IPv4 tem sido o esquema de endereçamento padrão da Internet desde que a primeira versão foi implantada na ARPANET em 1983. Sucessor do IPv4, o IPv6 foi padronizado em 2017, mas ainda enfrenta uma lenta aceitação, apesar das versões de rascunho serem públicas desde 1998. A mudança para o IPv6 é considerada urgente, pois o espaço de endereço IPv4 disponível se esgotou.
Design IPv4
O IPv4 usa um espaço de endereço de 32 bits que permite um total de 2 ^ 32 endereços IP, ou seja, 4.294.967.296 endereços únicos possíveis.
Os endereços IPv4 são normalmente mostrados na notação quadrada com pontos, que consiste em quatro octetos binários, em formato decimal, cada um separado por um ponto final. Por exemplo, 172.67.69.195 é 10101100.01000011.01000101.11000011 em binário. Por causa desse design, cada octeto só pode estar entre 0 e 255.
Esgotamento de endereço IPv4
No início, a estrutura das redes em IPv4 foi dividida em classes, principalmente A, B e C. Uma rede de classe A usava o primeiro octeto para definir a rede, com todos os outros bits sendo atribuíveis a hosts, isso permite 128 redes possíveis, cada uma com mais de 16 milhões de hosts. Uma rede de classe B usava os dois primeiros octetos como endereço de rede e os dois últimos como endereços de host, permitindo mais de 16 mil redes de mais de 65 mil hosts. Finalmente, as redes de classe C usaram os três primeiros octetos para o endereço de rede e o último octeto para endereços de host, permitindo mais de 2 milhões de redes de até 256 hosts.
Originalmente, se uma empresa exigisse endereços IP, ela poderia solicitar uma rede classe C de um provedor regional, se eles não precisassem de todo aquele espaço, eles ainda o teriam, se precisassem de mais, eles recebiam uma classe B rede. Algumas empresas chegaram a receber redes de classe A, incluindo Apple, Ford, US Postal Service, AT&T e Comcast. O Departamento de Defesa dos EUA tem 13 redes de classe A atribuídas.
Com o tempo, determinou-se que tal abordagem levaria rapidamente ao esquema de endereços a ficar sem endereços a serem atribuídos. Um novo procedimento denominado CIDR, ou Classless Inter-Domain Routing, foi criado, permitindo a alocação de blocos de endereços IP de tamanhos arbitrários. Isso evitou o eventual esgotamento do pool de endereços.
Outra ferramenta para reduzir o uso de endereços IP era especificar intervalos de endereços IP privados que poderiam ser usados internamente, mas não poderiam ser usados na Internet. Essa abordagem permitiu que todas as redes internas usassem os mesmos esquemas de endereçamento com apenas um pequeno sacrifício para o espaço de endereçamento utilizável. O intervalo de rede privada mais comum é provavelmente aquele que você tem em sua rede doméstica. Ele começa em 192.168.0.0 e vai para 192.168.255.255.
Essa técnica significa que o gateway de Internet, como o roteador doméstico, agora é o único dispositivo em sua rede com um endereço IP público. Seu roteador traduz todo o tráfego de entrada e determina para qual host ele deve ser enviado em sua rede por meio de dois processos chamados NAT e PAT. NAT é Network Address Translation, e PAT é Port Address Translation, combinados, eles são usados pelo roteador para permitir que seus dispositivos abram serviços para a Internet sem ter um IP público diretamente Morada.
Apesar de todos os esforços possíveis para evitar o esgotamento dos endereços IPv4, todos os registradores regionais já esgotaram seus fornecimento de endereços IPv4 não alocados, sendo o último endereço não alocado alocado no dia 25 de novembro 2019. Todos os 4.294.967.296 endereços IP foram atribuídos. Os registradores regionais só podem realocar os endereços IP que são retornados a eles. A mudança para o IPv6 agora é crítica para garantir que todos os dispositivos que precisam de um endereço possam obter um. O IPv6 usa um esquema de endereçamento muito mais longo, que fornece um suprimento essencialmente inesgotável de endereços IP.