A modern számítástechnikai eszközök általában csatlakoznak az internethez. Ez a hatalmas adatforrás a protokollok és kommunikációs szabványok széles skálájának köszönhetően elérhető. Az IP-cím mindet alátámasztja. Az IP-cím egy számítógépes eszköz digitális címe, amely lehetővé teszi a hálózati kapcsolatokon keresztüli kommunikációt. Lényeges, hogy kommunikációt biztosít a hálózatok között, ami lehetővé tette az Internet számára, hogy összekapcsolt hálózatok hatalmas hálóját képezze.
Ugyanígy a levélnek a borítékon címnek kell lennie, hogy a megfelelő helyre kézbesítsük, a hálózati csomagnak pedig cél IP-címre van szüksége ahhoz, hogy a megfelelő eszközre kerüljön. Az Internet és előfutára, az ARPANET az IPv4-nek vagy az Internet Protocol 4-es verziójának nevezett címstruktúrán alapul. Bár ezt most az IPv6 váltja fel.
Az eredeti címzési séma – IPv4
Az IPv4 az Internet legtöbbjének szabványos címrendszere, és a kezdetek óta az. Az IPv4-címek 32 bináris bittel vannak meghatározva. Annak érdekében, hogy az ember számára olvashatóak legyenek, gyakran pontozott négyes vagy pont-tizedes jelölésnek nevezett formátumban jelennek meg. Egy példa az IPv4-címre a 192.168.0.2.
A fenti, ember által olvasható IPv4 formátum állítólag négy oktettből áll, mivel a pontokkal elválasztott szakaszok mindegyike 8 bites. Minden oktett értéke 0 és 255 között lehet. Ez azt jelenti, hogy összesen 2 db van32 vagy 4 294 967 296 lehetséges IPv4-cím. Lehet, hogy ez soknak hangzik, és az internet kezdeti napjaiban is így volt. A valóságban azonban az internet hatalmas elterjedésen ment keresztül, és ma már sokkal több eszköz van, mint ahány IP-cím.
Címterület kimerülése
Az internet korai napjaiban a PC nem számított. Feltételezték, hogy hálózatok csak nagy szervezeteknél találhatók meg, mivel csak ők engedhetik meg maguknak a számítógépeket. Ezt a gondolatmenetet követve nagy IP-címblokkokat rendeltek azokhoz a szervezetekhez, amelyek kérték őket.
A PC mindezt megváltoztatta, és számítógépeket hozott az otthonba. Ez a változás azt jelentette, hogy néhány nagy hálózat helyett sok kisebb hálózat jött létre. Ez azt jelentette, hogy az IP-címek kiosztásának módját meg kellett változtatni. Az osztályos hálózatépítés egy módja annak, hogy a nagy hálózatokat kisebb darabokra bontsák. Ez a címterület hatékonyabb felhasználása volt, de még mindig volt probléma a kis és közepes méretekkel szervezeteknek, akiknek köztes hálózati kiosztást kellett kapniuk, amely általában jóval több volt, mint volt kívánt.
Egy évtizeddel később az osztályos hálózatot a CIDR vagy osztály nélküli tartományok közötti útválasztás váltotta fel. Ez lehetővé tette a kiosztott hálózatok méretének sokkal pontosabb szabályozását, és a mai napig használják. Úgy működik, hogy meghatároz egy hálózatot egy második címmel, amelyet alhálózati maszknak neveznek. Az alhálózati maszk szerkezete ugyanaz. De minden bináris bit, amely a hálózati címet képviseli, 1-re van állítva, és minden bináris bit, amely az adott hálózat gazdagépeinek jelölésére használható, 0-ra van állítva.
Ennek ellenére az internet népszerűsége továbbra is azzal fenyeget, hogy teljesen kimeríti a címteret. Míg néhány további trükköt alkalmaztak, például a privát címtereket és a NAT-ot. Az igazi megoldás az IPv6-ra való átállás.
Az utód – IPv6
Az IPv6-címek egészen másként néznek ki, mint az IPv4-címek. Egy példa IPv6-cím a következőképpen nézhet ki: fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. A teljes cím most 32 helyett 128 bitből áll. Ez 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 vagy 340 billió billió egyedi IPv6-címet kínál, ami több mint elegendő ahhoz, hogy biztonságban legyen a címterület kimerülésétől, például az IPv4-től.
Az IPv4-től eltérően, amelyben a decimális számok pontokkal vannak elválasztva, az IPv6 hexadecimális és kettőspontokat használ. Egyes esetekben előfordulhat, hogy a cím tömörítve rövidebbnek tűnik. Az olvasás és írás kényelme érdekében elhagyható a legnagyobb folyamatos nullák blokkja, így a kettőspontok mindkét oldalon maradnak. Ez a címet fe80:0db8::8a2e: 0370:7334-re csökkenti.
Az IPv6 szabványosításáig hosszú út vezetett: először 1998-ban tettek közzé szabványtervezetet, majd végül 2017-ben szabványosították. Ebben az időkeretben minimális volt az igénybevétel, a szabványtervezet stabilitása és az IPv4-címterület kimerülésének egyre sürgősebbsége ellenére.
2022-től az IPv4-címtartomány teljesen kimerült, és nem lehet új címeket kiosztani. Szerencsére mostanra nőtt az IPv6 támogatása a szervereken, a felhasználói eszközökön és a middleboxokon. A Google biztosítja napi statisztika az IPv6-ot használó forgalom mennyiségéhez. A cikk írásakor ez 40% körül mozog, és 2017 óta folyamatosan emelkedik.
Fenntartott címek
A címtér kimerülésének megakadályozására használt egyik trükk az volt, hogy bizonyos címcsoportokat eltérően kezeltek. Néhány címet későbbi használatra, néhányat pedig hurokcímként való használatra foglaltak le. A legfontosabb tartományok azonban a privát címtartományok voltak. A következő címtartományok: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 és 192.168.0.1/16 bizalmasként lettek megjelölve. Bármely hálózat használhatja ezeket a címtartományokat belsőleg.
A kritikus tényező itt az volt, hogy ezek a privát címek csak helyi hálózati kommunikációra használhatók, hálózatokon át nem. Ez azt jelenti, hogy a belső eszközöknek nem kell használniuk a ritka és egyre fogyatkozó nyilvános IPv4-címeket. Ez természetesen bonyolultabbá teszi a hálózaton kívüli kommunikációt, de a NAT-nak köszönhetően nem lehetetlen.
NAT vagy Network Address Translation és a kapcsolódó PAT (Port cím fordítása) egy olyan protokoll, amely lehetővé teszi, hogy a router egyetlen nyilvános IP-címmel rendelkezzen, majd a kimenő forgalmat ügyesen átalakítsa saját nyilvános IP-címére. A routernek nyomon kell követnie, hogy melyik eszközről melyik kommunikáció érkezett, hogy a választ a megfelelő címre tudja visszaküldeni, de a rendszer kiválóan működött.
A privát címterekkel a NAT és PAT belső hálózatok eszközönként egy nyilvános IP-címről összesen egy nyilvános cím használatára váltak.
Az IPv6 hasonló fenntartott címtereket is tartalmaz a belső hálózatok számára. Minden „fe80”-al kezdődő IPv6-cím privát „link local” cím.
Következtetés
Az IP-cím egy számítógépes eszköz azonosítására szolgál – és lehetővé teszi a számítógépes hálózaton keresztüli kommunikációt. Az IPv4-címek szabványosak, de felváltják őket a hosszabb IPv6-címek, mivel az IPv4-nek elfogytak a lehetséges címei, amelyeket az új, internethez csatlakozó eszközökhöz hozzá lehet rendelni.
Egyes egyedi címtartományok privát IP-címek. A privát címek bármely hálózaton használhatók, de nem használhatók közvetlenül a hálózatok közötti kommunikációra. A hálózatban lévő IP-címeket általában DHCP vagy Dynamic Host Control Protocol használatával router osztja ki.