IPv4 คืออะไร?

IPv4 เป็นรูปแบบการกำหนดที่อยู่อินเทอร์เน็ตมาตรฐานตั้งแต่รุ่นแรกถูกปรับใช้บน ARPANET ในปี 1983 IPv4 ที่สืบทอดต่อมาจาก IPv6 นั้นได้รับมาตรฐานในปี 2017 แต่ยังคงเผชิญกับการรับช้า แม้ว่าเวอร์ชันร่างจะเป็นสาธารณะตั้งแต่ปี 1998 การย้ายไปยัง IPv6 ถูกมองว่าเป็นเรื่องเร่งด่วน เนื่องจากพื้นที่ที่อยู่ IPv4 ที่มีอยู่หมดลงแล้ว

การออกแบบ IPv4

IPv4 ใช้พื้นที่ที่อยู่แบบ 32 บิต ซึ่งอนุญาตให้มีที่อยู่ IP ทั้งหมด 2^32 แห่ง ซึ่งเท่ากับ 4,294,967,296 ที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน

โดยทั่วไปที่อยู่ IPv4 จะแสดงในรูปแบบจุดประ-จตุภาคซึ่งประกอบด้วยไบนารีออคเต็ตสี่รูปแบบในรูปแบบทศนิยม โดยคั่นแต่ละจุดด้วยจุดเต็ม ตัวอย่างเช่น 172.67.69.195 คือ 10101100.01000011.01000101.11000011 ในรูปแบบไบนารี เนื่องจากการออกแบบนี้ แต่ละออคเต็ตสามารถมีค่าระหว่าง 0 ถึง 255 เท่านั้น

หมดที่อยู่ IPv4

ในช่วงต้นของโครงสร้างของเครือข่ายใน IPv4 ถูกแบ่งออกเป็นคลาส ส่วนใหญ่ A, B และ C เครือข่ายคลาส A ใช้ octet แรกเพื่อกำหนดเครือข่าย โดยบิตอื่น ๆ ทั้งหมดถูกกำหนดให้กับโฮสต์ ซึ่งช่วยให้มี 128 เครือข่ายที่เป็นไปได้ แต่ละแห่งมีโฮสต์มากกว่า 16 ล้านคน เครือข่ายคลาส B ใช้สอง octets แรกเป็นที่อยู่เครือข่ายและสองอันสุดท้ายเป็นที่อยู่โฮสต์ ทำให้มีเครือข่ายมากกว่า 16,000 เครือข่ายมากกว่า 65,000 โฮสต์ สุดท้าย เครือข่ายคลาส C ใช้ octets สามตัวแรกสำหรับที่อยู่เครือข่าย และใช้ octet สุดท้ายสำหรับที่อยู่โฮสต์ ซึ่งอนุญาตให้มีเครือข่ายมากกว่า 2 ล้านเครือข่ายสูงสุด 256 โฮสต์

ในขั้นต้น หากบริษัทต้องการที่อยู่ IP พวกเขาสามารถขอเครือข่ายคลาส C จากผู้ให้บริการระดับภูมิภาคได้ หากพวกเขาไม่ต้องการพื้นที่ทั้งหมด พวกเขายังได้รับ ถ้าพวกเขาต้องการมากกว่านี้ พวกเขาจะได้รับเครือข่ายคลาส B บริษัทบางแห่งได้รับมอบหมายเครือข่ายระดับ A ซึ่งรวมถึง Apple, Ford, US Postal Service, AT&T และ Comcast กระทรวงกลาโหมสหรัฐได้รับมอบหมายเครือข่ายคลาส A จำนวน 13 เครือข่าย

เมื่อเวลาผ่านไป มีการพิจารณาแล้วว่าวิธีการดังกล่าวจะนำไปสู่รูปแบบที่อยู่ที่ไม่มีที่อยู่ที่จะกำหนดได้อย่างรวดเร็ว มีการสร้างโพรซีเดอร์ใหม่ที่เรียกว่า CIDR หรือ Classless Inter-Domain Routing ซึ่งอนุญาตให้จัดสรรบล็อกของที่อยู่ IP ที่มีขนาดตามอำเภอใจ สิ่งนี้ขัดขวางการหมดสิ้นของกลุ่มที่อยู่ในที่สุด

เครื่องมืออื่นในการลดการใช้ที่อยู่ IP คือการระบุช่วงที่อยู่ IP ส่วนตัวที่สามารถใช้ได้ภายในแต่ไม่สามารถใช้บนอินเทอร์เน็ตได้ วิธีนี้อนุญาตให้เครือข่ายภายในทั้งหมดใช้รูปแบบการกำหนดที่อยู่เดียวกันโดยมีการเสียสละเพียงเล็กน้อยต่อพื้นที่ที่อยู่ที่ใช้งานได้ ช่วงเครือข่ายส่วนตัวที่พบบ่อยที่สุดน่าจะเป็นช่วงที่คุณมีในเครือข่ายในบ้านของคุณ เริ่มจาก 192.168.0.0 และไปที่ 192.168.255.255

เทคนิคนี้หมายความว่าอินเทอร์เน็ตเกตเวย์เช่นเราเตอร์ที่บ้านของคุณเป็นอุปกรณ์เดียวในเครือข่ายของคุณที่มีที่อยู่ IP สาธารณะ เราเตอร์ของคุณแปลทราฟฟิกขาเข้าทั้งหมด และหาว่าควรส่งโฮสต์ใดในเครือข่ายของคุณผ่านสองกระบวนการที่เรียกว่า NAT และ PAT NAT คือการแปลที่อยู่เครือข่าย และ PAT คือการแปลที่อยู่พอร์ต ซึ่งเราเตอร์ใช้ร่วมกันเพื่อให้อุปกรณ์ของคุณเปิดบริการอินเทอร์เน็ตในขณะที่ไม่มีที่อยู่ IP สาธารณะโดยตรง

แม้จะมีความพยายามที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่จะป้องกันการใช้ที่อยู่ IPv4 ที่หมดลง แต่ผู้รับจดทะเบียนในภูมิภาคทั้งหมดได้ใช้ที่อยู่ IPv4 ที่ไม่ได้รับการจัดสรรหมดแล้ว โดยที่อยู่ IPv4 ที่ไม่ได้รับการจัดสรรล่าสุดจะได้รับการจัดสรรในวันที่ 25 พฤศจิกายน 2019 โดยได้รับมอบหมายที่อยู่ IP ทั้งหมด 4,294,967,296 รายการแล้ว ผู้รับจดทะเบียนระดับภูมิภาคสามารถจัดสรรที่อยู่ IP ที่ส่งคืนได้เท่านั้น การย้ายไปใช้ IPv6 เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทุกเครื่องที่ต้องการที่อยู่สามารถรับได้ IPv6 ใช้รูปแบบการกำหนดที่อยู่ที่ยาวนานกว่ามาก ซึ่งให้ที่อยู่ IP ที่ไม่รู้จักหมดสิ้น