Co to jest IPv4?

IPv4 jest standardowym schematem adresowania internetowego od czasu wdrożenia pierwszej wersji w ARPANET w 1983 r. Następca protokołu IPv4, IPv6 został ustandaryzowany w 2017 r., ale nadal jest powoli wdrażany, mimo że wersje robocze są publiczne od 1998 r. Przejście na IPv6 jest postrzegane jako pilne. ponieważ dostępna przestrzeń adresowa IPv4 została wyczerpana.

Projekt IPv4

IPv4 używa 32-bitowej przestrzeni adresowej, która pozwala na łącznie 2^32 adresy IP, czyli 4,294,967,296 możliwych unikalnych adresów.

Adresy IPv4 są zwykle pokazywane w notacji kropkowo-kwadratowej, która składa się z czterech oktetów binarnych, w formacie dziesiętnym, oddzielonych kropką. Na przykład 172.67.69.195 to 10101100.01000011.01000101.11000011 w postaci binarnej. Z powodu tego projektu każdy oktet może mieć tylko od 0 do 255.

Wyczerpanie adresu IPv4

Na początku struktura sieci w IPv4 została podzielona na klasy, głównie A, B i C. Sieć klasy A używała pierwszego oktetu do zdefiniowania sieci, przy czym wszystkie pozostałe bity można przypisać hostom, co pozwala na utworzenie 128 możliwych sieci, każdy z ponad 16 milionami hostów. Sieć klasy B wykorzystywała pierwsze dwa oktety jako adres sieci, a ostatnie dwa jako adresy hostów, co pozwala na utworzenie ponad 16 tysięcy sieci z ponad 65 tysiącami hostów. Wreszcie, sieci klasy C wykorzystywały pierwsze trzy oktety jako adres sieciowy i ostatni oktet jako adresy hostów, co pozwala na utworzenie ponad 2 milionów sieci do 256 hostów.

Pierwotnie, jeśli firma wymagała adresów IP, mogła zażądać sieci klasy C od regionalnego dostawcy, jeśli nie potrzebowała całej tej przestrzeni, nadal ją otrzymywała, jeśli potrzebowała więcej, dostali sieć klasy B. Kilka firm otrzymało nawet sieci klasy A, w tym Apple, Ford, US Postal Service, AT&T i Comcast. Departamentowi Obrony USA przydzielono 13 sieci klasy A.

Z czasem ustalono, że takie podejście szybko doprowadziłoby do wyczerpania się adresów do przypisania w schemacie adresowym. Stworzono nową procedurę o nazwie CIDR lub Classless Inter-Domain Routing, która umożliwia przydzielanie bloków adresów IP o dowolnym rozmiarze. Pozwoliło to uniknąć ewentualnego wyczerpania puli adresów.

Innym narzędziem zmniejszającym użycie adresów IP było określenie zakresów prywatnych adresów IP, które mogą być używane wewnętrznie, ale nie mogą być używane w Internecie. Takie podejście umożliwiło wszystkim sieciom wewnętrznym korzystanie z tych samych schematów adresowania przy niewielkim poświęceniu na użyteczną przestrzeń adresową. Najpopularniejszy zasięg sieci prywatnej to prawdopodobnie ten, który masz w sieci domowej. Zaczyna się od 192.168.0.0 i przechodzi do 192.168.255.255.

Ta technika oznaczała, że ​​brama internetowa, taka jak router domowy, jest teraz jedynym urządzeniem w sieci z publicznym adresem IP. Twój router tłumaczy cały ruch przychodzący i sprawdza, do którego hosta powinien zostać wysłany w Twojej sieci za pomocą dwóch procesów zwanych NAT i PAT. NAT to translacja adresów sieciowych, a PAT to translacja adresów portów. W połączeniu są one używane przez router, aby umożliwić urządzeniom otwieranie usług w Internecie bez bezpośredniego publicznego adresu IP.

Pomimo wszelkich możliwych wysiłków, aby zapobiec wyczerpaniu adresów IPv4, wszyscy regionalni rejestratorzy wyczerpali już zapas nieprzydzielonych adresów IPv4, przy czym ostatni nieprzydzielony adres został przydzielony 25 listopada 2019 r. Wszystkie 4 294 967 296 adresów IP zostały przydzielone. Rejestratorzy regionalni mogą ponownie przydzielać tylko te adresy IP, które są im zwracane. Przejście na IPv6 ma teraz kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że ​​każde urządzenie, które potrzebuje adresu, może go otrzymać. IPv6 korzysta ze znacznie dłuższego schematu adresowania, który zapewnia zasadniczo niewyczerpane źródło adresów IP.