Mūsdienu skaitļošanas ierīces parasti ir savienotas ar internetu. Šis plašais datu avots ir pieejams, pateicoties plašam protokolu un sakaru standartu klāstam. IP adrese ir to visu pamatā. IP adrese ir skaitļošanas ierīces digitālā adrese, kas ļauj tai sazināties, izmantojot tīkla savienojumus. Būtiski tas nodrošina saziņu starp tīkliem, kas ļāva internetam izveidot plašu savstarpēji savienotu tīklu tīklu.
Tādā pašā veidā vēstulei uz aploksnes ir jābūt adresei, lai tā tiktu piegādāta pareizajā vietā, un tīkla paketei ir nepieciešama galamērķa IP adrese, lai tā tiktu piegādāta pareizajā ierīcē. Internets un tā priekštecis ARPANET ir balstīti uz adrešu struktūru, ko sauc par IPv4 vai interneta protokola 4. versiju. Lai gan to tagad aizstāj IPv6.
Sākotnējā adresācijas shēma — IPv4
IPv4 ir standarta adrešu shēma lielākajai daļai interneta, un tā ir bijusi kopš tās pirmsākumiem. IPv4 adreses ir definētas ar 32 binārajiem bitiem. Lai padarītu tos lasāmus cilvēkiem, tie bieži tiek parādīti formātā, ko sauc par punktveida četrstūri jeb punktu decimālo apzīmējumu. IPv4 adreses piemērs varētu būt 192.168.0.2.
Ir teikts, ka iepriekš minētajam IPv4 cilvēkam lasāmajam formātam ir četri okteti, jo katrai sadaļai, kas atdalīta ar punktiem, ir 8 biti. Katra okteta vērtība var būt no 0 līdz 255. Tas nozīmē, ka kopā ir 232 vai 4 294 967 296 iespējamās IPv4 adreses. Tas var izklausīties daudz, un tika uzskatīts, ka tas tā bija interneta sākuma dienās. Tomēr patiesībā internets ir piedzīvojis milzīgu izplatību, un tagad ir daudz vairāk ierīču nekā IP adrešu.
Adreses telpas izsmelšana
Interneta pirmajās dienās dators nebija nekas. Tika pieņemts, ka tīkli tiks atrasti tikai lielās organizācijās, jo tās bija vienīgās, kas varēja atļauties datorus. Lai ievērotu šo domu virzienu, organizācijām, kas tās lūdza, tika piešķirti lieli IP adrešu bloki.
Dators to visu mainīja un ienesa datorus mājās. Šīs izmaiņas nozīmēja, ka tagad ir daudz mazāku tīklu dažu lielu tīklu vietā. Tas nozīmēja, ka bija jāmaina IP adrešu piešķiršanas metode. Klasiska tīklu izveide bija veids, kā sadalīt lielos tīklus mazākos gabalos. Tas bija efektīvāks adrešu telpas izmantojums, taču joprojām radās problēma ar maziem un vidējiem uzņēmumiem organizācijām, kurām bija jāsaņem starpposma tīkla piešķīrums, kas parasti bija ievērojami lielāks nekā bija nepieciešams.
Desmit gadus vēlāk klasiskā tīkla izveide tika aizstāta ar CIDR vai bezšķirīgu starpdomēnu maršrutēšanu. Tas ļāva daudz precīzāk kontrolēt piešķirto tīklu lielumu un tiek izmantots līdz šai dienai. Tas darbojas, definējot tīklu ar otru adresi, ko sauc par apakštīkla masku. Apakštīkla maskai ir tāda pati struktūra. Bet katrs binārais bits, kas apzīmē tīkla adresi, ir iestatīts uz 1, un katrs binārais bits, ko var izmantot, lai apzīmētu saimniekdatorus šajā tīklā, ir iestatīts uz 0.
Tomēr interneta popularitāte turpināja draudēt pilnībā izsmelt adrešu telpu. Lai gan tika ieviesti vēl daži triki, piemēram, privātās adrešu telpas un NAT. Īstais risinājums ir pāreja uz IPv6.
Pēctecis - IPv6
IPv6 adreses izskatās diezgan atšķirīgas no IPv4 adresēm. IPv6 adreses piemērs var izskatīties šādi: fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Pilna adrese tagad sastāv no 128 bitiem, nevis 32. Tas piedāvā 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 jeb 340 triljonus triljonus unikālu IPv6 adrešu, kas ir vairāk nekā pietiekami, lai būtu droši pret adrešu telpas izsīkumu, piemēram, IPv4.
Atšķirībā no IPv4, kurā decimālskaitļi ir atdalīti ar punktiem, IPv6 izmanto heksadecimālo un kolu. Dažos gadījumos adrese var tikt saspiesta, lai tā izskatītos īsāka. Lasīšanas un rakstīšanas ērtībai lielāko nepārtraukto nulles bloku var izlaist, atstājot kolus abās pusēs. Tas samazina adresi līdz fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 bija garš ceļš līdz standartizācijai, vispirms tika publicēts standarta projekts 1998. gadā un beidzot tika standartizēts 2017. gadā. Neraugoties uz standarta projekta stabilitāti un pieaugošo IPv4 adrešu telpas izsmelšanas nepieciešamību, šajā laika posmā bija minimāls lietojums.
No 2022. gada IPv4 adrešu telpa ir pilnībā izsmelta, un jaunas adreses nevar piešķirt. Par laimi, tagad ir palielinājies IPv6 atbalsts serveros, lietotāju ierīcēs un starpposmos. Google nodrošina ikdienas statistika datplūsmas apjomam, ko tas redz, izmantojot IPv6. Uz šī raksta rakstīšanas brīdi tas ir aptuveni 40%, un kopš 2017. gada tas nepārtraukti pieaug.
Rezervētas adreses
Viens no trikiem, ko izmantoja, lai apturētu adrešu telpas izsīkumu, bija atšķirīga attieksme pret noteiktām adrešu grupām. Dažas adreses tika rezervētas izmantošanai nākotnē, un dažas tika rezervētas izmantošanai kā atgriezeniskās saites adrese. Tomēr vissvarīgākie diapazoni bija privāto adrešu diapazoni. Šie adrešu diapazoni: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 un 192.168.0.1/16 tika noteikti kā konfidenciāli. Jebkurš tīkls var izmantot šos adrešu diapazonus iekšēji.
Kritiskais faktors šeit bija tas, ka šīs privātās adreses var izmantot tikai vietējā tīkla saziņai, tās nevar izmantot dažādos tīklos. Tas nozīmē, ka iekšējām ierīcēm nav jāizmanto reti sastopamais un sarūkošais publisko IPv4 adrešu piedāvājums. Protams, tas padara saziņu ārpus tīkla sarežģītāku, bet ne neiespējamu, pateicoties NAT.
NAT jeb tīkla adreses tulkošana un saistītais PAT (Ostas adreses tulkošana) ir protokols, kas ļauj maršrutētājam izmantot vienu publisku IP adresi un pēc tam gudri pārveidot jebkuru izejošo trafiku, lai izmantotu savu publisko IP adresi. Maršrutētājam ir jāseko līdzi, no kuras ierīces nāca sakari, lai tas varētu atgriezt atbildi uz pareizo adresi, taču sistēma darbojās lieliski.
Izmantojot privātās adrešu telpas, iekšējie tīkli NAT un PAT pārgāja no vienas publiskas IP adreses izmantošanas katrai ierīcei uz vienas publiskās adreses izmantošanu.
IPv6 satur arī līdzīgas rezervētas adrešu telpas iekšējiem tīkliem. Jebkura IPv6 adrese, kas sākas ar “fe80”, ir privāta “link local” adrese.
Secinājums
IP adrese tiek izmantota, lai identificētu datora ierīci un ļautu tai sazināties datortīklā. IPv4 adreses ir standarta, taču tās tiek aizstātas ar garākām IPv6 adresēm, jo IPv4 vairs nebija iespējamo adrešu, ko piešķirt jaunām ar internetu savienotām ierīcēm.
Daži unikālie adrešu diapazoni ir privātas IP adreses. Privātās adreses var izmantot jebkurā tīklā, taču tās nevar izmantot tiešai saziņai starp tīkliem. IP adreses tīklā parasti piešķir maršrutētājs, izmantojot DHCP vai Dynamic Host Control Protocol.