Moderne computerenheder er generelt forbundet til internettet. Denne enorme datakilde er tilgængelig takket være en bred vifte af protokoller og kommunikationsstandarder. IP-adressen understøtter dem alle. En IP-adresse er en digital adresse for en computerenhed, der gør det muligt for den at kommunikere over netværksforbindelser. Kritisk set giver det kommunikation mellem netværk, hvilket har gjort det muligt for internettet at danne et stort netværk af sammenkoblede netværk.
På samme måde skal et brev have en adresse på konvolutten for at blive leveret til det rigtige sted, en netværkspakke skal have en destinations-IP-adresse for at blive leveret til den korrekte enhed. Internettet og dets forløber ARPANET er baseret på en adressestruktur kaldet IPv4 eller Internet Protocol version 4. Selvom dette nu bliver afløst af IPv6.
Det originale adresseringsskema – IPv4
IPv4 er standardadresseskemaet for det meste af internettet og har været det siden starten. IPv4-adresser er defineret med 32 binære bit. For at gøre dem læsbare for mennesker, vises de ofte i et format kaldet dotted-quad eller dot-decimal notation. Et eksempel på en IPv4-adresse ville være 192.168.0.2.
Det human-læsbare format af IPv4 ovenfor siges at have fire oktetter, fordi hver af sektionerne adskilt af prikker har 8 bit. Hver oktet kan have en værdi mellem 0 og 255. Det betyder, at der er i alt 232 eller 4.294.967.296 mulige IPv4-adresser. Dette kan lyde af meget og blev formodet at være det i de tidlige dage af internettet. I virkeligheden har internettet dog set kolossal optagelse, og der er nu mange flere enheder, end der er IP-adresser.
Adresse Space Exhaustion
I de tidlige dage af internettet var pc'en ikke en ting. Det blev antaget, at netværk kun ville blive fundet hos store organisationer, da de var de eneste, der havde råd til computere. For at følge den tankegang blev store blokke af IP-adresser tildelt organisationer, der bad om dem.
Pc'en ændrede alt dette og bragte computere ind i hjemmet. Denne ændring betød, at der nu var mange mindre netværk i stedet for få store netværk. Det betød, at metoden til tildeling af IP-adresser skulle ændres. Klassisk netværk var en måde at bryde de store netværk op i mindre bidder. Dette var en mere effektiv brug af adresseplads, men havde stadig et problem med små til mellemstore organisationer, der har behov for at få en mellemliggende netværkstildeling, der generelt var langt mere, end det var påkrævet.
Et årti senere blev klassificeret netværk erstattet med CIDR eller Classless Inter-Domain Routing. Dette tillod meget mere præcis kontrol over størrelsen af de tildelte netværk og bruges den dag i dag. Det fungerer ved at definere et netværk med en anden adresse kaldet en undernetmaske. Undernetmasken har samme struktur. Men hver binær bit, der repræsenterer netværksadressen, er sat til 1, og hver binær bit, der kan bruges til at betegne værter i det netværk, er sat til 0.
Alligevel fortsatte internettets popularitet med at true med fuldstændig at udtømme adresserummet. Mens der blev implementeret et par flere tricks såsom private adresserum og NAT. Den rigtige løsning er en overgang til IPv6.
Efterfølgeren – IPv6
IPv6-adresser ser helt anderledes ud end IPv4-adresser. Et eksempel på en IPv6-adresse kan se sådan ud fe80:0db8:0000:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Den fulde adresse består nu af 128 bit i stedet for 32. Dette tilbyder 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 eller 340.000.000.000.000.000.000. unikke IPv6-adresser, mere end nok til at være sikret mod udmattelse af adresserum som IPv4.
I modsætning til IPv4, som har decimaltal adskilt af punktum, bruger IPv6 hexadecimal og kolon. I nogle tilfælde kan du se adressen komprimeret for at se kortere ud. Af hensyn til læsning og skrivning kan den største sammenhængende blok af nuller udelades, så kolonerne efterlades på begge sider. Dette reducerer adressen til fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 havde en lang vej til standardisering, først med et udkast til standard offentliggjort i 1998, og til sidst standardiseret i 2017. I den tidsramme var der minimal optagelse på trods af stabiliteten af udkastet til standarden og den stigende påtrængning af IPv4-adressepladsudmattelse.
Fra 2022 er IPv4-adresserummet fuldstændigt opbrugt, og der kan ikke tildeles nye adresser. Heldigvis har der nu været en stigning i IPv6-understøttelse på servere, brugerenheder og mellembokse. Google leverer daglig statistik for den mængde trafik, den ser, der bruger IPv6. I skrivende stund ligger dette på omkring 40% og har været støt stigende siden 2017.
Reserverede adresser
Et af de tricks, der blev brugt til at afholde udmattelse af adresserum, var at behandle visse grupper af adresser forskelligt. Nogle adresser var reserveret til fremtidig brug, og nogle var reserveret til brug som en loopback-adresse. De vigtigste områder var dog de private adresseområder. Disse adresseområder: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 og 192.168.0.1/16 blev udpeget som fortrolige. Ethvert netværk kan bruge disse adresseområder internt.
Den kritiske faktor her var, at disse private adresser kun kan bruges til lokal netværkskommunikation, de kan ikke bruges på tværs af netværk. Det betyder, at interne enheder ikke behøver at bruge det sjældne og svindende udbud af offentlige IPv4-adresser. Det gør naturligvis kommunikation uden for netværket mere kompliceret, men ikke umulig takket være NAT.
NAT eller Network Address Translation og tilhørende PAT (Oversættelse af havneadresse) er en protokol, der tillader en router at have en enkelt offentlig IP-adresse og derefter smart konvertere al udgående trafik til at bruge sin egen offentlige IP-adresse. Routeren skal holde styr på, hvilken kommunikation der kom fra hvilken enhed, så den kan returnere svaret til den korrekte adresse, men systemet fungerede fremragende.
Med private adresserum gik de interne NAT- og PAT-netværk fra at bruge én offentlig IP-adresse for hver enhed til at bruge én offentlig adresse i alt.
IPv6 indeholder også lignende reserverede adresserum til interne netværk. Enhver IPv6-adresse, der starter med "fe80", er en privat "link lokal"-adresse.
Konklusion
En IP-adresse bruges til at identificere en computerenhed på – og tillade den at kommunikere over – et computernetværk. IPv4-adresser er standard, men bliver erstattet af de længere IPv6-adresser, fordi IPv4 løb tør for mulige adresser at tildele til nye internet-tilsluttede enheder.
Nogle unikke adresseområder er private IP-adresser. Private adresser kan bruges på ethvert netværk, men kan ikke bruges til at kommunikere mellem netværk direkte. IP-adresser i et netværk tildeles typisk af en router, der bruger DHCP eller Dynamic Host Control Protocol.