מכשירי מחשוב מודרניים מחוברים בדרך כלל לאינטרנט. מקור הנתונים העצום הזה נגיש הודות למגוון רחב של פרוטוקולים ותקני תקשורת. כתובת ה-IP תומכת בכולם. כתובת IP היא כתובת דיגיטלית למכשיר מחשוב המאפשרת לו לתקשר באמצעות חיבורי רשת. באופן קריטי, הוא מספק תקשורת בין רשתות, מה שאיפשר לאינטרנט ליצור רשת עצומה של רשתות מחוברות.
באותו אופן, מכתב צריך להיות בעל כתובת על המעטפה כדי להימסר למקום הנכון, חבילת רשת צריכה כתובת IP של יעד כדי להימסר למכשיר הנכון. האינטרנט והמבשר שלו ARPANET מבוססים על מבנה כתובות הנקרא IPv4, או פרוטוקול אינטרנט גרסה 4. אם כי זה מוחלף כעת על ידי IPv6.
תוכנית הכתובת המקורית - IPv4
IPv4 היא סכימת הכתובות הסטנדרטית של רוב האינטרנט והיא הייתה מאז הקמתה. כתובות IPv4 מוגדרות עם 32 סיביות בינאריות. כדי להפוך אותם לקריאה אנושית, הם מוצגים לעתים קרובות בפורמט שנקרא דוטד-quad, או סימון נקודה-עשרוני. כתובת IPv4 לדוגמה תהיה 192.168.0.2.
הפורמט הקריא לאדם של IPv4 לעיל נאמר שיש לו ארבע אוקטטים מכיוון שלכל אחד מהקטעים המופרדים בנקודות יש 8 סיביות. לכל אוקטה יכול להיות ערך בין 0 ל-255. זה אומר שיש בסך הכל 2
32 או 4,294,967,296 כתובות IPv4 אפשריות. זה אולי נשמע כמו הרבה, ונראה היה שזה כך בימים הראשונים של האינטרנט. אולם במציאות, האינטרנט ראה ספיגה עצומה, ויש כיום הרבה יותר מכשירים מאשר כתובות IP.כתובת מיצוי החלל
בימים הראשונים של האינטרנט, המחשב האישי לא היה דבר. ההנחה הייתה שרשתות יימצאו רק בארגונים גדולים שכן הם היחידים שיכולים להרשות לעצמם מחשבים. כדי לעקוב אחר קו המחשבה הזה, בלוקים גדולים של כתובות IP הוקצו לארגונים שביקשו אותם.
המחשב שינה את כל זה והכניס מחשבים לבית. השינוי הזה גרם לכך שעכשיו היו הרבה רשתות קטנות יותר במקום כמה רשתות גדולות. המשמעות הייתה שהשיטה להקצאת כתובות IP הייתה צריכה להשתנות. רשתות ייצוגיות הייתה דרך לפרק את הרשתות הגדולות לנתחים קטנים יותר. זה היה שימוש יעיל יותר בשטח כתובות, אבל עדיין הייתה בעיה עם גודל קטן עד בינוני ארגונים שצריכים לקבל הקצאת רשת ביניים שבדרך כלל הייתה הרבה יותר ממה שהיה נדרש.
עשור לאחר מכן, הרשתות הייצוגיות הוחלפו ב-CIDR או Classless Inter-Domain Routing. זה איפשר שליטה הרבה יותר מדויקת על גודל הרשתות שהוקצו ומשמש עד היום. זה עובד על ידי הגדרת רשת עם כתובת שנייה הנקראת מסיכת רשת משנה. למסיכת רשת המשנה יש את אותו מבנה. אבל כל סיביות בינאריות שמייצגות את כתובת הרשת מוגדרות ל-1 וכל סיביות בינאריות שניתן להשתמש בה לציון מארחים ברשת זו מוגדרת ל-0.
ובכל זאת, הפופולריות של האינטרנט המשיכה לאיים למצות לחלוטין את מרחב הכתובות. אמנם יושמו עוד כמה טריקים כמו מרחבי כתובות פרטיים ו-NAT. הפתרון האמיתי הוא מעבר ל-IPv6.
היורש - IPv6
כתובות IPv6 נראות שונה לגמרי מכתובות IPv4. כתובת IPv6 לדוגמה עשויה להיראות כך fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. הכתובת המלאה מורכבת כעת מ-128 סיביות במקום 32. זה מציע 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 או 340 טריליון טריליון טריליון כתובות IPv6 ייחודיות, די והותר כדי להיות בטוחים מפני מיצוי שטחי כתובות כמו IPv4.
בניגוד ל-IPv4 שיש לו מספרים עשרוניים מופרדים בנקודות, IPv6 משתמש בהקסדצימלי ובנקודתיים. במקרים מסוימים, ייתכן שתראה את הכתובת דחוסה כדי להיראות קצרה יותר. לנוחות הקריאה והכתיבה, ניתן להשמיט את גוש האפסים הרציף הגדול ביותר, ולהשאיר את הנקודותיים משני הצדדים. זה מפחית את הכתובת ל-fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
ל-IPv6 הייתה דרך ארוכה לתקינה, כאשר לראשונה פורסמה טיוטת תקן ב-1998, ולבסוף תוקנה ב-2017. במסגרת זמן זו, הייתה קליטה מינימלית, למרות היציבות של תקן הטיוטה והדחיפות ההולכת וגוברת של מיצוי שטחי כתובות IPv4.
החל משנת 2022, שטח הכתובות של IPv4 אזל לחלוטין, ולא ניתן להקצות כתובות חדשות. למרבה המזל חלה כעת עלייה בתמיכה ב-IPv6 בשרתים, התקני משתמשים ותיבות ביניים. גוגל מספקת סטטיסטיקה יומית עבור כמות התעבורה שהוא רואה שמשתמשת ב-IPv6. נכון למועד כתיבת שורות אלה, זה עומד על כ-40% ועולה בהתמדה מאז 2017.
כתובות שמורות
אחד הטריקים ששימשו כדי למנוע מיצוי שטחי כתובות היה להתייחס אחרת לקבוצות מסוימות של כתובות. חלק מהכתובות נשמרו לשימוש עתידי, וחלקן נשמרו לשימוש ככתובת loopback. עם זאת, הטווחים החשובים ביותר היו טווחי הכתובות הפרטיות. טווחי כתובות אלה: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 ו-192.168.0.1/16 סומנו כסודיים. כל רשת יכולה להשתמש בטווחי כתובות אלו באופן פנימי.
הגורם הקריטי כאן היה שניתן להשתמש בכתובות הפרטיות הללו רק לתקשורת רשת מקומית, לא ניתן להשתמש בהן בין רשתות. המשמעות היא שהתקנים פנימיים אינם צריכים להשתמש באספקה הנדירה והמתמעטת של כתובות IPv4 ציבוריות. כמובן שזה הופך את התקשורת מחוץ לרשת למסובכת יותר, אבל לא בלתי אפשרית הודות ל-NAT.
NAT, או תרגום כתובות רשת, ו-PAT משויך (תרגום כתובת נמל) הוא פרוטוקול המאפשר לנתב לקבל כתובת IP ציבורית אחת ולאחר מכן להמיר בחוכמה כל תעבורה יוצאת לשימוש בכתובת IP ציבורית משלו. הנתב צריך לעקוב אחרי איזו תקשורת הגיעה מאיזה מכשיר כדי שיוכל להחזיר את התגובה לכתובת הנכונה, אבל המערכת עבדה מצוין.
עם מרחבי כתובות פרטיים, רשתות פנימיות של NAT ו-PAT עברו משימוש בכתובת IP ציבורית אחת עבור כל מכשיר לשימוש בכתובת ציבורית אחת בסך הכל.
IPv6 מכיל גם מרחבי כתובות שמורים דומים עבור רשתות פנימיות. כל כתובת IPv6 שמתחילה ב-"fe80" היא כתובת פרטית "קישור מקומי".
סיכום
כתובת IP משמשת לזיהוי התקן מחשב ברשת - ולאפשר לו לתקשר באמצעות - רשת מחשבים. כתובות IPv4 הן סטנדרטיות אך מוחלפות בכתובות IPv6 הארוכות יותר מכיוון ש-IPv4 אזלו מהכתובות האפשריות להקצאה למכשירים חדשים המחוברים לאינטרנט.
חלק מטווחי הכתובות הייחודיים הם כתובות IP פרטיות. ניתן להשתמש בכתובות פרטיות בכל רשת, אך לא ניתן להשתמש בהן כדי לתקשר בין רשתות ישירות. כתובות IP ברשת מוקצות בדרך כלל על ידי נתב באמצעות DHCP או Dynamic Host Control Protocol.