Moderné výpočtové zariadenia sú vo všeobecnosti pripojené k internetu. Tento rozsiahly zdroj údajov je dostupný vďaka širokej škále protokolov a komunikačných štandardov. Základom všetkých je IP adresa. IP adresa je digitálna adresa výpočtového zariadenia, ktorá mu umožňuje komunikovať cez sieťové pripojenia. Rozhodujúce je, že poskytuje komunikáciu medzi sieťami, čo umožnilo internetu vytvoriť obrovskú sieť vzájomne prepojených sietí.
Rovnakým spôsobom musí mať list na obálke adresu, aby bol doručený na správne miesto, sieťový paket potrebuje cieľovú IP adresu, aby mohol byť doručený na správne zariadenie. Internet a jeho predchodca ARPANET sú založené na štruktúre adries nazývanej IPv4 alebo Internet Protocol verzie 4. Aj keď to teraz nahrádza protokol IPv6.
Pôvodná schéma adresovania – IPv4
IPv4 je štandardná schéma adries väčšiny internetu a je ňou už od jeho počiatku. IPv4 adresy sú definované s 32 binárnymi bitmi. Aby boli čitateľné pre ľudí, často sa zobrazujú vo formáte nazývanom bodkovaná štvorica alebo bodková desiatková notácia. Príklad adresy IPv4 by bol 192.168.0.2.
O ľudsky čitateľnom formáte IPv4 vyššie sa hovorí, že má štyri oktety, pretože každá zo sekcií oddelených bodkami má 8 bitov. Každý oktet môže mať hodnotu medzi 0 a 255. To znamená, že sú celkovo 232 alebo 4 294 967 296 možných adries IPv4. Môže to znieť ako veľa a v začiatkoch internetu sa to predpokladalo. V skutočnosti však internet zaznamenal kolosálny nárast a teraz existuje oveľa viac zariadení, ako je IP adries.
Vyčerpanie adresného priestoru
V začiatkoch internetu nebol počítač vecou. Predpokladalo sa, že siete sa budú nachádzať len vo veľkých organizáciách, keďže ako jediné si mohli dovoliť počítače. V súlade s touto myšlienkou boli organizáciám, ktoré o ne požiadali, pridelené veľké bloky IP adries.
Počítač to všetko zmenil a priniesol počítače do domácnosti. Táto zmena znamenala, že teraz bolo veľa menších sietí namiesto niekoľkých veľkých sietí. To znamenalo, že spôsob prideľovania IP adries sa musel zmeniť. Triedne vytváranie sietí bol spôsob, ako rozdeliť veľké siete na menšie časti. Bolo to efektívnejšie využitie priestoru adries, ale stále sa vyskytol problém s malými až stredne veľkými organizácie, ktoré potrebujú získať prechodnú sieťovú alokáciu, ktorá bola vo všeobecnosti oveľa väčšia, ako bola požadovaný.
O desaťročie neskôr bolo klasické sieťovanie nahradené CIDR alebo beztriednym medzidoménovým smerovaním. To umožnilo oveľa presnejšiu kontrolu nad veľkosťou pridelených sietí a používa sa dodnes. Funguje tak, že definuje sieť s druhou adresou nazývanou maska podsiete. Maska podsiete má rovnakú štruktúru. Ale každý binárny bit, ktorý predstavuje sieťovú adresu, je nastavený na 1 a každý binárny bit, ktorý možno použiť na označenie hostiteľov v tejto sieti, je nastavený na 0.
Popularita internetu však naďalej hrozila úplným vyčerpaním adresného priestoru. Zatiaľ čo bolo implementovaných niekoľko ďalších trikov, ako sú priestory súkromných adries a NAT. Skutočným riešením je prechod na IPv6.
Nástupca – IPv6
Adresy IPv6 vyzerajú úplne inak ako adresy IPv4. Príklad adresy IPv6 môže vyzerať takto: fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Úplná adresa sa teraz skladá zo 128 bitov namiesto 32. To ponúka 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 alebo 340 biliónov biliónov jedinečných adries IPv6, čo je viac než dosť na to, aby ste boli v bezpečí pred vyčerpaním adresného priestoru, ako je IPv4.
Na rozdiel od IPv4, ktorý má desatinné čísla oddelené bodkami, IPv6 používa hexadecimálne čísla a dvojbodky. V niektorých prípadoch môžete vidieť adresu komprimovanú, aby vyzerala kratšia. Pre uľahčenie čítania a zápisu možno najväčší súvislý blok núl vynechať a ponechať dvojbodky na oboch stranách. Tým sa adresa zníži na fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 mal za sebou dlhú cestu k štandardizácii, najprv bol zverejnený návrh štandardu v roku 1998 a nakoniec bol štandardizovaný v roku 2017. V tomto časovom rámci došlo k minimálnemu využitiu napriek stabilite návrhu štandardu a narastajúcej naliehavosti vyčerpania adresného priestoru IPv4.
Od roku 2022 je adresný priestor IPv4 úplne vyčerpaný a nie je možné prideľovať žiadne nové adresy. Našťastie teraz došlo k zvýšeniu podpory IPv6 na serveroch, používateľských zariadeniach a middleboxoch. Google poskytuje denné štatistiky pre množstvo návštevnosti, ktorú vidí a používa IPv6. V čase písania tohto článku je to približne 40 % a od roku 2017 neustále rastie.
Rezervované adresy
Jedným z trikov na zabránenie vyčerpania adresného priestoru bolo rozdielne zaobchádzanie s určitými skupinami adries. Niektoré adresy boli vyhradené pre budúce použitie a niektoré boli vyhradené na použitie ako adresa spätnej slučky. Najdôležitejšími rozsahmi však boli rozsahy súkromných adries. Tieto rozsahy adries: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 a 192.168.0.1/16 boli označené ako dôverné. Tieto rozsahy adries môže interne používať každá sieť.
Kritickým faktorom tu bolo, že tieto súkromné adresy možno použiť iba na lokálnu sieťovú komunikáciu, nemožno ich použiť v sieťach. To znamená, že interné zariadenia nemusia využívať zriedkavú a zmenšujúcu sa ponuku verejných adries IPv4. To samozrejme komplikuje komunikáciu mimo siete, ale nie nemožné vďaka NAT.
NAT alebo preklad sieťových adries a súvisiace PAT (Preklad adresy portu) je protokol, ktorý umožňuje smerovaču mať jedinú verejnú IP adresu a potom šikovne konvertovať všetku odchádzajúcu komunikáciu na používanie vlastnej verejnej IP adresy. Router potrebuje sledovať, z akého zariadenia prišla komunikácia, aby mohol vrátiť odpoveď na správnu adresu, no systém fungoval vynikajúco.
S priestormi súkromných adries, NAT a PAT interné siete prešli z používania jednej verejnej IP adresy pre každé zariadenie na používanie jednej verejnej adresy.
IPv6 tiež obsahuje podobné vyhradené adresné priestory pre interné siete. Akákoľvek adresa IPv6 začínajúca na „fe80“ je súkromná adresa „miestneho prepojenia“.
Záver
Adresa IP sa používa na identifikáciu počítačového zariadenia v počítačovej sieti a na umožnenie jej komunikácie cez počítačovú sieť. Adresy IPv4 sú štandardné, ale nahrádzajú sa dlhšími adresami IPv6, pretože v IPv4 sa minuli možné adresy na priradenie k novým zariadeniam pripojeným na internet.
Niektoré jedinečné rozsahy adries sú súkromné adresy IP. Súkromné adresy možno použiť v akejkoľvek sieti, ale nemožno ich použiť na priamu komunikáciu medzi sieťami. Adresy IP v sieti zvyčajne prideľuje smerovač pomocou protokolu DHCP alebo Dynamic Host Control Protocol.