Moderní výpočetní zařízení jsou obecně připojena k internetu. Tento rozsáhlý datový zdroj je dostupný díky široké škále protokolů a komunikačních standardů. IP adresa je základem všech. IP adresa je digitální adresa pro výpočetní zařízení, která mu umožňuje komunikovat přes síťová připojení. Rozhodující je, že zajišťuje komunikaci mezi sítěmi, což umožnilo internetu vytvořit rozsáhlou síť vzájemně propojených sítí.
Stejně tak dopis musí mít na obálce adresu, aby mohl být doručen na správné místo, síťový paket potřebuje cílovou IP adresu, aby mohl být doručen na správné zařízení. Internet a jeho předchůdce ARPANET jsou založeny na struktuře adres nazývané IPv4 nebo Internet Protocol verze 4. I když to je nyní nahrazeno protokolem IPv6.
Původní schéma adresování – IPv4
IPv4 je standardní adresní schéma většiny internetu a je tomu tak od jeho počátku. IPv4 adresy jsou definovány s 32 binárními bity. Aby byly čitelné pro člověka, jsou často zobrazeny ve formátu zvaném tečkovaná čtyřúhelníková nebo tečková desítková notace. Příklad adresy IPv4 by byl 192.168.0.2.
Lidsky čitelný formát IPv4 uvedený výše má údajně čtyři oktety, protože každá ze sekcí oddělených tečkami má 8 bitů. Každý oktet může mít hodnotu mezi 0 a 255. To znamená, že jsou celkem 232 nebo 4 294 967 296 možných adres IPv4. To může znít jako hodně a v počátcích internetu se to předpokládalo. Ve skutečnosti však internet zaznamenal kolosální rozšíření a nyní existuje mnohem více zařízení, než je IP adres.
Vyčerpání adresního prostoru
V začátcích internetu nebylo PC nic. Předpokládalo se, že sítě se budou nacházet pouze ve velkých organizacích, protože jako jediné si mohly dovolit počítače. V souladu s tímto směrem byly velké bloky IP adres přiděleny organizacím, které o ně požádaly.
PC to vše změnilo a přineslo počítače do domácnosti. Tato změna znamenala, že nyní existovalo mnoho menších sítí namísto několika velkých sítí. To znamenalo, že se musel změnit způsob přidělování IP adres. Třídní networking byl způsob, jak rozdělit velké sítě na menší části. Jednalo se o efektivnější využití adresního prostoru, ale stále byl problém s malými až středně velkými organizace, které potřebují získat mezilehlou síťovou alokaci, která byla obecně mnohem větší, než byla Požadované.
O deset let později bylo klasické síťování nahrazeno CIDR nebo Classless Inter-Domain Routing. To umožnilo mnohem přesnější kontrolu nad velikostí přidělených sítí a používá se dodnes. Funguje tak, že definuje síť s druhou adresou, která se nazývá maska podsítě. Maska podsítě má stejnou strukturu. Ale každý binární bit, který představuje síťovou adresu, je nastaven na 1 a každý binární bit, který lze použít k označení hostitelů v této síti, je nastaven na 0.
Popularita internetu však nadále hrozila úplným vyčerpáním adresního prostoru. Bylo implementováno několik dalších triků, jako jsou soukromé adresní prostory a NAT. Skutečným řešením je přechod na IPv6.
Nástupce – IPv6
Adresy IPv6 vypadají zcela jinak než adresy IPv4. Příklad adresy IPv6 může vypadat takto: fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Úplná adresa je nyní tvořena 128 bity namísto 32. To nabízí 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 nebo 340 bilionů bilionů bilionů jedinečných IPv6 adres, více než dost na to, abyste byli v bezpečí před vyčerpáním adresního prostoru, jako je IPv4.
Na rozdíl od IPv4, který má desetinná čísla oddělená tečkami, IPv6 používá šestnáctkové a dvojtečky. V některých případech můžete vidět adresu komprimovanou, aby vypadala kratší. Pro usnadnění čtení a zápisu lze největší souvislý blok nul vynechat a ponechat dvojtečky na obou stranách. Tím se adresa zmenší na fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 měl dlouhou cestu ke standardizaci, nejprve měl návrh standardu zveřejněný v roce 1998 a nakonec byl standardizován v roce 2017. V tomto časovém rámci došlo k minimálnímu využití, a to navzdory stabilitě návrhu standardu a rostoucí naléhavosti vyčerpání adresního prostoru IPv4.
Od roku 2022 je adresní prostor IPv4 zcela vyčerpán a nelze přidělovat žádné nové adresy. Naštěstí nyní došlo ke zvýšení podpory IPv6 na serverech, uživatelských zařízeních a middleboxech. Google poskytuje denní statistiky pro objem provozu, který vidí a používá IPv6. V době psaní tohoto článku je to přibližně 40 % a od roku 2017 neustále roste.
Vyhrazené adresy
Jedním z triků používaných k zastavení vyčerpání adresního prostoru bylo zacházet s určitými skupinami adres odlišně. Některé adresy byly rezervovány pro budoucí použití a některé byly rezervovány pro použití jako adresa zpětné smyčky. Nejdůležitějšími rozsahy však byly rozsahy soukromých adres. Tyto rozsahy adres: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 a 192.168.0.1/16 byly označeny jako důvěrné. Tyto rozsahy adres může interně používat jakákoli síť.
Kritickým faktorem zde bylo, že tyto privátní adresy lze použít pouze pro místní síťovou komunikaci, nelze je používat napříč sítěmi. To znamená, že interní zařízení nemusí využívat vzácnou a tenčící se nabídku veřejných IPv4 adres. To samozřejmě komplikuje komunikaci mimo síť, ale ne nemožné díky NAT.
NAT neboli překlad síťových adres a související PAT (Překlad adresy portu) je protokol, který umožňuje routeru mít jedinou veřejnou IP adresu a poté chytře převádět veškerý odchozí provoz na vlastní veřejnou IP adresu. Router potřebuje sledovat, jaká komunikace přišla z kterého zařízení, aby mohl vrátit odpověď na správnou adresu, ale systém fungoval výborně.
Díky prostorům soukromých adres přešly interní sítě NAT a PAT od používání jedné veřejné IP adresy pro každé zařízení k používání celkem jedné veřejné adresy.
IPv6 také obsahuje podobné vyhrazené adresní prostory pro vnitřní sítě. Jakákoli adresa IPv6 začínající na „fe80“ je soukromá adresa „místního odkazu“.
Závěr
IP adresa se používá k identifikaci počítačového zařízení v počítačové síti – a umožňuje mu komunikovat přes – počítačovou síť. Adresy IPv4 jsou standardní, ale jsou nahrazovány delšími adresami IPv6, protože IPv4 došly možné adresy pro přiřazení novým zařízením připojeným k internetu.
Některé jedinečné rozsahy adres jsou soukromé IP adresy. Soukromé adresy lze použít v jakékoli síti, ale nelze je použít k přímé komunikaci mezi sítěmi. IP adresy v síti jsou obvykle přidělovány routerem pomocí DHCP nebo Dynamic Host Control Protocol.