Sodobne računalniške naprave so praviloma povezane z internetom. Ta obsežen vir podatkov je dostopen zaradi širokega nabora protokolov in komunikacijskih standardov. Naslov IP je podlaga za vse. Naslov IP je digitalni naslov za računalniško napravo, ki ji omogoča komunikacijo prek omrežnih povezav. Kar je kritično, zagotavlja komunikacijo med omrežji, kar je internetu omogočilo, da oblikuje obsežno mrežo med seboj povezanih omrežij.
Na enak način mora imeti pismo na ovojnici naslov, da ga lahko dostavimo na pravo mesto, omrežni paket potrebuje ciljni naslov IP, da ga dostavimo na pravo napravo. Internet in njegov predhodnik ARPANET temeljita na naslovni strukturi, imenovani IPv4 ali internetni protokol različice 4. Čeprav to zdaj nadomešča IPv6.
Prvotna shema naslavljanja – IPv4
IPv4 je standardna naslovna shema večine interneta in je že od njegovega začetka. Naslovi IPv4 so definirani z 32 binarnimi biti. Da bi jih človek lahko beral, so pogosto prikazani v formatu, imenovanem štirikratni zapis s pikami ali decimalni zapis s pikami. Primer naslova IPv4 bi bil 192.168.0.2.
Človeku berljiv format IPv4 zgoraj naj bi imel štiri oktete, ker ima vsak odsek, ločen s pikami, 8 bitov. Vsak oktet ima lahko vrednost med 0 in 255. To pomeni, da sta skupaj 232 ali 4.294.967.296 možnih naslovov IPv4. To se morda sliši veliko in tako se je domnevalo v zgodnjih dneh interneta. V resnici pa se je internet zelo razširil in zdaj je veliko več naprav, kot je naslovov IP.
Izčrpanost naslovnega prostora
V zgodnjih dneh interneta osebni računalnik ni bil nekaj. Predpostavljalo se je, da bodo omrežja na voljo le v velikih organizacijah, saj so si le te lahko privoščile računalnike. Da bi sledili temu razmišljanju, so bili veliki bloki naslovov IP dodeljeni organizacijam, ki so jih zahtevale.
Računalnik je vse to spremenil in prinesel računalnike v dom. Ta sprememba je pomenila, da je bilo zdaj veliko manjših omrežij namesto nekaj velikih omrežij. To je pomenilo, da se je moral spremeniti način dodeljevanja naslovov IP. Klasično mreženje je bil način za razdelitev velikih omrežij na manjše kose. To je bila učinkovitejša uporaba naslovnega prostora, vendar je še vedno imela težave z malimi in srednje velikimi organizacije, ki potrebujejo vmesno omrežno dodelitev, ki je bila na splošno veliko večja, kot je bila potrebno.
Desetletje kasneje je bilo razredno mreženje nadomeščeno s CIDR ali Classless Inter-Domain Routing. To je omogočilo veliko natančnejši nadzor nad velikostjo dodeljenih omrežij in se uporablja še danes. Deluje tako, da definira omrežje z drugim naslovom, imenovanim podomrežna maska. Maska podomrežja ima enako strukturo. Toda vsak binarni bit, ki predstavlja naslov omrežja, je nastavljen na 1 in vsak binarni bit, ki se lahko uporablja za označevanje gostiteljev v tem omrežju, je nastavljen na 0.
Kljub temu je priljubljenost interneta še naprej grozila, da bo popolnoma izčrpala naslovni prostor. Izvedenih je bilo še nekaj trikov, kot so zasebni naslovni prostori in NAT. Prava rešitev je prehod na IPv6.
Naslednik – IPv6
Naslovi IPv6 izgledajo precej drugače kot naslovi IPv4. Primer naslova IPv6 je lahko videti takole: fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Celoten naslov je zdaj sestavljen iz 128 bitov namesto iz 32. To ponuja 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 ali 340 bilijonov bilijonov bilijonov edinstvenih naslovov IPv6, kar je več kot dovolj za zaščito pred izčrpanostjo naslovnega prostora, kot je IPv4.
Za razliko od IPv4, ki ima decimalna števila ločena s pikami, IPv6 uporablja šestnajstiško število in dvopičja. V nekaterih primerih boste morda videli naslov stisnjen, da bo videti krajši. Zaradi lažjega branja in pisanja lahko največji neprekinjeni niz ničel izpustite, dvopičja pa ostanejo na obeh straneh. To zmanjša naslov na fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 je imel dolgo pot do standardizacije, osnutek standarda je bil prvič objavljen leta 1998, končno pa je bil standardiziran leta 2017. V tem časovnem okviru je prišlo do minimalne uporabe, kljub stabilnosti osnutka standarda in vse večji nujnosti izčrpanosti naslovnega prostora IPv4.
Od leta 2022 je naslovni prostor IPv4 popolnoma izčrpan in novih naslovov ni mogoče dodeliti. K sreči je zdaj prišlo do povečanja podpore IPv6 na strežnikih, uporabniških napravah in vmesnih enotah. Google ponuja dnevna statistika za količino prometa, ki ga vidi, ki uporablja IPv6. V času pisanja tega članka znaša približno 40 % in od leta 2017 vztrajno narašča.
Rezervirani naslovi
Eden od trikov za preprečevanje izčrpanosti naslovnega prostora je bila različna obravnava določenih skupin naslovov. Nekateri naslovi so bili rezervirani za prihodnjo uporabo, nekateri pa za uporabo kot povratni naslov. Najpomembnejši obsegi pa so bili zasebni obsegi naslovov. Ti obsegi naslovov: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 in 192.168.0.1/16 so bili označeni kot zaupni. Vsako omrežje lahko interno uporablja ta obsega naslovov.
Ključni dejavnik pri tem je bil, da se ti zasebni naslovi lahko uporabljajo samo za komunikacijo v lokalnem omrežju, ne morejo pa se uporabljati v omrežjih. To pomeni, da notranjim napravam ni treba uporabljati redke in vse manjše ponudbe javnih naslovov IPv4. Seveda je zaradi tega komunikacija zunaj omrežja bolj zapletena, vendar zaradi NAT ni nemogoča.
NAT ali prevod omrežnih naslovov in povezan PAT (Prevod naslovov vrat) je protokol, ki usmerjevalniku omogoča, da ima en sam javni naslov IP in nato pametno pretvori ves odhodni promet v uporabo lastnega javnega naslova IP. Usmerjevalnik mora spremljati, katera komunikacija prihaja iz katere naprave, da lahko vrne odgovor na pravi naslov, vendar je sistem deloval odlično.
Z zasebnimi naslovnimi prostori so notranja omrežja NAT in PAT prešla z uporabe enega javnega naslova IP za vsako napravo na skupno uporabo enega javnega naslova.
IPv6 vsebuje tudi podobne rezervirane naslovne prostore za notranja omrežja. Vsak naslov IPv6, ki se začne z »fe80«, je zasebni naslov »link local«.
Zaključek
Naslov IP se uporablja za identifikacijo računalniške naprave v računalniškem omrežju – in ji omogoča komunikacijo prek – računalniškega omrežja. Naslovi IPv4 so standardni, vendar jih nadomeščajo daljši naslovi IPv6, ker je IPv4 zmanjkalo možnih naslovov za dodelitev novim napravam, povezanim z internetom.
Nekateri enolični obsegi naslovov so zasebni naslovi IP. Zasebne naslove je mogoče uporabiti v katerem koli omrežju, vendar jih ni mogoče uporabiti za neposredno komunikacijo med omrežji. Naslove IP v omrežju običajno dodeli usmerjevalnik z uporabo DHCP ali protokola za dinamični nadzor gostitelja.