesson, dadaanan din natin ang topic ng IPV6.

Let’s see the basic of an IPV4 (IP version 4) address.

Ang image natin sa taas ay halimbawa ng isang IPV4 address. Ito ay binubuo ng apat ng grupo ng decimal numbers (0 – 255) at nahahati sa pamamagitan ng period.

Ang bawat grupo(before the period) ay tinatawag na octet. Kada-octet or kada grupo ng decimal address ay may katumbas na 8 bits in binary. In total, ang isang ipv4 ay binubuo ng 32-bit addressing scheme. Meaning, kung ico-convert natin ang mga addresses sa binary, it is composed of 32 pieces of 0s and 1s.

Ang isang ipv4 din ay binubuo ng network and host portion. Meaning its corresponding “network address” or street address kagaya n gating analogy sa taas at ang mismong “host address” or ang eksaktong house number address. Let’s talk about them.

Understanding the network and host portion

Sa sample IP address na ipinakita natin kanina, ang IP address na ito ay nahahati sa dalawang portion, ito nga ay ang network portion at ang mismong host or end device portion. Kagaya din ng sample natin sa itaas, kung si Mike ay nakatira sa 105 Mahogany st., ang Mahogany st. ang maituturing na network address at ang #105 ang mismong address ng bahay n’ya or ip address ng host or end device. 

Now, pano natin malalaman kung alin ang network portion at host portion sa isang IPV4 address? Dito pumapasok ang subnet mask. Let’s see.

Dito sa sample IP address natin kanina, kung ito lamang ang titingnan natin, hindi natin masasabi or matutukoy kung alin or ano ang network address portion at host portion dito. Sa pamamagitan ng subnet mask, malalaman natin kung saan at alin ang network at host portion sa isang ip address.

Ang mask or subnet mask ang nag-didivide or nag-iidentify kung saan or alin ang network address portion at alin ang host portion sa isang ipv4 address. Ito ang nagtatakda kung alin ang “street” at mismong “house number” pagdating sa networking. The network portion can start somewhere in an ip address and always goes to the LEFT. Tapos ang host portion naman can start somewhere in an ip address and always goes to the RIGHT. 

Let’s give an example.

Dito sa sample image natin sa taas, let’s say ang unang tatlong octet ang network portion at ang huling octet ang host portion. Ibig sabihin ang network address natin ay laging magsisimula sa 192.168.1, ito rin ang street address(Mahogany st.) kung ihahalintulad natin sa halimbawa natin kanina.

Then ang .1 ang pinaka-ip address ng ating device or host, based dito sa ating example.

Ang mga possible host or end devices address natin ay magsisimula sa .1 hanggang .254. Pwedeng 192.168.1(.2, .3, .4 etc. hanggang .254) kagaya ng nakikita mo sa ating image sa itaas. Ito ay katulad din sa mga house number na #101, #102 etc.

Ito rin ang pwedeng mga maging house address number kung gagamitin ang halimbawa natin kanina. Siguro naitanong mo sa sarili mo, bakit sa .1 nagsimula at nagtatapos sa .254 lang ang usable ip address sa ating example? Hindi ba kasama ang 0 at 255? Good question! Here’s why.

Ang pinaka-una at huling address ay hindi maaring gamitin ng isang device. Hindi ito usable. 

Bakit? 

Kasi ang pinaka-unang address ay ang mismong network address(192.168.1.0) sa ating halimbawa. Ito ang magsisilbing “street address” or “Mahogany st.” ng lahat ng mga host or end devices or houses. Ito ang nakikita at tinatandaan ng mga network devices or routers para padalhan ng mga packets or traffic. Kumbaga ito ang tinatandaan ng mga mail man bago nila hanapin ang mismong house number.

Ang pinaka-huling address naman ay hindi rin pwedeng gamitin dahil ito ang tinatawag na broadcast address(192.168.1.255). Ang broadcast address naman ang ginagamit ng mga switch para padalhan ng brodcast message at para ma-identify kung kaninong mac-address ang nakaninong port(We will talk about this pagdating sa switching).

As what you can see on our image above, sa given example natin, ang mga address lang ng 1 – 254(in the last octet) ang pwedeng ma-assign sa mga host or computer or network devices. Hindi natin pwedeng gamiting ang starting address(192.168.1.0 = network address) at ang last address(192.168.1.255 = broadcast address). 

Gets na ba? 

Now it’s making sense right? 

Ngayon, I know you maybe asking yourself, paano natin nalalaman kung alin ang network at host portion sa isang ip address?

In our example(192.168.1.1), paano ko nalaman na ang network address ay 192.168.1.0 at paano ko nalaman na ang broadcast address ay 192.168.1.255?

If you’re asking that with yourself, then good. That means you’re getting more curious and you’re learning more. So here it goes.

Ang sample ip address natin ay isang class C ip address(we will talk about this later), ito ay may “default subnet mask” na 255.255.255.0 or /24. Sa pamamagitan ng subnet mask, nalalaman natin kung alin ang network at host portion sa isang given ip address.

Let’s talk about subnet mask.

What is a subnet mask?

Subnet mask is a 32-bit identifier(in binary) that masks an IP address. It is also written in dotted decimal and divided into four octects like an ipv4 address. Kapag ini-apply natin ang subnet mask sa isang ip address, it separates the network portion and host portion.

Kagaya ng nabanggit ko kanina, ang subnet mask ang nagta-takda kung alin ang network portion(street address) at host portion(house number) sa isang ipv4 address. 

Ito ay parang isang dividing line kung saan ini-indicate ang start ng network address at start host address. It also defines the range of usable IP address na pwede natin magamit sa ating network para sa mga end devices.

Ang isang ip address ay laging may katapat or kasama na subnet mask. Ito ang nagtatakda kung saang network or subnet siya nabibilang. As you can see in our image above, ang subnet mask ay nag-sisilbing diving line at nagtatakda kung saan nagsisimula at network address at host address. Remember, the network address is going to the left ng subnet mask at ang host address naman ay going to the right. 

In IPv4, Ang subnet mask ang nagse-set sa network bits to all “1”s and setting host bits to all “0”s. Meaning, kapag converted in binary, lahat ng 1s ay nabibilang sa network address at lahat ng 0s ay nabibilang sa host address.  Let’s have an example to make it even more simple.

For example:

As you can see sa ating example sa taas, makikita mo na ang subnet mask natin ay 255.255.255.0. And if you take a look at its binary equivalent, you can see that each 255 is equal to 8 group of 1s. Meaning, we have 24 consecutive 1s(tatlong octet, 8 pieces of 1s kada octet, so meron tayong 24 na 1s).

In short format we can write or use /24. Ito rin ang tinatawag na slash notation.

Bakit 24?

Kasi nga we have 24 consecutive of 1s. Remember na pagdating sa subnet mask, lahat ng 1s indicates the network portion or network address. Ang mga 0s naman ay para sa host portion.

So kung makakakita ka ng mga subnet mask na /22 or /23 or di kaya naman /19. Ibig sabihin lang noon ay meron silang ganun kadami na consecutive 1s(in binary). 

For example:

/22 = 11111111.11111111.11111100.00000000

/23 = 11111111.11111111.11111110.00000000

/19 = 11111111.11111111.11100000.00000000

If you take a look at our example, ang /22 ay meron 22 consecutive 1s in binary. Siyempre divided sila into groups of 8 kasi nga ang ipv4 is 8-bits kada octet. Ganun din sa /23(23 na 1s) at ganun din sa /19(19 na 1s). The rest or yung mga 0s ay para sa host portion na.

Does it make sense?

Let’s dig a little deeper.

Paano naman yung mga subnet mask na nakikita natin like 255.255.255.0. Or di kaya naman 255.255.240.0? Or 255.0.0.0? They are the same. Ang tawag naman sa kanila ay long format.They are just a decimal equivalent of those binary digits. For example, kung ico-convert natin ang walong 1s sa decimal, it will be equal to 255. 

11111111 = 255

11110000 = 240

Remember our conversion from binary to decimal? Or the decimal to binary? This is how they come into play. 

Let’s have a little refresh. 

To convert binary into decimal, nilalagyan or tinatapatan natin ng digits na 1, 2 , 4, 8, 16, 32, 64, at 128(from right to left) ang kada-binary digit(since 8-bits ang ipv4). Tapos ia-add or pagpa-plus-in lang natin ang mga values na nasa tapat ng 1. Pwede na natin i-ignore ang mga 0s. Parang ganito.

Katulad nang nakikita mo sa image natin sa taas, it’s the same process when we look and how we get those decimal values sa long format ng subnet mask. Ginagawa natin ito kada-octet sa ating ipv4 dahil meron tayong 8-bits kada-octet. Kung lahat sila ay 1s, they will be equal to 255.

Kagaya ng ating example kanina, ganito siya kinuha.

Ngayon gets mo na idol?

Masalimuot at mahaba ba? 

I know, pero medyo lang. Right? 

And don’t worry, I have a good news. What I showed you is the long process kung paano ito tingnan at paano ito nangyayari. There’s a better way and shortcut kung paano sila kunin at malaman ng hindi dumudugo ang ating ilong. 

Isipin mo yun, meron pala shortcut bakit ko pa dinaanan ang mahabang proseso? 

That’s because I want you to see how both of them works and I want you to understand both of the concepts. That way mas mauunawaan at mas magiging madali para sayo ang mga future lessons and topic natin na may kinalaman ditto.

Are you ready for the shortcut?

Let’s dive in.

Ninja-way of subnet mask

Earlier, pinag-usapan at ipinakita ko sayo kung papaano nakuha at paano na-coconvert an gating mga subnet mask. Ang problema, that was a long process. And it will take time. On this one, we will going to use the “ninja-way of mastering the subnet mask”.

I want you to look at the green numbers(128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255). Paki-ignore mo na lang muna yung mga nasa taas, we will talk about them in the future lessons.

Those fingers with green numbers represent 1s in our subnet mask. Kung saan nakatapat ang huling 1 natin from our consecutive 1s, ang katapat na subnet mask values nito an gating decimal subnet mask value. Sa parehong pagkaka-sunod, from left to right.

For example, kung meron kang /24(in short format). Alam natin na meron tayong 24 consecutive 1s. Parang ganito: 11111111.11111111.11111111.00000000. Ngayon, kada-octet nay an at katumbas din ng ating subnet mask values.

First octet: 11111111 (you can see na ang huling 1 natin ends at 255 subnet mask value).

Ganun din sa second octet: 11111111(our last 1 is at 255 subnet mask value).

Siyempre ganun din sa 3^rd octet: 11111111(the last 1 is at the 255 subnet mask value).

Since ang last octet natin is 00000000, alam na natin na ito ay para sa host portion. At kagaya ng nabanggit natin kanina, ang host portion are all 0s sa ating subnet mask. We do this process in every octet. Meaning 4 na beses kasi 4 octets meron tayo sa ipv4. 

Now, let’s take a look at some other examples.

What if we have 11111111.11111111.11110000.00000000. What’s the decimal subnet mask equivalent of it? 

Instead na i-convert natin ito into decimals, we can use our fingers to easily get them. Here’s how:

Since ang first and second octets ay all 1s, alam na natin na ito ay 255. 

Ngayon, in our 3^rd octet we can see that we have 4 consecutive 1s(11110000). At ang last 1s natin ay nasa pang-apat na daliri(kung itatapat natin). That means our subnet mask value for the 3^rd octet is 240. Last octet will be 0 since 0s na sila.

That means, in our example we have 255.255.240.0 as subnet mask. Ginamit natin ang process in all of the octets(maliban sa last octet kasi 0 naman na lahat). Even if we compute or convert those binary into decimal, 240 pa rin ang lalabas sa sagot natin.

Does it all make sense now?

So if we have /25 meaning we have 25 consecutive 1s(11111111.1111111.11111111.10000000). Or 255.255.255.128. Bakit 128? If you take a look at the last octet, ang last 1 natin ay nag-end sa first finger(from left to right) na merong subnet mask value na 128.

If we have /30 meaning we have 30 consecutive 1s(11111111.11111111.11111111.11111100). Or 255.255.255.252. Kasi ang last 1 natin ay nag-end sa 6^th finger(from left to right) na merong subnet mask value na 252.

If we have /12 meaning we have 12 consecutive 1s(11111111.11110000.00000000.00000000). Or 255.240.0.0. Kasi ang last 1 natin ay nag-end sa 4^th finger(from left to right) na merong subnet mask value na 240.

If we have /21 that means we have 21 consecutive 1s(11111111.11111111.11111000.00000000). Or 255.255.248.0. Kasi ang last 1 natin ay nag-end sa 5^th finger(from left to right) na merong subnet mask value na 248.

Gets na? Super easy right?

Now, where do we get all these subnet mask. Alam na natin kung paano tingnan at basahin pero san natin ito kinukuha? I mean, paano natin malalaman ang subnet mask ng isang given ip address?

Dito pumapasok ang susunod natin na topic which is ip address classes.

Ang mga ip address ay nahahati into different classes. At kada-class ng ip address ay merong mga default subnet mask.

Meaning, kapag nakita natin ang isang ip address, kelangan natin ma-identify kung anong class siya nabibilang para malaman natin ang kanyang default subnet mask. With that, malalaman na natin kung alin ang network address, broadcast address at iba pang impormasyon about that ip address. 

Let’s go and talk about ip address classes.