IPv4 har varit standardsystemet för internetadressering sedan den första versionen distribuerades på ARPANET 1983. IPv4:s efterföljare, IPv6 standardiserades 2017 men har fortfarande ett långsamt upptag, trots att utkastversioner varit offentliga sedan 1998. Övergången till IPv6 ses som brådskande eftersom det tillgängliga IPv4-adressutrymmet har tagit slut.
IPv4 design
IPv4 använder ett 32-bitars adressutrymme som tillåter totalt 2^32 IP-adresser, det vill säga 4 294 967 296 möjliga unika adresser.
IPv4-adresser visas vanligtvis i den prickade-quad-notationen som består av fyra binära oktetter, i decimalformat, var och en separerad med ett punkt. Till exempel är 172.67.69.195 10101100.01000011.01000101.11000011 i binärt format. På grund av denna design kan varje oktett bara vara mellan 0 och 255.
IPv4-adress utmattning
Tidigt delades strukturen av nätverk i IPv4 upp i klasser, främst A, B och C. Ett nätverk av klass A använde den första oktetten för att definiera nätverket, med alla andra bitar som kan tilldelas till värdar, vilket möjliggör 128 möjliga nätverk, var och en med mer än 16 miljoner värdar. Ett klass B-nätverk använde de två första oktetterna som nätverksadress och de två sista som värdadresser, vilket möjliggör mer än 16 tusen nätverk med mer än 65 tusen värdar. Slutligen använde klass C-nätverk de tre första oktterna för nätverksadressen och den sista oktetten för värdadresser, vilket möjliggör mer än 2 miljoner nätverk med upp till 256 värdar.
Ursprungligen, om ett företag krävde IP-adresser, kunde de begära ett klass C-nätverk från en regional leverantör, om de inte behövde allt det där utrymmet fick de det ändå, om de behövde mer fick de en klass B nätverk. Ett fåtal företag tilldelades till och med klass A-nätverk, inklusive Apple, Ford, US Postal Service, AT&T och Comcast. Det amerikanska försvarsdepartementet tilldelas 13 klass A-nätverk.
Med tiden fastställdes det att ett sådant tillvägagångssätt snabbt skulle leda till att adressschemat tog slut på adresser som skulle tilldelas. En ny procedur som kallas CIDR, eller Classless Inter-Domain Routing, skapades som gjorde att block av IP-adresser av godtyckliga storlekar kunde allokeras. Detta avvärjde den eventuella utmattningen av adresspoolen.
Ett annat verktyg för att minska IP-adressanvändningen var att ange privata IP-adressintervall som kunde användas internt men som inte kunde användas på internet. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för alla interna nätverk att använda samma adresseringsscheman med endast en liten uppoffring av det användbara adressutrymmet. Det vanligaste räckvidden för privata nätverk är troligen det du har i ditt hemnätverk. Den börjar från 192.168.0.0 och går till 192.168.255.255.
Den här tekniken innebar att internetgatewayen som din hemrouter nu är den enda enheten i ditt nätverk med en offentlig IP-adress. Din router översätter all inkommande trafik och räknar ut vilken värd den ska skickas till i ditt nätverk genom två processer som kallas NAT och PAT. NAT är Network Address Translation, och PAT är Port Address Translation, tillsammans används de av router för att tillåta dina enheter att öppna tjänster till internet utan att direkt ha en offentlig IP adress.
Trots alla möjliga ansträngningar för att avvärja IPv4-adressutmattning har alla regionala registrarer nu uttömt sina leverans av otilldelade IPv4-adresser, där den sista otilldelade adressen tilldelas den 25 november 2019. Alla 4 294 967 296 IP-adresser har tilldelats. Regionala registratorer kan endast omfördela IP-adresser som returneras till dem. Övergången till IPv6 är nu avgörande för att säkerställa att varje enhet som behöver en adress kan få en. IPv6 använder ett mycket längre adresseringsschema, som ger ett i princip outtömligt utbud av IP-adresser.