Šiuolaikiniai kompiuteriniai įrenginiai paprastai yra prijungti prie interneto. Šis didžiulis duomenų šaltinis pasiekiamas dėl daugybės protokolų ir ryšio standartų. IP adresas yra jų visų pagrindas. IP adresas yra skaitmeninis kompiuterinio įrenginio adresas, leidžiantis jam susisiekti per tinklo ryšius. Svarbiausia, kad jis užtikrina ryšį tarp tinklų, o tai leido internetui sudaryti daugybę tarpusavyje sujungtų tinklų.
Lygiai taip pat laiško ant voko turi būti nurodytas adresas, kad jis būtų pristatytas į reikiamą vietą, o tinklo paketui reikia paskirties IP adreso, kad jis būtų pristatytas į tinkamą įrenginį. Internetas ir jo pirmtakas ARPANET yra pagrįsti adresų struktūra, vadinama IPv4 arba 4 interneto protokolo versija. Nors tai dabar pakeičia IPv6.
Originali adresavimo schema – IPv4
IPv4 yra standartinė daugumos interneto adresų schema ir buvo nuo pat jos įkūrimo. IPv4 adresai apibrėžiami 32 dvejetainiais bitais. Kad juos būtų galima įskaityti žmonėms, jie dažnai rodomi formatu, vadinamu taškiniu keturkampiu arba taškiniu dešimtainiu žymėjimu. IPv4 adreso pavyzdys būtų 192.168.0.2.
Teigiama, kad aukščiau pateiktas žmogaus skaitomas IPv4 formatas turi keturis oktetus, nes kiekviena taškais atskirta sekcija turi 8 bitus. Kiekvienas oktetas gali turėti reikšmę nuo 0 iki 255. Tai reiškia, kad iš viso yra 232 arba 4 294 967 296 galimi IPv4 adresai. Tai gali atrodyti daug ir buvo manoma, kad taip buvo pirmosiomis interneto dienomis. Tačiau iš tikrųjų internetas buvo plačiai paplitęs, o įrenginių dabar yra daug daugiau nei IP adresų.
Adreso erdvės išnaudojimas
Pirmosiomis interneto dienomis kompiuteris nebuvo dalykas. Buvo manoma, kad tinklai bus rasti tik didelėse organizacijose, nes jos vienintelės galėjo sau leisti kompiuterius. Siekiant laikytis šios minties, organizacijoms, kurios jų paprašė, buvo priskirti dideli IP adresų blokai.
Kompiuteris visa tai pakeitė ir atnešė kompiuterius į namus. Šis pakeitimas reiškė, kad vietoj kelių didelių tinklų dabar atsirado daug mažesnių tinklų. Tai reiškė, kad turėjo pasikeisti IP adresų paskirstymo būdas. Klasikinis tinklų kūrimas buvo būdas suskaidyti didelius tinklus į mažesnius gabalus. Tai buvo efektyvesnis adresų erdvės panaudojimas, tačiau vis tiek kilo problemų dėl mažų ir vidutinių organizacijoms, kurioms reikėjo gauti tarpinį tinklo paskirstymą, kuris paprastai buvo daug didesnis nei buvo reikalaujama.
Po dešimtmečio klasikinis tinklas buvo pakeistas CIDR arba beklasiu tarpdomeniniu maršruto parinkimu. Tai leido daug tiksliau kontroliuoti skiriamų tinklų dydį ir naudojamas iki šiol. Jis veikia apibrėždamas tinklą su antruoju adresu, vadinamu potinklio kauke. Potinklio kaukė turi tą pačią struktūrą. Bet kiekvienas dvejetainis bitas, nurodantis tinklo adresą, yra nustatytas į 1, o kiekvienas dvejetainis bitas, kurį galima naudoti pagrindiniams kompiuteriams tame tinkle žymėti, yra nustatytas į 0.
Vis dėlto interneto populiarumas ir toliau grasino visiškai išnaudoti adresų erdvę. Nors buvo įdiegta dar keletas gudrybių, pavyzdžiui, privačios adresų erdvės ir NAT. Tikrasis sprendimas yra perėjimas prie IPv6.
Įpėdinis – IPv6
IPv6 adresai atrodo visiškai kitaip nei IPv4 adresai. IPv6 adreso pavyzdys gali atrodyti taip fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Visas adresas dabar sudarytas iš 128 bitų, o ne iš 32. Tai suteikia 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 arba 340 trilijonų trilijonų trilijonų unikalių IPv6 adresų, daugiau nei pakankamai, kad būtų apsaugota nuo adresų erdvės išnaudojimo, pvz., IPv4.
Skirtingai nuo IPv4, kuriame dešimtainiai skaičiai atskirti taškais, IPv6 naudoja šešioliktainius ir dvitaškius. Kai kuriais atvejais adresas gali būti suspaustas, kad atrodytų trumpesnis. Skaitymo ir rašymo patogumui didžiausio ištisinio nulių bloko galima praleisti, paliekant dvitaškius abiejose pusėse. Tai sumažina adresą iki fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 buvo ilgas kelias iki standartizavimo: pirmą kartą buvo paskelbtas standarto projektas 1998 m., o galiausiai buvo standartizuotas 2017 m. Nepaisant to, kad standarto projektas buvo stabilus ir vis labiau reikia išnaudoti IPv4 adresų erdvę, per tą laikotarpį buvo naudojamas minimalus naudojimas.
Nuo 2022 m. IPv4 adresų erdvė buvo visiškai išnaudota, todėl naujų adresų negalima skirti. Laimei, dabar padidėjo IPv6 palaikymas serveriuose, vartotojų įrenginiuose ir tarpinėse dėžutėse. „Google“ teikia dienos statistika srauto, kurį mato naudojant IPv6, kiekį. Rašymo metu tai sudaro apie 40% ir nuolat auga nuo 2017 m.
Rezervuoti adresai
Viena iš gudrybių, naudojamų siekiant sustabdyti adresų erdvės išnaudojimą, buvo skirtingai traktuoti tam tikras adresų grupes. Kai kurie adresai buvo rezervuoti naudoti ateityje, o kai kurie – naudoti kaip grįžtamojo ryšio adresai. Tačiau svarbiausi diapazonai buvo privatūs adresų diapazonai. Šie adresų diapazonai: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 ir 192.168.0.1/16 buvo nurodyti kaip konfidencialūs. Bet kuris tinklas gali naudoti šiuos adresų diapazonus viduje.
Svarbus veiksnys buvo tai, kad šie privatūs adresai gali būti naudojami tik vietiniam tinklui palaikyti, jie negali būti naudojami įvairiuose tinkluose. Tai reiškia, kad vidiniams įrenginiams nereikia naudoti retų ir nykstančių viešųjų IPv4 adresų. Žinoma, dėl to bendravimas už tinklo ribų tampa sudėtingesnis, tačiau NAT dėka tai nėra neįmanoma.
NAT arba tinklo adreso vertimas ir susijęs PAT (Uosto adreso vertimas) yra protokolas, leidžiantis maršrutizatoriui turėti vieną viešąjį IP adresą ir sumaniai konvertuoti bet kokį išeinantį srautą į savo viešąjį IP adresą. Maršrutizatorius turi sekti, iš kurio įrenginio atėjo ryšys, kad galėtų grąžinti atsakymą teisingu adresu, tačiau sistema veikė puikiai.
Naudojant privačias adresų erdves, NAT ir PAT vidiniai tinklai kiekvienam įrenginiui pradėjo naudoti vieną viešąjį IP adresą ir iš viso naudoti vieną viešąjį adresą.
IPv6 taip pat yra panašių rezervuotų adresų erdvių vidiniams tinklams. Bet koks IPv6 adresas, prasidedantis „fe80“, yra privatus „nuorodos vietinis“ adresas.
Išvada
IP adresas naudojamas kompiuterio įrenginiui identifikuoti kompiuterių tinkle ir leisti jam susisiekti. IPv4 adresai yra standartiniai, tačiau jie pakeičiami ilgesniais IPv6 adresais, nes IPv4 baigėsi adresai, kuriuos būtų galima priskirti naujiems prie interneto prijungtiems įrenginiams.
Kai kurie unikalūs adresų diapazonai yra privatūs IP adresai. Privatūs adresai gali būti naudojami bet kuriame tinkle, bet negali būti naudojami tiesiogiai bendrauti tarp tinklų. IP adresus tinkle paprastai priskiria maršrutizatorius, naudodamas DHCP arba dinaminio pagrindinio kompiuterio valdymo protokolą.