อุปกรณ์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่มักเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต แหล่งข้อมูลขนาดใหญ่นี้สามารถเข้าถึงได้ด้วยโปรโตคอลและมาตรฐานการสื่อสารที่หลากหลาย ที่อยู่ IP สนับสนุนพวกเขาทั้งหมด ที่อยู่ IP คือที่อยู่ดิจิทัลสำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่อนุญาตให้สื่อสารผ่านการเชื่อมต่อเครือข่าย ที่สำคัญคือมีการสื่อสารระหว่างเครือข่ายซึ่งทำให้อินเทอร์เน็ตสามารถสร้างเครือข่ายที่เชื่อมต่อถึงกันได้
ในทำนองเดียวกัน จดหมายจะต้องมีที่อยู่ในซองจดหมายเพื่อส่งไปยังที่ที่ถูกต้อง แพ็กเก็ตเครือข่ายต้องมีที่อยู่ IP ปลายทางเพื่อส่งไปยังอุปกรณ์ที่ถูกต้อง อินเทอร์เน็ตและสารตั้งต้นของ ARPANET ใช้โครงสร้างที่อยู่ที่เรียกว่า IPv4 หรือ Internet Protocol เวอร์ชัน 4 แม้ว่าตอนนี้จะถูกแทนที่โดย IPv6
โครงการที่อยู่เดิม – IPv4
IPv4 เป็นรูปแบบที่อยู่มาตรฐานของอินเทอร์เน็ตส่วนใหญ่และมีมาตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง ที่อยู่ IPv4 ถูกกำหนดด้วย 32 บิตไบนารี เพื่อให้มนุษย์สามารถอ่านได้ พวกเขามักจะแสดงในรูปแบบที่เรียกว่า dotted-quad หรือเครื่องหมายจุดทศนิยม ตัวอย่างที่อยู่ IPv4 จะเป็น 192.168.0.2
รูปแบบที่มนุษย์อ่านได้ของ IPv4 ด้านบนมีสี่ออคเต็ตเนื่องจากแต่ละส่วนคั่นด้วยจุดมี 8 บิต แต่ละออคเต็ตสามารถมีค่าระหว่าง 0 ถึง 255 ซึ่งหมายความว่ามีทั้งหมด 2
ที่อยู่พื้นที่อ่อนเพลีย
ในช่วงแรก ๆ ของอินเทอร์เน็ต พีซีไม่ใช่สิ่งของ สันนิษฐานว่าเครือข่ายจะพบได้ในองค์กรขนาดใหญ่เท่านั้น เนื่องจากเป็นเครือข่ายเดียวที่สามารถซื้อคอมพิวเตอร์ได้ เพื่อให้เป็นไปตามแนวความคิดนั้น ที่อยู่ IP จำนวนมากได้รับมอบหมายให้กับองค์กรที่ขอ
พีซีเปลี่ยนทั้งหมดนั้นและนำคอมพิวเตอร์เข้าบ้าน การเปลี่ยนแปลงนี้หมายความว่าขณะนี้มีเครือข่ายขนาดเล็กกว่าจำนวนมาก แทนที่จะเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่เพียงไม่กี่เครือข่าย ซึ่งหมายความว่าต้องเปลี่ยนวิธีการจัดสรรที่อยู่ IP เครือข่ายที่มีระดับเป็นวิธีการแบ่งเครือข่ายขนาดใหญ่ออกเป็นชิ้นเล็กๆ นี่เป็นการใช้พื้นที่ที่อยู่อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ยังมีปัญหากับขนาดเล็กถึงขนาดกลาง องค์กรที่ต้องการได้รับการจัดสรรเครือข่ายระดับกลางซึ่งโดยทั่วไปแล้วมากกว่าเดิมอย่างมากมาย ที่จำเป็น.
ทศวรรษต่อมา เครือข่ายที่มีระดับถูกแทนที่ด้วย CIDR หรือ Classless Inter-Domain Routing ซึ่งทำให้สามารถควบคุมขนาดของเครือข่ายที่จัดสรรได้อย่างแม่นยำมากขึ้นและถูกนำมาใช้จนถึงทุกวันนี้ ทำงานโดยการกำหนดเครือข่ายด้วยที่อยู่ที่สองที่เรียกว่าซับเน็ตมาสก์ ซับเน็ตมาสก์มีโครงสร้างเหมือนกัน แต่ทุกบิตไบนารีที่แสดงถึงที่อยู่เครือข่ายถูกตั้งค่าเป็น 1 และทุกบิตไบนารีที่สามารถใช้เพื่อแสดงโฮสต์ในเครือข่ายนั้นถูกตั้งค่าเป็น 0
ถึงกระนั้น ความนิยมของอินเทอร์เน็ตยังคงคุกคามต่อการใช้พื้นที่ที่อยู่โดยสิ้นเชิง ในขณะที่มีการใช้กลอุบายเพิ่มเติมบางอย่าง เช่น พื้นที่ที่อยู่ส่วนตัวและ NAT ทางออกที่แท้จริงคือการเปลี่ยนไปใช้ IPv6
ผู้สืบทอด – IPv6
ที่อยู่ IPv6 ค่อนข้างแตกต่างจากที่อยู่ IPv4 ตัวอย่างที่อยู่ IPv6 อาจมีลักษณะดังนี้ fe80:0db8:0000:0000:0000:8a2e: 0370:7334 ที่อยู่แบบเต็มตอนนี้ประกอบด้วย 128 บิตแทนที่จะเป็น 32 มีที่อยู่ IPv6 ที่ไม่ซ้ำกันจำนวน 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 หรือ 340 ล้านล้านล้านล้าน IPv6 ที่ไม่ซ้ำกัน ซึ่งมากเกินพอที่จะปลอดภัยจากการใช้พื้นที่ที่อยู่ไม่เพียงพอเช่น IPv4
ต่างจาก IPv4 ที่มีตัวเลขทศนิยมคั่นด้วยจุด โดย IPv6 ใช้เลขฐานสิบหกและทวิภาค ในบางกรณี คุณอาจเห็นที่อยู่ถูกบีบอัดให้สั้นลง เพื่อความสะดวกในการอ่านและเขียน คุณสามารถละเว้นบล็อกศูนย์ต่อเนื่องที่ใหญ่ที่สุดได้ โดยปล่อยให้เครื่องหมายทวิภาคอยู่ด้านใดด้านหนึ่ง สิ่งนี้จะลดที่อยู่เป็น fe80:0db8::8a2e: 0370:7334
IPv6 มีเส้นทางยาวสู่การสร้างมาตรฐาน โดยครั้งแรกมีร่างมาตรฐานที่เผยแพร่ในปี 2541 และในที่สุดก็ได้รับการกำหนดมาตรฐานในปี 2560 ในกรอบเวลานั้น มีการรับข้อมูลน้อยที่สุด แม้ว่าจะมีความเสถียรของมาตรฐานฉบับร่างและความเร่งด่วนที่เพิ่มขึ้นของการใช้พื้นที่ที่อยู่ IPv4 หมด
ในปี 2022 พื้นที่ที่อยู่ IPv4 หมดลงอย่างสมบูรณ์ และไม่สามารถจัดสรรที่อยู่ใหม่ได้ โชคดีที่ขณะนี้มีการสนับสนุน IPv6 เพิ่มขึ้นบนเซิร์ฟเวอร์ อุปกรณ์ผู้ใช้ และกล่องกลาง Google ให้บริการ สถิติรายวัน สำหรับปริมาณการรับส่งข้อมูลที่ใช้ IPv6 ในขณะที่เขียนสิ่งนี้อยู่ที่ประมาณ 40% และเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2560
ที่อยู่สำรอง
เทคนิคหนึ่งที่ใช้ในการระงับความอ่อนล้าของพื้นที่ที่อยู่คือการจัดการที่อยู่บางกลุ่มให้แตกต่างออกไป ที่อยู่บางแห่งสงวนไว้สำหรับใช้ในอนาคต และบางที่อยู่สงวนไว้เพื่อใช้เป็นที่อยู่แบบวนรอบ ช่วงที่สำคัญที่สุดคือช่วงที่อยู่ส่วนตัว ช่วงที่อยู่เหล่านี้: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 และ 192.168.0.1/16 ถูกกำหนดให้เป็นความลับ ทุกเครือข่ายสามารถใช้ช่วงที่อยู่เหล่านี้ภายในได้
ปัจจัยสำคัญที่นี่คือที่อยู่ส่วนตัวเหล่านี้สามารถใช้ได้สำหรับการสื่อสารในเครือข่ายท้องถิ่นเท่านั้น ไม่สามารถใช้ข้ามเครือข่ายได้ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์ภายในไม่จำเป็นต้องใช้ที่อยู่ IPv4 สาธารณะที่หายากและลดน้อยลง แน่นอนว่าทำให้การสื่อสารภายนอกเครือข่ายซับซ้อนขึ้น แต่ก็ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้ด้วย NAT
NAT หรือการแปลที่อยู่เครือข่ายและ PAT ที่เกี่ยวข้อง (การแปลที่อยู่พอร์ต) เป็นโปรโตคอลที่ช่วยให้เราเตอร์มีที่อยู่ IP สาธารณะเพียงที่อยู่เดียว จากนั้นจึงแปลงการรับส่งข้อมูลขาออกใด ๆ เพื่อใช้ที่อยู่ IP สาธารณะของตัวเองอย่างชาญฉลาด เราเตอร์จำเป็นต้องติดตามว่าการสื่อสารใดมาจากอุปกรณ์ใดเพื่อให้สามารถตอบกลับไปยังที่อยู่ที่ถูกต้องได้ แต่ระบบทำงานได้ดีมาก
ด้วยพื้นที่ที่อยู่ส่วนตัว เครือข่ายภายในของ NAT และ PAT ได้เปลี่ยนจากการใช้ที่อยู่ IP สาธารณะหนึ่งที่อยู่สำหรับแต่ละอุปกรณ์ไปเป็นการใช้ที่อยู่สาธารณะทั้งหมดเพียงแห่งเดียว
IPv6 ยังมีช่องว่างที่อยู่สำรองที่คล้ายกันสำหรับเครือข่ายภายใน ที่อยู่ IPv6 ใดๆ ที่ขึ้นต้นด้วย "fe80" จะเป็นที่อยู่ "ลิงก์ในเครื่อง" ส่วนตัว
บทสรุป
ที่อยู่ IP ใช้เพื่อระบุอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และอนุญาตให้สื่อสารผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ที่อยู่ IPv4 เป็นที่อยู่มาตรฐาน แต่จะถูกแทนที่ด้วยที่อยู่ IPv6 ที่ยาวกว่า เนื่องจาก IPv4 ไม่มีที่อยู่ที่เป็นไปได้ในการกำหนดให้กับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตใหม่
ช่วงที่อยู่ที่ไม่ซ้ำบางช่วงคือที่อยู่ IP ส่วนตัว สามารถใช้ที่อยู่ส่วนตัวในเครือข่ายใดก็ได้ แต่ไม่สามารถใช้เพื่อสื่อสารระหว่างเครือข่ายได้โดยตรง ที่อยู่ IP ในเครือข่ายมักจะกำหนดโดยเราเตอร์โดยใช้ DHCP หรือ Dynamic Host Control Protocol