IPv4 on ollut tavallinen Internet-osoitejärjestelmä siitä lähtien, kun ensimmäinen versio otettiin käyttöön ARPANETissa vuonna 1983. IPv4:n seuraaja, IPv6 standardoitiin vuonna 2017, mutta sen käyttöönotto on edelleen hidasta, vaikka luonnosversiot ovat olleet julkisia vuodesta 1998. IPv6:een siirtymistä pidetään kiireellisenä, koska käytettävissä oleva IPv4-osoitetila on käytetty loppuun.
IPv4 suunnittelu
IPv4 käyttää 32-bittistä osoiteavaruutta, joka sallii yhteensä 2^32 IP-osoitetta, eli 4 294 967 296 mahdollista yksilöllistä osoitetta.
IPv4-osoitteet näytetään tyypillisesti piste-neliömerkinnällä, joka koostuu neljästä binäärioktettista desimaalimuodossa, joista jokainen on erotettu pisteellä. Esimerkiksi 172.67.69.195 on 10101100.01000011.01000101.11000011 binäärimuodossa. Tämän rakenteen vuoksi jokainen oktetti voi olla vain välillä 0 - 255.
IPv4-osoitteen loppuminen
Varhaisessa vaiheessa IPv4:n verkkojen rakenne jaettiin luokkiin, pääasiassa A, B ja C. Luokan A verkko käytti ensimmäistä oktettia verkon määrittämiseen, ja kaikki muut bitit olivat osoitettavissa isännille, mikä mahdollistaa 128 mahdollista verkkoa, joissa kussakin on yli 16 miljoonaa isäntäkonetta. Luokan B verkko käytti kahta ensimmäistä oktettia verkko-osoitteena ja kahta viimeistä isäntäosoitteena, mikä salli yli 16 000 verkkoa yli 65 000 isännällä. Lopuksi luokan C verkot käyttivät kolmea ensimmäistä oktettia verkko-osoitteille ja viimeistä oktettia isäntäosoitteille, mikä mahdollistaa yli 2 miljoonan verkon, joissa oli jopa 256 isäntää.
Alun perin, jos yritys tarvitsi IP-osoitteita, se saattoi pyytää C-luokan verkkoa alueellisesta palveluntarjoajalta, Jos he eivät tarvinneet kaikkea sitä tilaa, he saivat sen silti, jos he tarvitsivat enemmän, he saivat B-luokan verkkoon. Joillekin yrityksille määrättiin jopa A-luokan verkkoja, mukaan lukien Apple, Ford, US Postal Service, AT&T ja Comcast. Yhdysvaltain puolustusministeriöllä on 13 A-luokan verkkoa.
Ajan myötä päätettiin, että tällainen lähestymistapa johtaisi nopeasti siihen, että osoitejärjestelmästä loppuisi osoitettavat osoitteet. Luotiin uusi CIDR- tai Classless Inter-Domain Routing -menettely, joka salli mielivaltaisen kokoisten IP-osoitteiden lohkojen allokoinnin. Tämä esti mahdollisen osoitevaraston loppuun kulumisen.
Toinen työkalu IP-osoitteiden käytön vähentämiseen oli määrittää yksityiset IP-osoitealueet, joita voidaan käyttää sisäisesti, mutta joita ei voitu käyttää Internetissä. Tämä lähestymistapa mahdollisti sen, että kaikki sisäiset verkot voivat käyttää samoja osoitemenetelmiä vain pienellä käyttökelpoisen osoiteavaruuden uhalla. Yleisin yksityinen verkkoalue on todennäköisesti se, joka sinulla on kotiverkossasi. Se alkaa numerosta 192.168.0.0 ja päättyy numeroon 192.168.255.255.
Tämä tekniikka tarkoitti, että Internet-yhdyskäytävä, kuten kotireitittimesi, on nyt ainoa laite verkossasi, jolla on julkinen IP-osoite. Reitittimesi kääntää kaiken saapuvan liikenteen ja selvittää, mille isännälle se tulee lähettää verkossasi kahden prosessin, nimeltä NAT ja PAT, kautta. NAT on verkko-osoitteiden käännös ja PAT on portti-osoitteiden käännös, yhdistettynä reititin, jonka avulla laitteesi voivat avata palveluja Internetiin ilman julkista IP-osoitetta osoite.
Huolimatta kaikista mahdollisista ponnisteluista IPv4-osoitteiden ehtymisen estämiseksi, kaikki alueelliset rekisterinpitäjät ovat nyt käyttäneet omansa jakamattomien IPv4-osoitteiden toimitus, viimeinen jakamaton osoite 25. marraskuuta 2019. Kaikki 4 294 967 296 IP-osoitetta on määritetty. Alueelliset rekisterinpitäjät voivat jakaa uudelleen vain niille palautettuja IP-osoitteita. IPv6:een siirtyminen on nyt erittäin tärkeää, jotta jokainen osoitteen tarvitseva laite voi saada sellaisen. IPv6 käyttää paljon pidempää osoitejärjestelmää, joka tarjoaa olennaisesti ehtymättömän määrän IP-osoitteita.