Az IPv4 a szabványos internetes címzési séma, mióta az első verziót 1983-ban telepítették az ARPANET-en. Az IPv4 utódját, az IPv6-ot 2017-ben szabványosították, de még mindig lassú az elterjedése, annak ellenére, hogy a vázlatos verziók 1998 óta nyilvánosak. Az IPv6-ra való átállás sürgősnek tűnik, mivel a rendelkezésre álló IPv4-címterület kimerült.
IPv4 tervezés
Az IPv4 32 bites címteret használ, amely összesen 2^32 IP-címet tesz lehetővé, ez 4 294 967 296 lehetséges egyedi cím.
Az IPv4-címek jellemzően pontozott négyes jelöléssel jelennek meg, amely négy bináris oktettből áll, decimális formátumban, és mindegyiket pont választja el. Például a 172.67.69.195 binárisan 10101100.01000011.01000101.11000011. Ennek a kialakításnak köszönhetően minden oktett csak 0 és 255 között lehet.
IPv4 cím kimerülése
A hálózatok szerkezete az IPv4 korai szakaszában osztályokra volt osztva, elsősorban A, B és C osztályokra. Egy A osztályú hálózat az első oktettet használta a hálózat meghatározásához, az összes többi bit hozzárendelhető a gazdagépekhez, ez 128 lehetséges hálózatot tesz lehetővé, amelyek mindegyike több mint 16 millió gazdagéppel rendelkezik. Egy B osztályú hálózat az első két oktettet hálózati címként, az utolsó kettőt pedig gazdagép címként használta, így több mint 16 ezer hálózat létesült több mint 65 ezer gazdagéppel. Végül a C osztályú hálózatok az első három oktettet használták a hálózati címhez, és az utolsó oktettet a gazdagép címekhez, lehetővé téve több mint 2 millió hálózatot, legfeljebb 256 gazdagépből.
Eredetileg, ha egy cégnek szüksége volt IP-címekre, akkor C osztályú hálózatot kérhetett egy regionális szolgáltatótól, ha nem volt szükségük erre a helyre, akkor is megkapták, ha több kellett, akkor B osztályt kaptak hálózat. Néhány vállalat még A osztályú hálózatot is kapott, köztük az Apple, a Ford, a US Postal Service, az AT&T és a Comcast. Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumához 13 A osztályú hálózat tartozik.
Idővel megállapították, hogy egy ilyen megközelítés gyorsan ahhoz vezet, hogy a címséma kifogy a kiosztandó címekből. Létrejött egy új eljárás, a CIDR, vagyis osztály nélküli tartományközi útválasztás, amely lehetővé tette tetszőleges méretű IP-cím blokkok kiosztását. Ez megakadályozta a címtár esetleges kimerülését.
Egy másik eszköz az IP-címhasználat csökkentésére az volt, hogy olyan privát IP-címtartományokat határoztak meg, amelyek belsőleg használhatók, de az interneten nem. Ez a megközelítés lehetővé tette, hogy minden belső hálózat ugyanazt a címzési sémát használja, a használható címtér csekély feláldozása mellett. A leggyakoribb magánhálózati tartomány valószínűleg az, amelyik az otthoni hálózatán található. 192.168.0.0-tól kezdődik és 192.168.255.255-ig tart.
Ez a technika azt jelentette, hogy az internetes átjáró, például az otthoni útválasztó az egyetlen nyilvános IP-címmel rendelkező eszköz a hálózatban. Az útválasztó lefordítja az összes bejövő forgalmat, és két folyamaton keresztül, úgynevezett NAT és PAT segítségével meghatározza, melyik gazdagépre küldje azt a hálózaton. A NAT a Network Address Translation, a PAT pedig a Port Address Translation, kombinálva ezeket a router, amely lehetővé teszi, hogy eszközei szolgáltatásokat nyissanak meg az interneten anélkül, hogy közvetlenül nyilvános IP-címük lenne cím.
Minden lehetséges erőfeszítés ellenére, hogy megakadályozzák az IPv4-címek kimerülését, mostanra minden regionális regisztrátor kimerítette saját hatáskörét ki nem osztott IPv4-címek biztosítása, az utolsó ki nem osztott cím november 25-én került kiosztásra 2019. Mind a 4 294 967 296 IP-cím hozzá van rendelve. A regionális regisztrátorok csak azokat az IP-címeket oszthatják ki újra, amelyeket visszaküldenek nekik. Az IPv6-ra való áttérés kritikus fontosságú annak biztosítása érdekében, hogy minden címet igénylő eszköz kaphasson egyet. Az IPv6 sokkal hosszabb címzési sémát használ, amely lényegében kimeríthetetlen IP-címkészletet biztosít.