IPv4 jest standardowym schematem adresowania w Internecie, odkąd pierwsza wersja została wdrożona w ARPANET w 1983 roku. Następca IPv4, IPv6 został ustandaryzowany w 2017 r., ale nadal jest powoli przyjmowany, mimo że wersje robocze są upublicznione od 1998 r. Przejście na IPv6 jest postrzegane jako pilne, ponieważ dostępna przestrzeń adresowa IPv4 została wyczerpana.
Projekt IPv4
IPv4 używa 32-bitowej przestrzeni adresowej, która pozwala na łącznie 2 ^ 32 adresy IP, czyli 4 294 967 296 możliwych unikalnych adresów.
Adresy IPv4 są zwykle pokazywane w notacji kropkowo-kwadratowej, która składa się z czterech oktetów binarnych w formacie dziesiętnym, oddzielonych kropką. Na przykład 172.67.69.195 to 10101100.01000011.01000101.11000011 w postaci binarnej. Z powodu tego projektu każdy oktet może mieć tylko od 0 do 255.
Wyczerpanie adresu IPv4
Na początku struktura sieci w IPv4 została podzielona na klasy, głównie A, B i C. Sieć klasy A używała pierwszego oktetu do zdefiniowania sieci, przy czym wszystkie pozostałe bity można przypisać do hostów, co pozwala na utworzenie 128 możliwych sieci, z których każda zawiera ponad 16 milionów hostów. Sieć klasy B wykorzystywała dwa pierwsze oktety jako adres sieciowy, a dwa ostatnie jako adresy hostów, co pozwala na utworzenie ponad 16 tysięcy sieci z ponad 65 tysiącami hostów. Wreszcie, sieci klasy C wykorzystywały pierwsze trzy oktety jako adres sieciowy i ostatni oktet jako adresy hostów, co pozwala na utworzenie ponad 2 milionów sieci do 256 hostów.
Pierwotnie, jeśli firma wymagała adresów IP, mogła zażądać sieci klasy C od regionalnego dostawcy, jeśli nie potrzebowali całej tej przestrzeni, nadal ją dostawali, jeśli potrzebowali więcej, dostawali klasę B sieć. Kilka firm otrzymało nawet sieci klasy A, w tym Apple, Ford, US Postal Service, AT&T i Comcast. Departamentowi Obrony Stanów Zjednoczonych przydzielono 13 sieci klasy A.
Z biegiem czasu ustalono, że takie podejście szybko doprowadziłoby do tego, że w schemacie adresowym zabraknie adresów do przypisania. Stworzono nową procedurę o nazwie CIDR lub Classless Inter-Domain Routing, która umożliwia przydzielanie bloków adresów IP o dowolnym rozmiarze. To zapobiegło wyczerpaniu puli adresów.
Innym narzędziem zmniejszającym użycie adresów IP było określenie prywatnych zakresów adresów IP, które mogą być używane wewnętrznie, ale nie mogą być używane w Internecie. Takie podejście umożliwiło wszystkim sieciom wewnętrznym korzystanie z tych samych schematów adresowania przy niewielkim poświęceniu na użyteczną przestrzeń adresową. Najpopularniejszy zasięg sieci prywatnej to prawdopodobnie ten, który masz w sieci domowej. Zaczyna się od 192.168.0.0 i przechodzi do 192.168.255.255.
Ta technika oznaczała, że brama internetowa, taka jak router domowy, jest teraz jedynym urządzeniem w sieci z publicznym adresem IP. Twój router tłumaczy cały ruch przychodzący i sprawdza, do którego hosta powinien zostać wysłany w Twojej sieci za pomocą dwóch procesów zwanych NAT i PAT. NAT to translacja adresów sieciowych, a PAT to translacja adresów portów, łącznie są one używane przez router umożliwiający urządzeniom otwieranie usług w Internecie bez bezpośredniego publicznego adresu IP adres.
Pomimo wszelkich możliwych wysiłków, aby nie dopuścić do wyczerpania adresów IPv4, wszyscy regionalni rejestratorzy wyczerpali już swoje dostawa nieprzydzielonych adresów IPv4, przy czym ostatni nieprzydzielony adres został przydzielony 25 listopada 2019. Wszystkie 4 294 967 296 adresów IP zostały przypisane. Rejestratorzy regionalni mogą ponownie przydzielać adresy IP, które są im zwracane. Przejście na IPv6 ma teraz kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że każde urządzenie, które potrzebuje adresu, może go otrzymać. IPv6 korzysta ze znacznie dłuższego schematu adresowania, który zapewnia zasadniczo niewyczerpane źródło adresów IP.