Co to jest IPv4?

Jak sama nazwa wskazuje, IPv4 lub protokół internetowy w wersji 4 to czwarta wersja protokołu IP lub protokołu internetowego. Protokół ten jest jednym z podstawowych protokołów używanych do tworzenia i utrzymywania Internetu ( a także niektórych innych sieci o podobnej strukturze ).

Oryginalna wersja IP została wprowadzona w 1974 roku. Na długo przed ustanowieniem Internetu, który znamy obecnie. Służył również jako podstawa innego protokołu – TCP. Lub protokół kontroli transmisji. W przeciwieństwie do protokołu TCP, który został zaktualizowany, ale nie został znacznie przerobiony od czasu jego powstania, protokół IP doczekał się kilku zmian. IPv4 był jego pierwszą główną wersją i jest do tej pory. Nadal dominujący protokół jest używany w Internecie.

Co to robi?

Protokół internetowy, w dowolnej wersji, jest odpowiedzialny za fragmentację i ponowne składanie przesyłanych danych oraz kierowanie datagramów z hosta do miejsca docelowego. Mówiąc prościej, IPv4 dzieli informacje i pakuje je na mniejsze jednostki, które można przesyłać przez sieć. A następnie robi to przed ponownym złożeniem danych dla odbiorcy. „Datagram” to pakiety sieciowe przesyłane tam iz powrotem. A każdy z nich składa się z dwóch sekcji – nagłówka i ładunku.

Nagłówek IP zawiera informacje o źródłowym i docelowym adresie IP oraz dodatkowe metadane potrzebne do dotarcia datagramu do celu. Ładunek to rzeczywiste dane, które są transportowane. Proces dzielenia danych na datagramy w celu ich przesłania odbywa się miliardy razy dziennie. Na przykład za każdym razem, gdy użytkownik uzyskuje dostęp do Internetu i prosi o załadowanie strony internetowej.

Dlaczego IPv4?

Oryginalna własność intelektualna utworzona w 1974 roku nie była wystarczająca do zadania, które wymagało jej użycia. W 1981 roku opracowano protokół IPv4 jako ulepszoną wersję. To właśnie ta wersja została przyjęta przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych jako standard dla wszystkich wojskowych sieci komputerowych. W ten sposób niedługo potem stał się kamieniem węgielnym współczesnego Internetu.

Format adresów w systemie IPv4 składa się z czterech oktetów danych, najczęściej oddzielonych kropkami. Projekt jest znany większości ludzi: 127.0.255.250 byłby przykładem jednego z takich adresów. Warto zauważyć, że adresy IP w systemie IPv4 nie są tożsame z adresami URL witryn internetowych – chociaż treść witryny jest przesyłana za pośrednictwem protokołu IP, adresy URL i adresy IP nie są synonimami. Podczas gdy telefon używany do wczytywania strony internetowej ma unikalny adres IP, sama witryna nie ma go – niezależnie od komputera, na którym przechowywane są dane.

Ograniczenia i następny krok

Celem protokołu IPv4 jest wyłącznie przesyłanie danych z punktu A do punktu B — nie gwarantuje on dostarczania danych ani nie zapewnia, że ​​informacje są dostarczane i gromadzone we właściwej kolejności i we właściwym czasie. Nie może również zapobiec wysyłaniu zduplikowanych pakietów. Takie rzeczy są potrzebne, ale załatwiają je protokoły transportowe wyższych warstw, takie jak TCP. Wszystko, co robi IPv4, polega na dołożeniu wszelkich starań, aby dostarczyć jak najwięcej danych do właściwej lokalizacji. W przeciwieństwie do tego, podstawowe aspekty, takie jak integralność danych, są obsługiwane przez inne protokoły.

Najbardziej znaczącym ograniczeniem protokołu IPv4 jest użycie adresów 32-bitowych. Na samym początku nie było to problemem. Internet rozwinął się do tego stopnia, że ​​problemem jest wyczerpanie przestrzeni adresowej. 32-bitowy system adresowania oznacza, że ​​całkowita liczba możliwych adresów wynosi 232. Innymi słowy, może istnieć tylko 4294967296 adresów.

Około 18 milionów z nich jest zarezerwowanych dla sieci prywatnych, a kolejne 270 milionów dla adresów multiemisji – ale tak czy inaczej, Internet szybko osiąga punkt, w którym ta liczba już nie wystarcza. To skłoniło do opracowania następcy protokołu – IPv6. W 2011 r. główna pula adresów została formalnie wyczerpana, pozostawiając jedynie niewielką przestrzeń do przejścia na IPv6.

IPv6 został po raz pierwszy zaproponowany w 1998 roku i ratyfikowany jako standard internetowy w 2017 roku, długo po tym, jak zaczął być używany przez programistów w połowie 2000 roku. Pomimo poprawy w zakresie przestrzeni adresowych ( IPv6 wykorzystuje 128-bitowe pakiety, w sumie 3,4 × 1038 dostępnych adresów ), IPv4 i IPv6 nie są kompatybilne. Oznacza to, że nie mogą komunikować się ze sobą bezpośrednio. Utrudnia to również całkowite przejście na IPv6 i dlatego tak duża część Internetu jest nadal całkowicie zależna od systemu IPv4.

Wniosek

IPv4 to podstawowy protokół i schemat adresowania Internetu i jego prekursorów. Jednak podobnie jak wiele protokołów starzenia się, wykazuje oznaki przestarzałego projektu. Podczas gdy w przypadku wielu protokołów był to brak bezpieczeństwa, w przypadku IPv4 jest to brak skalowalności. Chociaż 4 miliardy adresów, które oferuje, mogą wydawać się dużo, we współczesnym świecie, w którym wiele osób ma więcej niż jedno urządzenie podłączone do Internetu, to po prostu za mało.

Pomimo tego i silnej presji, aby przejść na następny protokół IPv6, który zapewnia ogromną przestrzeń adresową, odejście od IPv4 było stosunkowo trudne i powolne. Nawet teraz wiele sieci korzystających z protokołu IPv6 albo korzysta z podwójnych stosów sieciowych obejmujących protokoły IPv4 i v6, albo używa protokołu IPv4 wewnętrznie i tłumaczy go za pośrednictwem NAT na adres publiczny IPv6.