IPv4 был стандартной схемой адресации в Интернете с тех пор, как первая версия была развернута в ARPANET в 1983 году. Преемник IPv4, IPv6 был стандартизирован в 2017 году, но по-прежнему сталкивается с медленным распространением, несмотря на то, что черновые версии общедоступны с 1998 года. Переход на IPv6 считается срочным, поскольку доступное адресное пространство IPv4 исчерпано.
Дизайн IPv4
IPv4 использует 32-битное адресное пространство, что позволяет использовать в общей сложности 2 ^ 32 IP-адреса, то есть 4 294 967 296 возможных уникальных адресов.
Адреса IPv4 обычно отображаются в формате с четырьмя точками, который состоит из четырех двоичных октетов в десятичном формате, каждый из которых разделен точкой. Например, 172.67.69.195 - это 10101100.01000011.01000101.11000011 в двоичном формате. Из-за этой конструкции каждый октет может быть только от 0 до 255.
Исчерпание адреса IPv4
Вначале структура сетей в IPv4 была разделена на классы, в первую очередь A, B и C. Сеть класса A использует первый октет для определения сети, при этом все остальные биты назначаются хостам, что позволяет создать 128 возможных сетей, каждая с более чем 16 миллионами хостов. Сеть класса B использовала первые два октета как сетевой адрес, а последние два как адреса хоста, что позволяет использовать более 16 тысяч сетей с более чем 65 тысячами хостов. Наконец, сети класса C использовали первые три октета для сетевого адреса и последний октет для адресов хостов, что позволило создать более 2 миллионов сетей, содержащих до 256 хостов.
Первоначально, если компании требовались IP-адреса, они могли запросить сеть класса C у регионального провайдера, если им не нужно было все это пространство, они все равно его получали, если им нужно было больше, им давали класс B сеть. Некоторым компаниям даже были присвоены сети класса А, в том числе Apple, Ford, Почтовая служба США, AT&T и Comcast. Министерству обороны США присвоено 13 сетей класса А.
Со временем было определено, что такой подход быстро приведет к тому, что в адресной схеме закончатся адреса для назначения. Была создана новая процедура под названием CIDR, или бесклассовая междоменная маршрутизация, которая позволяла выделять блоки IP-адресов произвольного размера. Это предотвратило возможное исчерпание пула адресов.
Еще одним средством уменьшения использования IP-адресов было указание диапазонов частных IP-адресов, которые можно было использовать внутри компании, но нельзя было использовать в Интернете. Такой подход позволил всем внутренним сетям использовать одни и те же схемы адресации с небольшой жертвой для используемого адресного пространства. Наиболее распространенный диапазон частных сетей - это, вероятно, тот, который есть у вас в домашней сети. Он начинается с 192.168.0.0 и идет до 192.168.255.255.
Этот метод означал, что интернет-шлюз, такой как ваш домашний маршрутизатор, теперь является единственным устройством в вашей сети с общедоступным IP-адресом. Ваш маршрутизатор транслирует весь входящий трафик и определяет, на какой хост он должен быть отправлен в вашей сети, с помощью двух процессов, называемых NAT и PAT. NAT - это преобразование сетевых адресов, а PAT - преобразование адресов портов, в совокупности они используются маршрутизатор, чтобы позволить вашим устройствам открывать службы в Интернете, не имея прямого публичного IP-адреса. адрес.
Несмотря на все возможные усилия по предотвращению исчерпания адресов IPv4, все региональные регистраторы исчерпали свои возможности. поставка нераспределенных IPv4-адресов, последний нераспределенный адрес будет выделен 25 ноября 2019. Назначены все 4 294 967 296 IP-адресов. Региональные регистраторы могут перераспределять только те IP-адреса, которые им возвращаются. Переход на IPv6 сейчас критически важен для того, чтобы каждое устройство, которому нужен адрес, могло его получить. IPv6 использует гораздо более длинную схему адресации, которая обеспечивает практически неисчерпаемый запас IP-адресов.