Moderne computerapparatuur is over het algemeen verbonden met internet. Deze uitgebreide gegevensbron is toegankelijk dankzij een breed scala aan protocollen en communicatiestandaarden. Het IP-adres ondersteunt ze allemaal. Een IP-adres is een digitaal adres voor een computerapparaat waarmee het via netwerkverbindingen kan communiceren. Van cruciaal belang is dat het zorgt voor communicatie tussen netwerken, waardoor internet een enorm netwerk van onderling verbonden netwerken heeft kunnen vormen.
Op dezelfde manier moet een brief een adres op de envelop hebben om op de juiste plaats te worden afgeleverd, een netwerkpakket heeft een bestemmings-IP-adres nodig om op het juiste apparaat te worden afgeleverd. Het internet en zijn voorloper het ARPANET zijn gebaseerd op een adresstructuur genaamd IPv4 of Internet Protocol versie 4. Hoewel dit nu wordt vervangen door IPv6.
Het originele adresseringsschema - IPv4
IPv4 is het standaard adresschema van het grootste deel van internet en is dat al sinds het begin. IPv4-adressen worden gedefinieerd met 32 binaire bits. Om ze leesbaar te maken voor mensen, worden ze vaak weergegeven in een formaat dat dotted-quad of dot-decimale notatie wordt genoemd. Een voorbeeld van een IPv4-adres is 192.168.0.2.
Het voor mensen leesbare formaat van IPv4 hierboven zou vier octetten hebben omdat elk van de secties gescheiden door punten 8 bits heeft. Elk octet kan een waarde tussen 0 en 255 hebben. Dit betekent dat er in totaal 232 of 4.294.967.296 mogelijke IPv4-adressen. Dit klinkt misschien als veel en werd verondersteld zo te zijn in de begintijd van internet. In werkelijkheid is het internet echter enorm populair geworden en zijn er nu veel meer apparaten dan er IP-adressen zijn.
Uitputting van adresruimte
In de begindagen van internet was de pc niets. Men ging ervan uit dat netwerken alleen bij grote organisaties te vinden waren, omdat zij de enigen waren die zich computers konden veroorloven. Om die gedachtegang te volgen, werden grote blokken IP-adressen toegewezen aan organisaties die erom vroegen.
De pc veranderde dat allemaal en bracht computers in huis. Deze verandering betekende dat er nu veel kleinere netwerken waren in plaats van een paar grote netwerken. Dit betekende dat de methode voor het toekennen van IP-adressen moest veranderen. Classful networking was een manier om de grote netwerken in kleinere brokken op te splitsen. Dit was een efficiënter gebruik van adresruimte, maar had nog steeds een probleem met kleine tot middelgrote organisaties die een tussenliggende netwerktoewijzing nodig hadden die over het algemeen veel meer was dan was verplicht.
Een decennium later werd stijlvol netwerken vervangen door CIDR of Classless Inter-Domain Routing. Dit maakte een veel nauwkeurigere controle mogelijk over de grootte van de toegewezen netwerken en wordt tot op de dag van vandaag gebruikt. Het werkt door een netwerk te definiëren met een tweede adres dat een subnetmasker wordt genoemd. Het subnetmasker heeft dezelfde opbouw. Maar elke binaire bit die het netwerkadres vertegenwoordigt, is ingesteld op 1 en elke binaire bit die kan worden gebruikt om hosts in dat netwerk aan te duiden, is ingesteld op 0.
Toch dreigde de populariteit van internet de adresruimte volledig uit te putten. Terwijl er nog een paar trucs werden geïmplementeerd, zoals privé-adresruimten en NAT. De echte oplossing is een overgang naar IPv6.
De opvolger – IPv6
IPv6-adressen zien er heel anders uit dan IPv4-adressen. Een voorbeeld van een IPv6-adres kan er als volgt uitzien fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Het volledige adres bestaat nu uit 128 bits in plaats van 32. Dit biedt 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 of 340 biljoen biljoen biljoen unieke IPv6-adressen, meer dan genoeg om te beschermen tegen uitputting van de adresruimte, zoals IPv4.
In tegenstelling tot IPv4 met decimale getallen gescheiden door punten, gebruikt IPv6 hexadecimale getallen en dubbele punten. In sommige gevallen ziet u mogelijk het adres gecomprimeerd om er korter uit te zien. Voor het gemak van lezen en schrijven kan het grootste aaneengesloten blok met nullen worden weggelaten, waarbij de dubbele punten aan weerszijden blijven staan. Dit reduceert het adres tot fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 had een lange weg te gaan naar standaardisatie, eerst met een conceptstandaard die in 1998 werd gepubliceerd en uiteindelijk in 2017 werd gestandaardiseerd. In dat tijdsbestek was er een minimale opname, ondanks de stabiliteit van de conceptstandaard en de toenemende urgentie van uitputting van IPv4-adresruimte.
Vanaf 2022 is de IPv4-adresruimte volledig uitgeput en kunnen er geen nieuwe adressen meer worden toegewezen. Gelukkig is er nu een toename van IPv6-ondersteuning op servers, gebruikersapparaten en middleboxen. Google biedt dagelijkse statistieken voor de hoeveelheid verkeer die het ziet dat IPv6 gebruikt. Op het moment van schrijven ligt dit rond de 40% en is het sinds 2017 gestaag gestegen.
Gereserveerde adressen
Een van de trucs om uitputting van de adresruimte te voorkomen, was om bepaalde groepen adressen anders te behandelen. Sommige adressen waren gereserveerd voor toekomstig gebruik en sommige waren gereserveerd voor gebruik als loopback-adres. De belangrijkste reeksen waren echter de privéadresreeksen. Deze adresbereiken: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 en 192.168.0.1/16 werden aangemerkt als vertrouwelijk. Elk netwerk kan deze adresbereiken intern gebruiken.
De kritieke factor hier was dat deze privéadressen alleen kunnen worden gebruikt voor lokale netwerkcommunicatie, ze kunnen niet over netwerken worden gebruikt. Dit betekent dat interne apparaten geen gebruik hoeven te maken van het zeldzame en afnemende aanbod van openbare IPv4-adressen. Dat maakt communiceren buiten het netwerk natuurlijk ingewikkelder, maar dankzij NAT niet onmogelijk.
NAT, of Network Address Translation, en bijbehorende PAT (Vertaling van poortadres) is een protocol waarmee een router een enkel openbaar IP-adres kan hebben en vervolgens op een slimme manier al het uitgaande verkeer omzet om zijn eigen openbare IP-adres te gebruiken. De router moet bijhouden welke communicatie van welk apparaat kwam, zodat hij het antwoord op het juiste adres kan terugsturen, maar het systeem werkte uitstekend.
Met privéadresruimten gingen NAT- en PAT-interne netwerken van het gebruik van één openbaar IP-adres voor elk apparaat naar het gebruik van één openbaar adres in totaal.
IPv6 bevat ook soortgelijke gereserveerde adresruimten voor interne netwerken. Elk IPv6-adres dat begint met "fe80" is een privé "link lokaal" adres.
Conclusie
Een IP-adres wordt gebruikt om een computerapparaat te identificeren op - en te laten communiceren via - een computernetwerk. IPv4-adressen zijn standaard, maar worden vervangen door de langere IPv6-adressen omdat IPv4 geen adressen meer had om toe te wijzen aan nieuwe apparaten met internetverbinding.
Sommige unieke adresbereiken zijn privé-IP-adressen. Privéadressen kunnen op elk netwerk worden gebruikt, maar kunnen niet worden gebruikt om rechtstreeks tussen netwerken te communiceren. IP-adressen in een netwerk worden meestal toegewezen door een router met behulp van DHCP of Dynamic Host Control Protocol.