IPv4 is het standaard internetadresseringsschema sinds de eerste versie in 1983 op het ARPANET werd geïmplementeerd. De opvolger van IPv4, IPv6, werd in 2017 gestandaardiseerd, maar wordt nog steeds langzaam ingevoerd, ondanks het feit dat conceptversies sinds 1998 openbaar zijn. De overstap naar IPv6 wordt als urgent gezien omdat de beschikbare IPv4-adresruimte is uitgeput.
IPv4-ontwerp
IPv4 gebruikt een 32-bits adresruimte die in totaal 2^32 IP-adressen mogelijk maakt, dat zijn 4.294.967.296 mogelijke unieke adressen.
IPv4-adressen worden meestal weergegeven in de viervoudige notatie met vier binaire bytes, in decimale notatie, elk gescheiden door een punt. 172.67.69.195 is bijvoorbeeld 10101100.01000011.01000101.11000011 in binair getal. Vanwege dit ontwerp kan elk octet alleen tussen 0 en 255 liggen.
IPv4-adres uitputting
Al vroeg werd de structuur van netwerken in IPv4 opgesplitst in klassen, voornamelijk A, B en C. Een klasse A-netwerk gebruikte het eerste octet om het netwerk te definiëren, waarbij alle andere bits aan hosts kunnen worden toegewezen. Dit zorgt voor 128 mogelijke netwerken, elk met meer dan 16 miljoen hosts. Een klasse B-netwerk gebruikte de eerste twee octetten als netwerkadres en de laatste twee als hostadressen, waardoor meer dan 16 duizend netwerken van meer dan 65 duizend hosts mogelijk waren. Ten slotte gebruikten klasse C-netwerken de eerste drie octetten voor het netwerkadres en het laatste octet voor hostadressen, waardoor meer dan 2 miljoen netwerken van maximaal 256 hosts mogelijk waren.
Oorspronkelijk, als een bedrijf IP-adressen nodig had, konden ze een klasse C-netwerk aanvragen bij een regionale provider, als ze niet al die ruimte nodig hadden, kregen ze het nog steeds, als ze meer nodig hadden, kregen ze een klasse B netwerk. Een paar bedrijven kregen zelfs klasse A-netwerken toegewezen, waaronder Apple, Ford, de US Postal Service, AT&T en Comcast. Het Amerikaanse ministerie van Defensie krijgt 13 klasse A-netwerken toegewezen.
Na verloop van tijd werd vastgesteld dat een dergelijke aanpak er snel toe zou leiden dat het adresschema geen toe te wijzen adressen meer had. Een nieuwe procedure genaamd CIDR, of Classless Inter-Domain Routing, is gemaakt waarmee blokken IP-adres van willekeurige grootte kunnen worden toegewezen. Dit voorkwam de uiteindelijke uitputting van de adrespool.
Een ander hulpmiddel om het gebruik van IP-adressen te verminderen, was het specificeren van privé-IP-adresbereiken die intern konden worden gebruikt, maar niet op internet. Door deze aanpak konden alle interne netwerken dezelfde adresseringsschema's gebruiken met slechts een kleine opoffering van de bruikbare adresruimte. Het meest voorkomende particuliere netwerkbereik is waarschijnlijk het bereik dat u op uw thuisnetwerk hebt. Het begint vanaf 192.168.0.0 en gaat naar 192.168.255.255.
Deze techniek betekende dat de internetgateway, zoals je thuisrouter, nu het enige apparaat in je netwerk is met een openbaar IP-adres. Uw router vertaalt al het inkomende verkeer en bepaalt naar welke host het in uw netwerk moet worden verzonden via twee processen, NAT en PAT genaamd. NAT is Network Address Translation en PAT is Port Address Translation, gecombineerd worden ze gebruikt door de router om uw apparaten in staat te stellen services naar internet te openen terwijl ze niet direct een openbaar IP-adres hebben adres.
Ondanks alle mogelijke inspanningen om uitputting van IPv4-adressen te voorkomen, hebben alle regionale registrars hun levering van niet-toegewezen IPv4-adressen, waarbij het laatste niet-toegewezen adres wordt toegewezen op 25 november 2019. Alle 4.294.967.296 IP-adressen zijn toegewezen. Regionale registrars kunnen alleen IP-adressen die aan hen worden geretourneerd, opnieuw toewijzen. De overstap naar IPv6 is nu van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat elk apparaat dat een adres nodig heeft, er een kan krijgen. IPv6 gebruikt een veel langer adresseringsschema, dat een in wezen onuitputtelijke voorraad IP-adressen biedt.