IPv4 הייתה סכימת הכתובת הסטנדרטית לאינטרנט מאז שהגרסה הראשונה נפרסה ב-ARPANET ב-1983. היורש של IPv4, IPv6 תוקן ב-2017 אך עדיין עומד בפני קליטה איטית, למרות שגרסאות הטיוטה היו ציבוריות מאז 1998. המעבר ל-IPv6 נתפס כדחוף מכיוון ששטח הכתובות הזמין של IPv4 מוצה.
עיצוב IPv4
IPv4 משתמש במרחב כתובות של 32 סיביות המאפשר סך של 2^32 כתובות IP, כלומר 4,294,967,296 כתובות ייחודיות אפשריות.
כתובות IPv4 מוצגות בדרך כלל בסימון מרובע מנוקד המורכב מארבע אוקטטים בינארים, בפורמט עשרוני, כל אחד מופרד בנקודה. לדוגמה, 172.67.69.195 הוא 10101100.01000011.01000101.11000011 בבינארי. בגלל עיצוב זה, כל אוקטטה יכולה להיות רק בין 0 ל-255.
מיצוי כתובת IPv4
בשלב מוקדם מבנה הרשתות ב-IPv4 פוצל למחלקות, בעיקר A, B ו-C. רשת Class A השתמשה באוקטטה הראשונה כדי להגדיר את הרשת, כאשר כל שאר הביטים ניתנים להקצאה למארחים, זה מאפשר 128 רשתות אפשריות, כל אחת עם יותר מ-16 מיליון מארחים. רשת מסוג B השתמשה בשתי האוקטטים הראשונים ככתובת רשת ובשתיים האחרונות ככתובות מארח, מה שמאפשר יותר מ-16 אלף רשתות של יותר מ-65 אלף מארחים. לבסוף, רשתות מחלקה C השתמשו בשלושת האוקטטים הראשונים לכתובת הרשת, ובאוקטט האחרון עבור כתובות מארח, מה שמאפשר יותר מ-2 מיליון רשתות של עד 256 מארחים.
במקור, אם חברה דורשת כתובות IP, היא יכולה לבקש רשת מסוג C מספק אזורי, אם הם לא היו צריכים את כל השטח הזה, הם עדיין קיבלו אותו, אם הם היו צריכים יותר, הם קיבלו כיתה ב' רֶשֶׁת. לכמה חברות אפילו הוקצו רשתות מסוג A, כולל אפל, פורד, שירות הדואר האמריקאי, AT&T וקומקאסט. למשרד ההגנה האמריקאי מוקצות 13 רשתות מסוג A.
עם הזמן נקבע שגישה כזו תוביל במהירות לכך שסכימת הכתובות תיגמר מהכתובות להקצאה. נוצר הליך חדש בשם CIDR, או Classless Inter-Domain Routing שאיפשר הקצאת בלוקים של כתובות IP בגדלים שרירותיים. זה מנע את תשישות בריכת הכתובות בסופו של דבר.
כלי נוסף לצמצום השימוש בכתובות IP היה לציין טווחי כתובות IP פרטיים שניתן להשתמש בהם באופן פנימי אך לא ניתן להשתמש בהם באינטרנט. גישה זו אפשרה לכל הרשתות הפנימיות להשתמש באותן סכימות כתובת עם הקרבה קטנה בלבד למרחב הכתובות השמיש. טווח הרשת הפרטית הנפוץ ביותר הוא ככל הנראה זה שיש לך ברשת הביתית. זה מתחיל מ-192.168.0.0 ועובר ל-192.168.255.255.
טכניקה זו פירושה ששער האינטרנט כמו הנתב הביתי שלך כעת הוא המכשיר היחיד ברשת שלך עם כתובת IP ציבורית. הנתב שלך מתרגם את כל התעבורה הנכנסת וקובע לאיזה מארח יש לשלוח אותו ברשת שלך באמצעות שני תהליכים הנקראים NAT ו-PAT. NAT הוא תרגום כתובות רשת, ו-PAT הוא תרגום כתובות נמל, בשילוב הם משמשים את נתב כדי לאפשר למכשירים שלך לפתוח שירותים לאינטרנט ללא כתובת IP ציבורית ישירות כתובת.
למרות כל המאמצים האפשריים למנוע מיצוי כתובות IPv4, כל הרשמים האזוריים מיצו כעת את אספקת כתובות IPv4 לא מוקצות, כאשר הכתובת האחרונה שלא הוקצתה תוקצה ב-25 בנובמבר 2019. כל 4,294,967,296 כתובות ה-IP הוקצו. רשמים אזוריים יכולים להקצות מחדש רק כתובות IP שמוחזרות אליהם. המעבר ל-IPv6 הוא כעת קריטי כדי להבטיח שכל מכשיר שזקוק לכתובת יוכל לקבל אחת. IPv6 משתמש בסכימת כתובת הרבה יותר ארוכה, המספקת מלאי בלתי נדלה של כתובות IP.