Съвременните компютърни устройства обикновено са свързани към интернет. Този огромен източник на данни е достъпен благодарение на широк набор от протоколи и комуникационни стандарти. IP адресът е в основата на всички тях. IP адресът е цифров адрес за компютърно устройство, което му позволява да комуникира през мрежови връзки. Най-важното е, че осигурява комуникация между мрежите, което позволи на Интернет да образува огромна мрежа от взаимосвързани мрежи.
По същия начин писмото трябва да има адрес на плика, за да бъде доставено на правилното място, мрежовият пакет се нуждае от IP адрес на местоназначение, за да бъде доставен на правилното устройство. Интернет и неговият предшественик ARPANET се основават на адресна структура, наречена IPv4 или интернет протокол версия 4. Въпреки че сега това се замества от IPv6.
Оригиналната схема за адресиране – IPv4
IPv4 е стандартната адресна схема на по-голямата част от Интернет и е от самото начало. IPv4 адресите се дефинират с 32 двоични бита. За да ги направят четими от хората, те често се показват във формат, наречен точкова четворка или точка-десетична нотация. Примерен IPv4 адрес би бил 192.168.0.2.
Четимият от човека формат на IPv4 по-горе се казва, че има четири октета, тъй като всяка от секциите, разделени с точки, има 8 бита. Всеки октет може да има стойност между 0 и 255. Това означава, че има общо 232 или 4 294 967 296 възможни IPv4 адреса. Това може да звучи много и се предполагаше, че е така в ранните дни на интернет. В действителност обаче интернет е видял колосално разпространение и сега има много повече устройства, отколкото има IP адреси.
Изчерпване на адресното пространство
В ранните дни на интернет компютърът не беше нещо. Предполагаше се, че мрежи ще бъдат намерени само в големи организации, тъй като те са единствените, които могат да си позволят компютри. За да се следва тази линия на мисли, големи блокове от IP адреси бяха присвоени на организации, които ги поискаха.
Компютърът промени всичко това и донесе компютри в дома. Тази промяна означаваше, че сега има много по-малки мрежи вместо няколко големи мрежи. Това означаваше, че методът за разпределяне на IP адреси трябваше да се промени. Класовата мрежа беше начин да се разделят големите мрежи на по-малки парчета. Това беше по-ефективно използване на адресното пространство, но все още имаше проблем с малките до средните организации, които се нуждаят от междинно разпределение на мрежата, което обикновено е значително повече, отколкото беше изисква се.
Десетилетие по-късно класовите мрежи бяха заменени с CIDR или Classless Inter-Domain Routing. Това позволи много по-прецизен контрол върху размера на разпределените мрежи и се използва и до днес. Работи, като дефинира мрежа с втори адрес, наречен подмрежова маска. Подмрежовата маска има същата структура. Но всеки двоичен бит, който представлява мрежовия адрес, е настроен на 1 и всеки двоичен бит, който може да се използва за обозначаване на хостове в тази мрежа, е настроен на 0.
Все пак популярността на Интернет продължаваше да заплашва напълно да изчерпи адресното пространство. Докато бяха внедрени още няколко трика, като частни адресни пространства и NAT. Истинското решение е преход към IPv6.
Наследникът – IPv6
IPv6 адресите изглеждат доста различни от IPv4 адресите. Примерен IPv6 адрес може да изглежда така fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Пълният адрес сега се състои от 128 бита, а не от 32. Това предлага 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 или 340 трилиона трилиона трилиона уникални IPv6 адреси, повече от достатъчно, за да бъдете защитени от изчерпване на адресното пространство като IPv4.
За разлика от IPv4, който има десетични числа, разделени с точки, IPv6 използва шестнадесетичен знак и двоеточие. В някои случаи може да видите адреса компресиран, за да изглежда по-кратък. За удобство при четене и писане най-големият непрекъснат блок от нули може да бъде пропуснат, оставяйки двоеточията от двете страни. Това намалява адреса до fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 извървя дълъг път към стандартизацията, като първо имаше проект на стандарт, публикуван през 1998 г., и най-накрая беше стандартизиран през 2017 г. В този период от време имаше минимално усвояване, въпреки стабилността на проектостандарта и нарастващата спешност на изчерпването на IPv4 адресното пространство.
Към 2022 г. IPv4 адресното пространство е напълно изчерпано и не могат да се разпределят нови адреси. За щастие вече има увеличение на поддръжката на IPv6 на сървъри, потребителски устройства и средни кутии. Google предоставя дневна статистика за количеството трафик, който вижда, че използва IPv6. Към момента на писане това е около 40% и непрекъснато нараства от 2017 г. насам.
Запазени адреси
Един от триковете, използвани за задържане на изчерпването на адресното пространство, беше да се третират определени групи от адреси по различен начин. Някои адреси бяха запазени за бъдеща употреба, а други бяха запазени за използване като обратен адрес. Най-важните диапазони обаче бяха частните диапазони на адреси. Тези диапазони от адреси: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.1/16 бяха определени като поверителни. Всяка мрежа може да използва вътрешно тези диапазони от адреси.
Критичният фактор тук беше, че тези частни адреси могат да се използват само за комуникация в локална мрежа, те не могат да се използват в мрежи. Това означава, че вътрешните устройства не трябва да използват рядкото и намаляващо предлагане на публични IPv4 адреси. Разбира се, това прави комуникацията извън мрежата по-сложна, но не и невъзможна благодарение на NAT.
NAT или превод на мрежови адреси и свързания PAT (Превод на адрес на порт) е протокол, който позволява на рутер да има един публичен IP адрес и след това умело да преобразува всеки изходящ трафик, за да използва свой собствен публичен IP адрес. Рутерът трябва да следи коя комуникация идва от кое устройство, за да може да върне отговора на правилния адрес, но системата работи отлично.
С частните адресни пространства вътрешните мрежи NAT и PAT преминаха от използването на един публичен IP адрес за всяко устройство към използването на общо един публичен адрес.
IPv6 също така съдържа подобни запазени адресни пространства за вътрешни мрежи. Всеки IPv6 адрес, започващ с „fe80“, е частен адрес за „локална връзка“.
Заключение
IP адресът се използва за идентифициране на компютърно устройство в – и му позволява да комуникира през – компютърна мрежа. IPv4 адресите са стандартни, но се заменят от по-дългите IPv6 адреси, тъй като IPv4 изчерпа възможните адреси за присвояване на нови устройства, свързани с интернет.
Някои уникални диапазони от адреси са частни IP адреси. Частните адреси могат да се използват във всяка мрежа, но не могат да се използват за директна комуникация между мрежите. IP адресите в мрежата обикновено се задават от рутер, използващ DHCP или протокол за динамичен контрол на хоста.