IPv4 เป็นรูปแบบการกำหนดที่อยู่อินเทอร์เน็ตมาตรฐานตั้งแต่เวอร์ชันแรกถูกปรับใช้บน ARPANET ในปี 1983 IPv6 ผู้สืบทอดของ IPv4 ได้รับมาตรฐานในปี 2560 แต่ยังคงเผชิญกับการรับช้า แม้ว่าเวอร์ชันร่างจะเผยแพร่สู่สาธารณะตั้งแต่ปี 2541 การย้ายไปยัง IPv6 ถือเป็นเรื่องเร่งด่วน เนื่องจากพื้นที่ที่อยู่ IPv4 ที่มีอยู่หมดลงแล้ว
การออกแบบ IPv4
IPv4 ใช้พื้นที่ที่อยู่แบบ 32 บิต ซึ่งอนุญาตให้มีที่อยู่ IP ทั้งหมด 2^32 ที่อยู่ ซึ่งเท่ากับ 4,294,967,296 ที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน
โดยทั่วไปที่อยู่ IPv4 จะแสดงในรูปแบบจุด-quad ซึ่งประกอบด้วยไบนารีออคเต็ตสี่รูปแบบในรูปแบบทศนิยม โดยคั่นแต่ละจุดด้วยจุดเต็ม ตัวอย่างเช่น 172.67.69.195 คือ 10101100.01000011.01000101.11000011 ในรูปแบบไบนารี เนื่องจากการออกแบบนี้ แต่ละออคเต็ตสามารถมีค่าระหว่าง 0 ถึง 255 เท่านั้น
หมดที่อยู่ IPv4
ในช่วงต้นของโครงสร้างของเครือข่ายใน IPv4 ถูกแบ่งออกเป็นคลาส ส่วนใหญ่ A, B และ C เครือข่ายคลาส A ใช้ออคเต็ตแรกเพื่อกำหนดเครือข่าย โดยบิตอื่นๆ ทั้งหมดสามารถกำหนดให้กับโฮสต์ได้ ซึ่งช่วยให้มีเครือข่ายที่เป็นไปได้ 128 เครือข่าย โดยแต่ละบิตมีโฮสต์มากกว่า 16 ล้านโฮสต์ เครือข่ายคลาส B ใช้สองออคเต็ตแรกเป็นที่อยู่เครือข่าย และสองอันสุดท้ายเป็นที่อยู่โฮสต์ ทำให้มีเครือข่ายมากกว่า 16,000 เครือข่ายมากกว่า 65,000 โฮสต์ สุดท้าย เครือข่ายคลาส C ใช้ octets สามตัวแรกสำหรับที่อยู่เครือข่าย และใช้ octet สุดท้ายสำหรับที่อยู่โฮสต์ ซึ่งอนุญาตให้มีเครือข่ายมากกว่า 2 ล้านเครือข่ายสูงสุด 256 โฮสต์
ในขั้นต้น หากบริษัทต้องการที่อยู่ IP พวกเขาสามารถขอเครือข่ายคลาส C จากผู้ให้บริการระดับภูมิภาค ถ้าไม่ต้องการพื้นที่ทั้งหมด ก็ยังได้ ถ้าต้องการมากกว่านี้ ก็ให้คลาส B เครือข่าย มีบริษัทไม่กี่แห่งที่ได้รับมอบหมายเครือข่ายคลาส A รวมถึง Apple, Ford, US Postal Service, AT&T และ Comcast กระทรวงกลาโหมสหรัฐได้รับมอบหมายเครือข่ายคลาส A จำนวน 13 เครือข่าย
เมื่อเวลาผ่านไป มีการพิจารณาแล้วว่าวิธีการดังกล่าวจะนำไปสู่รูปแบบที่อยู่ที่ไม่มีที่อยู่ที่จะกำหนดได้อย่างรวดเร็ว มีการสร้างโพรซีเดอร์ใหม่ที่เรียกว่า CIDR หรือ Classless Inter-Domain Routing ซึ่งอนุญาตให้จัดสรรบล็อกของที่อยู่ IP ที่มีขนาดตามอำเภอใจ สิ่งนี้ขัดขวางการหมดสิ้นของกลุ่มที่อยู่ในที่สุด
เครื่องมืออื่นในการลดการใช้ที่อยู่ IP คือการระบุช่วงที่อยู่ IP ส่วนตัวที่สามารถใช้ได้ภายในแต่ไม่สามารถใช้บนอินเทอร์เน็ตได้ แนวทางนี้อนุญาตให้เครือข่ายภายในทั้งหมดใช้รูปแบบการกำหนดที่อยู่เดียวกันโดยมีการเสียสละเพียงเล็กน้อยต่อพื้นที่ที่อยู่ที่ใช้งานได้ ช่วงเครือข่ายส่วนตัวที่พบบ่อยที่สุดน่าจะเป็นช่วงที่คุณมีในเครือข่ายในบ้านของคุณ เริ่มจาก 192.168.0.0 และไปที่ 192.168.255.255
เทคนิคนี้หมายความว่าอินเทอร์เน็ตเกตเวย์เช่นเราเตอร์ที่บ้านของคุณเป็นอุปกรณ์เดียวในเครือข่ายของคุณที่มีที่อยู่ IP สาธารณะ เราเตอร์ของคุณแปลทราฟฟิกขาเข้าทั้งหมด และหาว่าควรส่งโฮสต์ใดในเครือข่ายของคุณผ่านสองกระบวนการที่เรียกว่า NAT และ PAT NAT คือการแปลที่อยู่เครือข่ายและ PAT คือการแปลที่อยู่พอร์ตซึ่งรวมเข้าด้วยกันโดย เราเตอร์เพื่อให้อุปกรณ์ของคุณสามารถเปิดบริการอินเทอร์เน็ตในขณะที่ไม่มี IP สาธารณะโดยตรง ที่อยู่.
แม้จะมีความพยายามที่เป็นไปได้ทั้งหมดในการป้องกันไม่ให้ที่อยู่ IPv4 หมดลง แต่ผู้รับจดทะเบียนในภูมิภาคทั้งหมดได้ใช้หมดแล้ว จัดหาที่อยู่ IPv4 ที่ไม่ได้ปันส่วน โดยที่อยู่ที่ไม่ได้ปันส่วนสุดท้ายจะถูกจัดสรรในวันที่ 25 พฤศจิกายน 2019. กำหนดที่อยู่ IP ทั้งหมด 4,294,967,296 รายการแล้ว ผู้รับจดทะเบียนระดับภูมิภาคสามารถจัดสรรที่อยู่ IP ที่ส่งคืนได้เท่านั้น การย้ายไปใช้ IPv6 เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทุกเครื่องที่ต้องการที่อยู่สามารถรับได้ IPv6 ใช้รูปแบบการกำหนดที่อยู่ที่ยาวนานกว่ามาก ซึ่งให้ที่อยู่ IP ที่ไม่รู้จักหมดสิ้น