Moderna datorenheter är vanligtvis anslutna till Internet. Denna enorma datakälla är tillgänglig tack vare ett brett utbud av protokoll och kommunikationsstandarder. IP-adressen ligger bakom dem alla. En IP-adress är en digital adress för en datorenhet som gör att den kan kommunicera över nätverksanslutningar. Kritiskt sett tillhandahåller det kommunikation mellan nätverk, vilket har gjort det möjligt för Internet att bilda ett stort nät av sammankopplade nätverk.
På samma sätt behöver ett brev ha en adress på kuvertet för att levereras till rätt plats, ett nätverkspaket behöver en destinations-IP-adress för att levereras till rätt enhet. Internet och dess föregångare ARPANET är baserade på en adressstruktur som kallas IPv4, eller Internet Protocol version 4. Även om detta nu ersätts av IPv6.
Det ursprungliga adresseringsschemat – IPv4
IPv4 är standardadressschemat för det mesta av Internet och har varit det sedan starten. IPv4-adresser definieras med 32 binära bitar. För att göra dem läsbara för människor visas de ofta i ett format som kallas dotted-quad, eller dot-decimal notation. Ett exempel på en IPv4-adress skulle vara 192.168.0.2.
Det mänskligt läsbara formatet för IPv4 ovan sägs ha fyra oktetter eftersom var och en av sektionerna separerade med punkter har 8 bitar. Varje oktett kan ha ett värde mellan 0 och 255. Det betyder att det finns totalt 232 eller 4 294 967 296 möjliga IPv4-adresser. Detta kan låta som mycket och antogs vara så i början av Internet. I verkligheten har dock internet sett ett enormt upptag, och det finns nu många fler enheter än det finns IP-adresser.
Adress Utmattning av utrymme
I början av internet var datorn inte en sak. Man antog att nätverk bara skulle finnas hos stora organisationer eftersom de var de enda som hade råd med datorer. För att följa den tankegången tilldelades stora block med IP-adresser till organisationer som bad om dem.
Datorn ändrade allt detta och tog in datorer i hemmet. Denna förändring innebar att det nu fanns många mindre nätverk istället för några få stora nätverk. Detta innebar att metoden för att tilldela IP-adresser måste ändras. Klassiskt nätverkande var ett sätt att dela upp de stora nätverken i mindre bitar. Detta var en mer effektiv användning av adressutrymme men hade fortfarande ett problem med små till medelstora organisationer som behöver få en mellanliggande nätverkstilldelning som i allmänhet var mycket mer än vad som var nödvändig.
Ett decennium senare ersattes klassrikt nätverk med CIDR eller Classless Inter-Domain Routing. Detta möjliggjorde mycket mer exakt kontroll över storleken på de tilldelade nätverken och används än idag. Det fungerar genom att definiera ett nätverk med en andra adress som kallas en subnätmask. Nätmasken har samma struktur. Men varje binär bit som representerar nätverksadressen är satt till 1 och varje binär bit som kan användas för att beteckna värdar i det nätverket är satt till 0.
Ändå fortsatte internets popularitet att hota att helt uttömma adressutrymmet. Medan några fler knep implementerades som privata adressutrymmen och NAT. Den verkliga lösningen är en övergång till IPv6.
Efterträdaren – IPv6
IPv6-adresser ser helt annorlunda ut än IPv4-adresser. Ett exempel på en IPv6-adress kan se ut så här fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334. Den fullständiga adressen består nu av 128 bitar istället för 32. Detta erbjuder 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 eller 340 biljoner biljoner unika IPv6-adresser, mer än tillräckligt för att vara säker från utmattning av adressutrymme som IPv4.
Till skillnad från IPv4 som har decimaltal separerade med punkter, använder IPv6 hexadecimal och kolon. I vissa fall kan du se adressen komprimerad för att se kortare ut. För att underlätta läsning och skrivning kan det största kontinuerliga blocket av nollor utelämnas och lämna kolon på båda sidor. Detta minskar adressen till fe80:0db8::8a2e: 0370:7334.
IPv6 hade en lång väg till standardisering, först med ett utkast till standard som publicerades 1998 och slutligen standardiserades 2017. Under den tidsramen var användningen minimal, trots stabiliteten i utkastet till standarden och den ökande angelägenheten av att IPv4-adressutrymmet utmattades.
Från och med 2022 har IPv4-adressutrymmet varit helt slut, och inga nya adresser kan tilldelas. Tack och lov har det nu skett en ökning av IPv6-stödet på servrar, användarenheter och mellanlådor. Google tillhandahåller daglig statistik för mängden trafik som den ser som använder IPv6. I skrivande stund ligger detta på cirka 40% och har stigit stadigt sedan 2017.
Reserverade adresser
Ett av knepen som användes för att hålla borta utmattning av adressutrymmet var att behandla vissa grupper av adresser olika. Vissa adresser reserverades för framtida användning, och några reserverades för användning som en loopback-adress. De viktigaste områdena var dock de privata adressområdena. Dessa adressintervall: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 och 192.168.0.1/16 betecknades som konfidentiella. Alla nätverk kan använda dessa adressintervall internt.
Den kritiska faktorn här var att dessa privata adresser endast kan användas för lokal nätverkskommunikation, de kan inte användas över nätverk. Detta innebär att interna enheter inte behöver använda det sällsynta och krympande utbudet av offentliga IPv4-adresser. Det gör förstås att kommunicera utanför nätverket mer komplicerat, men inte omöjligt tack vare NAT.
NAT, eller Network Address Translation, och tillhörande PAT (Portadressöversättning) är ett protokoll som gör att en router kan ha en enda offentlig IP-adress och sedan smart konvertera all utgående trafik till sin egen offentliga IP-adress. Routern behöver hålla reda på vilken kommunikation som kom från vilken enhet så att den kan returnera svaret till rätt adress, men systemet fungerade utmärkt.
Med privata adressutrymmen gick NAT- och PAT-interna nätverk från att använda en offentlig IP-adress för varje enhet till att använda en offentlig adress totalt.
IPv6 innehåller också liknande reserverade adressutrymmen för interna nätverk. Varje IPv6-adress som börjar med "fe80" är en privat "länk lokal"-adress.
Slutsats
En IP-adress används för att identifiera en datorenhet på – och låta den kommunicera över – ett datornätverk. IPv4-adresser är standard men ersätts av de längre IPv6-adresserna eftersom IPv4 tog slut på möjliga adresser att tilldela nya internetanslutna enheter.
Vissa unika adressintervall är privata IP-adresser. Privata adresser kan användas i alla nätverk, men kan inte användas för att kommunicera mellan nätverk direkt. IP-adresser i ett nätverk tilldelas vanligtvis av en router som använder DHCP eller Dynamic Host Control Protocol.