Οι σύγχρονες υπολογιστικές συσκευές είναι γενικά συνδεδεμένες στο Διαδίκτυο. Αυτή η τεράστια πηγή δεδομένων είναι προσβάσιμη χάρη σε ένα ευρύ φάσμα πρωτοκόλλων και προτύπων επικοινωνίας. Η διεύθυνση IP τα υποστηρίζει όλα. Μια διεύθυνση IP είναι μια ψηφιακή διεύθυνση για μια υπολογιστική συσκευή που της επιτρέπει να επικοινωνεί μέσω συνδέσεων δικτύου. Ουσιαστικά, παρέχει επικοινωνία μεταξύ δικτύων, γεγονός που επέτρεψε στο Διαδίκτυο να σχηματίσει ένα τεράστιο πλέγμα διασυνδεδεμένων δικτύων.
Με τον ίδιο τρόπο, ένα γράμμα πρέπει να έχει μια διεύθυνση στον φάκελο για να παραδοθεί στο σωστό μέρος, ένα πακέτο δικτύου χρειάζεται μια διεύθυνση IP προορισμού για να παραδοθεί στη σωστή συσκευή. Το Διαδίκτυο και ο πρόδρομός του το ARPANET βασίζονται σε μια δομή διευθύνσεων που ονομάζεται IPv4 ή Πρωτόκολλο Διαδικτύου έκδοση 4. Αν και αυτό έχει πλέον αντικατασταθεί από το IPv6.
The Original Addressing Scheme – IPv4
Το IPv4 είναι το τυπικό σχήμα διευθύνσεων του μεγαλύτερου μέρους του Διαδικτύου και ισχύει από την έναρξή του. Οι διευθύνσεις IPv4 ορίζονται με 32 δυαδικά bit. Για να γίνουν ευανάγνωστα από τον άνθρωπο, εμφανίζονται συχνά σε μια μορφή που ονομάζεται διακεκομμένη τετραγωνική ή σημειογραφία με τελεία. Ένα παράδειγμα διεύθυνσης IPv4 θα ήταν 192.168.0.2.
Η αναγνώσιμη από τον άνθρωπο μορφή του IPv4 παραπάνω λέγεται ότι έχει τέσσερις οκτάδες επειδή κάθε ένα από τα τμήματα που χωρίζονται με τελείες έχει 8 bit. Κάθε οκτάδα μπορεί να έχει μια τιμή μεταξύ 0 και 255. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν συνολικά 232 ή 4.294.967.296 πιθανές διευθύνσεις IPv4. Αυτό μπορεί να ακούγεται πολύ και εικαζόταν ότι ήταν έτσι στις πρώτες μέρες του Διαδικτύου. Στην πραγματικότητα, ωστόσο, το Διαδίκτυο έχει δει κολοσσιαία απορρόφηση και πλέον υπάρχουν πολύ περισσότερες συσκευές από τις διευθύνσεις IP.
Διεύθυνση Εξάντληση Χώρου
Στις πρώτες μέρες του Διαδικτύου, ο υπολογιστής δεν ήταν ένα πράγμα. Θεωρήθηκε ότι τα δίκτυα θα βρίσκονταν μόνο σε μεγάλους οργανισμούς, καθώς ήταν τα μόνα που μπορούσαν να αντέξουν οικονομικά τους υπολογιστές. Για να ακολουθήσουν αυτή τη γραμμή σκέψης, μεγάλα μπλοκ διευθύνσεων IP ανατέθηκαν σε οργανισμούς που τις ζήτησαν.
Ο υπολογιστής άλλαξε όλα αυτά και έφερε τους υπολογιστές στο σπίτι. Αυτή η αλλαγή σήμαινε ότι υπήρχαν πλέον πολλά μικρότερα δίκτυα αντί για μερικά μεγάλα δίκτυα. Αυτό σήμαινε ότι έπρεπε να αλλάξει η μέθοδος για την εκχώρηση διευθύνσεων IP. Η ταξική δικτύωση ήταν ένας τρόπος για να σπάσει τα μεγάλα δίκτυα σε μικρότερα κομμάτια. Αυτή ήταν μια πιο αποτελεσματική χρήση του χώρου διευθύνσεων, αλλά παρόλα αυτά είχε πρόβλημα με το μικρό έως μεσαίο μέγεθος οργανισμοί που έπρεπε να λάβουν μια ενδιάμεση κατανομή δικτύου που ήταν γενικά πολύ μεγαλύτερη από ό, τι ήταν απαιτείται.
Μια δεκαετία αργότερα, η κλασική δικτύωση αντικαταστάθηκε με το CIDR ή το Classless Inter-Domain Routing. Αυτό επέτρεψε πολύ πιο ακριβή έλεγχο του μεγέθους των δικτύων που διατέθηκαν και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα. Λειτουργεί ορίζοντας ένα δίκτυο με μια δεύτερη διεύθυνση που ονομάζεται μάσκα υποδικτύου. Η μάσκα υποδικτύου έχει την ίδια δομή. Αλλά κάθε δυαδικό bit που αντιπροσωπεύει τη διεύθυνση δικτύου ορίζεται σε 1 και κάθε δυαδικό bit που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υποδηλώσει κεντρικούς υπολογιστές σε αυτό το δίκτυο ορίζεται σε 0.
Ωστόσο, η δημοτικότητα του Διαδικτύου συνέχισε να απειλεί να εξαντλήσει πλήρως τον χώρο διευθύνσεων. Ενώ εφαρμόστηκαν μερικά ακόμη κόλπα όπως ιδιωτικοί χώροι διευθύνσεων και NAT. Η πραγματική λύση είναι η μετάβαση στο IPv6.
Ο διάδοχος – IPv6
Οι διευθύνσεις IPv6 φαίνονται αρκετά διαφορετικές από τις διευθύνσεις IPv4. Ένα παράδειγμα διεύθυνσης IPv6 μπορεί να μοιάζει με αυτό fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Η πλήρης διεύθυνση αποτελείται πλέον από 128 bit αντί για 32. Αυτό προσφέρει 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 ή 340 τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια μοναδικές διευθύνσεις IPv6, περισσότερο από αρκετά για να είστε ασφαλείς από την εξάντληση του χώρου διευθύνσεων όπως το IPv4.
Σε αντίθεση με το IPv4 που έχει δεκαδικούς αριθμούς διαχωρισμένους με τελείες, το IPv6 χρησιμοποιεί δεκαεξαδικό και άνω και κάτω τελεία. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να δείτε τη διεύθυνση συμπιεσμένη για να φαίνεται πιο σύντομη. Για τη διευκόλυνση της ανάγνωσης και της γραφής, το μεγαλύτερο συνεχές μπλοκ μηδενικών μπορεί να παραλειφθεί, αφήνοντας τις άνω και κάτω τελείες και στις δύο πλευρές. Αυτό μειώνει τη διεύθυνση σε fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
Το IPv6 είχε μακρύ δρόμο μέχρι την τυποποίηση, αφού πρώτα δημοσιεύτηκε ένα προσχέδιο προτύπου το 1998 και τελικά τυποποιήθηκε το 2017. Σε αυτό το χρονικό πλαίσιο, υπήρξε ελάχιστη απορρόφηση, παρά τη σταθερότητα του προσχέδιου προτύπου και τον αυξανόμενο επείγοντα χαρακτήρα της εξάντλησης του χώρου διευθύνσεων IPv4.
Από το 2022, ο χώρος διευθύνσεων IPv4 έχει εξαντληθεί πλήρως και δεν μπορούν να εκχωρηθούν νέες διευθύνσεις. Ευτυχώς, τώρα έχει αυξηθεί η υποστήριξη IPv6 σε διακομιστές, συσκευές χρήστη και μεσαία κουτιά. Η Google παρέχει καθημερινά στατιστικά για την ποσότητα της κίνησης που βλέπει ότι χρησιμοποιεί IPv6. Μέχρι τη στιγμή της γραφής, αυτό βρίσκεται περίπου στο 40% και αυξάνεται σταθερά από το 2017.
Δεσμευμένες Διευθύνσεις
Ένα από τα κόλπα που χρησιμοποιήθηκαν για να σταματήσει η εξάντληση του χώρου διευθύνσεων ήταν να αντιμετωπίζονται διαφορετικά ορισμένες ομάδες διευθύνσεων. Ορισμένες διευθύνσεις δεσμεύτηκαν για μελλοντική χρήση και ορισμένες δεσμεύτηκαν για χρήση ως διεύθυνση επαναφοράς. Ωστόσο, οι πιο σημαντικές περιοχές ήταν οι ιδιωτικές διευθύνσεις. Αυτές οι περιοχές διευθύνσεων: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 και 192.168.0.1/16 χαρακτηρίστηκαν ως εμπιστευτικές. Οποιοδήποτε δίκτυο μπορεί να χρησιμοποιήσει εσωτερικά αυτές τις περιοχές διευθύνσεων.
Ο κρίσιμος παράγοντας εδώ ήταν ότι αυτές οι ιδιωτικές διευθύνσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για τοπική επικοινωνία δικτύου, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλα τα δίκτυα. Αυτό σημαίνει ότι οι εσωτερικές συσκευές δεν χρειάζεται να χρησιμοποιούν τη σπάνια και μειούμενη παροχή δημόσιων διευθύνσεων IPv4. Φυσικά αυτό κάνει την επικοινωνία εκτός δικτύου πιο περίπλοκη, αλλά όχι αδύνατη χάρη στο NAT.
NAT ή Μετάφραση Διεύθυνσης Δικτύου και σχετικό PAT (Μετάφραση διεύθυνσης λιμένα) είναι ένα πρωτόκολλο που επιτρέπει σε έναν δρομολογητή να έχει μια ενιαία δημόσια διεύθυνση IP και στη συνέχεια να μετατρέπει έξυπνα οποιαδήποτε εξερχόμενη κίνηση για να χρησιμοποιήσει τη δική του δημόσια διεύθυνση IP. Ο δρομολογητής πρέπει να παρακολουθεί ποια επικοινωνία προήλθε από ποια συσκευή, ώστε να μπορεί να επιστρέψει την απόκριση στη σωστή διεύθυνση, αλλά το σύστημα λειτούργησε άψογα.
Με ιδιωτικούς χώρους διευθύνσεων, τα εσωτερικά δίκτυα NAT και PAT μετατράπηκαν από τη χρήση μιας δημόσιας διεύθυνσης IP για κάθε συσκευή σε μια συνολική δημόσια διεύθυνση.
Το IPv6 περιέχει επίσης παρόμοιους δεσμευμένους χώρους διευθύνσεων για εσωτερικά δίκτυα. Οποιαδήποτε διεύθυνση IPv6 που ξεκινά με "fe80" είναι μια ιδιωτική διεύθυνση "τοπική σύνδεση".
συμπέρασμα
Μια διεύθυνση IP χρησιμοποιείται για την αναγνώριση μιας συσκευής υπολογιστή σε – και για την επικοινωνία της μέσω – ενός δικτύου υπολογιστών. Οι διευθύνσεις IPv4 είναι τυπικές, αλλά αντικαθίστανται από τις μεγαλύτερες διευθύνσεις IPv6, επειδή το IPv4 εξαντλήθηκε από πιθανές διευθύνσεις για εκχώρηση σε νέες συσκευές συνδεδεμένες στο Διαδίκτυο.
Ορισμένες μοναδικές περιοχές διευθύνσεων είναι ιδιωτικές διευθύνσεις IP. Οι ιδιωτικές διευθύνσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε δίκτυο, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για απευθείας επικοινωνία μεταξύ των δικτύων. Οι διευθύνσεις IP σε ένα δίκτυο εκχωρούνται συνήθως από έναν δρομολογητή χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο DHCP ή Dynamic Host Control Protocol.