Какво е IPv4?

IPv4 е стандартната схема за интернет адресиране откакто първата версия беше разгърната в ARPANET през 1983 г. Наследникът на IPv4, IPv6 беше стандартизиран през 2017 г., но все още е изправен пред бавно усвояване, въпреки че черновиките са публични от 1998 г. Преминаването към IPv6 се разглежда като спешно тъй като наличното IPv4 адресно пространство е изчерпано.

IPv4 дизайн

IPv4 използва 32-битово адресно пространство, което позволява общо 2^32 IP адреса, това е 4,294,967,296 възможни уникални адреса.

IPv4 адресите обикновено се показват в нотация с точки, която се състои от четири двоични октета, в десетичен формат, всеки отделен от точка. Например 172.67.69.195 е 10101100.01000011.01000101.11000011 в двоично. Поради този дизайн всеки октет може да бъде само между 0 и 255.

Изчерпване на IPv4 адрес

В началото структурата на мрежите в IPv4 беше разделена на класове, предимно A, B и C. Мрежата от клас A използва първия октет за дефиниране на мрежата, като всички останали битове могат да бъдат присвоени на хостове, това позволява 128 възможни мрежи, всеки с повече от 16 милиона хоста. Мрежата от клас B използва първите два октета като мрежов адрес и последните два като хост адреси, позволявайки повече от 16 хиляди мрежи с повече от 65 хиляди хоста. И накрая, мрежите от клас C използваха първите три октета за мрежовия адрес и последния октет за хост адреси, позволявайки повече от 2 милиона мрежи с до 256 хоста.

Първоначално, ако дадена компания изисква IP адреси, те можеха да поискат мрежа от клас C от регионален доставчик, ако не им трябваше цялото това пространство, те все пак го получиха, ако имаха нужда от повече, им беше дадена мрежа от клас B. На няколко компании дори бяха определени мрежи от клас А, включително Apple, Ford, Пощенската служба на САЩ, AT&T и Comcast. Министерството на отбраната на САЩ получава 13 мрежи от клас А.

С течение на времето беше определено, че такъв подход бързо ще доведе до изчерпване на адресите, които трябва да бъдат присвоени. Създадена е нова процедура, наречена CIDR, или безкласово маршрутизиране между домейни, която позволява да се разпределят блокове от IP адрес с произволни размери. Това предотврати евентуалното изчерпване на адресния пул.

Друг инструмент за намаляване на използването на IP адреси беше да се посочат диапазони на частни IP адреси, които могат да се използват вътрешно, но не могат да се използват в интернет. Този подход позволява на всички вътрешни мрежи да използват едни и същи схеми за адресиране само с малка жертва на използваемото адресно пространство. Най-често срещаният обхват на частна мрежа вероятно е този, който имате във вашата домашна мрежа. Започва от 192.168.0.0 и отива до 192.168.255.255.

Тази техника означаваше, че интернет шлюзът като вашия домашен рутер сега е единственото устройство във вашата мрежа с публичен IP адрес. Вашият рутер превежда целия входящ трафик и определя към кой хост трябва да бъде изпратен във вашата мрежа чрез два процеса, наречени NAT и PAT. NAT е преобразуване на мрежов адрес, а PAT е превод на адрес на порт, като комбинирано те се използват от рутера, за да позволят на вашите устройства да отварят услуги към интернет, без да имат директно публичен IP адрес.

Въпреки всички възможни усилия за предотвратяване на изчерпването на IPv4 адреси, всички регионални регистратори вече са изчерпали запасите си от неразпределени IPv4 адреси, като последният неразпределен адрес е разпределен на 25 ноември 2019 г. Всички 4 294 967 296 IP адреса са присвоени. Регионалните регистратори могат да преразпределят само IP адреси, които са им върнати. Преминаването към IPv6 сега е от решаващо значение, за да се гарантира, че всяко устройство, което се нуждае от адрес, може да получи такъв. IPv6 използва много по-дълга схема за адресиране, която осигурява по същество неизчерпаем запас от IP адреси.