IPv4 là gì?

IPv4 đã là sơ đồ định địa chỉ Internet tiêu chuẩn kể từ khi phiên bản đầu tiên được triển khai trên ARPANET vào năm 1983. Người kế nhiệm của IPv4, IPv6 đã được tiêu chuẩn hóa vào năm 2017 nhưng vẫn phải đối mặt với việc tiếp nhận chậm, mặc dù các phiên bản dự thảo đã được công khai từ năm 1998. Việc chuyển sang IPv6 được coi là cấp bách vì không gian địa chỉ IPv4 khả dụng đã hết.

Thiết kế IPv4

IPv4 sử dụng không gian địa chỉ 32 bit cho phép tổng cộng 2 ^ 32 địa chỉ IP, đó là 4.294.967.296 địa chỉ duy nhất có thể.

Địa chỉ IPv4 thường được hiển thị trong ký hiệu tứ phân chấm bao gồm bốn bộ tám nhị phân, ở định dạng thập phân, mỗi bộ phân tách bằng dấu chấm đầy đủ. Ví dụ: 172.67.69.195 là 10101100.01000011.01000101.11000011 trong hệ nhị phân. Do thiết kế này, mỗi octet chỉ có thể nằm trong khoảng từ 0 đến 255.

Cạn kiệt địa chỉ IPv4

Ngay từ ban đầu, cấu trúc của các mạng trong IPv4 đã được chia thành các lớp, chủ yếu là A, B và C. Một mạng lớp A sử dụng octet đầu tiên để xác định mạng, với tất cả các bit khác có thể được gán cho các máy chủ, điều này cho phép 128 mạng khả thi, mỗi nơi có hơn 16 triệu máy chủ. Mạng lớp B sử dụng hai octet đầu tiên làm địa chỉ mạng và hai octet cuối cùng làm địa chỉ máy chủ, cho phép hơn 16 nghìn mạng với hơn 65 nghìn máy chủ. Cuối cùng, các mạng lớp C đã sử dụng ba octet đầu tiên cho địa chỉ mạng và octet cuối cùng cho địa chỉ máy chủ, cho phép hơn 2 triệu mạng lên đến 256 máy chủ.

Ban đầu, nếu một công ty yêu cầu địa chỉ IP, họ có thể yêu cầu mạng lớp C từ nhà cung cấp khu vực, nếu họ không cần tất cả không gian đó, họ vẫn nhận được, nếu cần thêm, họ được cấp mạng lớp B. Một số công ty thậm chí còn được chỉ định mạng loại A, bao gồm Apple, Ford, Bưu điện Hoa Kỳ, AT&T và Comcast. Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ được giao 13 mạng loại A.

Theo thời gian, người ta xác định rằng cách tiếp cận như vậy sẽ nhanh chóng dẫn đến lược đồ địa chỉ hết địa chỉ được gán. Một thủ tục mới được gọi là CIDR, hoặc Định tuyến liên miền không phân lớp đã được tạo ra cho phép phân bổ các khối địa chỉ IP có kích thước tùy ý. Điều này đã ngăn chặn tình trạng cạn kiệt nhóm địa chỉ cuối cùng.

Một công cụ khác để giảm việc sử dụng địa chỉ IP là chỉ định dải địa chỉ IP riêng có thể được sử dụng trong nội bộ nhưng không thể sử dụng trên internet. Cách tiếp cận này cho phép tất cả các mạng nội bộ sử dụng các lược đồ địa chỉ giống nhau mà chỉ có một sự hy sinh nhỏ đối với không gian địa chỉ có thể sử dụng. Dải mạng riêng phổ biến nhất có thể là dải mạng bạn có trên mạng gia đình của mình. Nó bắt đầu từ 192.168.0.0 và chuyển đến 192.168.255.255.

Kỹ thuật này có nghĩa là cổng internet chẳng hạn như bộ định tuyến tại nhà của bạn bây giờ là thiết bị duy nhất trong mạng của bạn có địa chỉ IP công cộng. Bộ định tuyến của bạn dịch tất cả lưu lượng đến và tìm ra máy chủ mà nó sẽ được gửi đến trong mạng của bạn thông qua hai quy trình gọi là NAT và PAT. NAT là Bản dịch địa chỉ mạng và PAT là Bản dịch địa chỉ cổng, kết hợp chúng được bộ định tuyến sử dụng để cho phép thiết bị của bạn mở dịch vụ với internet trong khi không trực tiếp có địa chỉ IP công cộng.

Bất chấp mọi nỗ lực có thể để ngăn chặn tình trạng cạn kiệt địa chỉ IPv4, tất cả các nhà đăng ký khu vực hiện đã cạn kiệt nguồn cung cấp địa chỉ IPv4 chưa được phân bổ, với địa chỉ cuối cùng chưa được phân bổ sẽ được cấp vào ngày 25 tháng 11 năm 2019. Tất cả 4.294.967.296 địa chỉ IP đã được chỉ định. Các công ty đăng ký khu vực chỉ có thể phân bổ lại các địa chỉ IP được trả lại cho họ. Việc chuyển sang IPv6 hiện là rất quan trọng để đảm bảo rằng mọi thiết bị cần địa chỉ đều có thể nhận được một địa chỉ. IPv6 sử dụng một lược đồ địa chỉ dài hơn nhiều, cung cấp nguồn cung cấp địa chỉ IP về cơ bản là vô tận.