Какво е IPv4?

Както подсказва името, IPv4 или интернет протокол версия 4 е четвъртата версия на IP или интернет протокол. Този протокол е един от основните протоколи, използвани при установяване и поддържане на Интернет ( както и някои други подобно структурирани мрежи ).

Оригиналната версия на IP е въведена през 1974 г. Много преди Интернет, който познаваме в момента, да се установи. Той също така послужи като основа на друг протокол - TCP. Или протокол за контрол на предаването. За разлика от TCP, който беше актуализиран, но не беше основно преработен от създаването си, IP претърпя няколко ревизии. IPv4 беше първата основна версия на него и до днес е. Все пак доминиращият протокол се използва в Интернет.

Какво прави?

Интернет протоколът във всяка версия е отговорен за фрагментирането и повторното сглобяване на предадените данни и маршрутизирането на дейтаграми от хоста до дестинацията. По-просто, IPv4 разделя информацията и я пакетира в по-малки единици, които могат да се прехвърлят през мрежата. И след това го прави, преди да събере отново данните за получателя. „Дейтаграма“ са мрежовите пакети, изпратени напред и назад. И всяка от тях е съставена от две секции – заглавката и полезния товар.

IP хедърът съдържа информация за IP адреса на източника и местоназначението и допълнителни метаданни, необходими за отвеждане на дейтаграмата до мястото, където отива. Полезният товар е действителните данни, които се транспортират. Процесът на разбиване на данни в дейтаграми за прехвърляне се извършва милиарди пъти дневно. Всеки път, когато потребител влиза в интернет и иска да зареди уеб страница, например.

Защо IPv4?

Оригиналният IP адрес, създаден през 1974 г., не беше достатъчен за задачата, която първо изискваше неговото използване. През 1981 г. IPv4 е разработен като подобрена версия. Именно тази версия беше приета от Министерството на отбраната на САЩ като стандарт за всички техни военни компютърни мрежи. Така той се превърна в крайъгълен камък на съвременния Интернет не след дълго.

Форматът, използван за адреси в системата IPv4, се състои от четири октета данни, най-често разделени с точки. Дизайнът е познат на повечето хора: 127.0.255.250 би бил пример за такъв адрес. Струва си да се отбележи, че IP адресите в системата IPv4 не са същите като URL адресите на уебсайтове – въпреки че съдържанието на уебсайта се предава чрез IP протокола, URL адресите и IP адресите не са синоними. Докато телефонът, използван за зареждане на уебсайт, има уникален IP адрес, самият уебсайт няма такъв – независимо от компютъра, на който се съхраняват данните, го има.

Ограничения и следващата стъпка

Целта на IPv4 е изключително да получава данни от А до Б – той не гарантира доставка на данни, нито гарантира, че информацията се доставя и събира в правилния ред и в точното време. Освен това не може да предотврати изпращането на дублирани пакети. Такива неща са необходими, но се грижат за тях от транспортни протоколи от горен слой, като TCP. Всичко, което IPv4 прави, е да предприеме подход на „най-доброто усилие“, за да достави възможно най-много данни на правилното място. За разлика от това, съществени аспекти като целостта на данните се обработват от други протоколи.

Най-същественото ограничение на IPv4s е използването на 32-битови адреси. В началото това не беше проблем. Интернет се разшири до точка, в която изчерпването на адресното пространство е проблем. 32-битовата система за адресиране означава, че общият брой възможни адреси е 232. С други думи, могат да съществуват само 4294967296 адреса.

Около 18 милиона от тях са запазени за частни мрежи и други 270 милиона за мултикаст адреси – но така или иначе, Интернет бързо достига точката, в която този брой вече не е достатъчен. Това подтикна разработването на протокол наследник – IPv6. През 2011 г. основният адресен пул беше официално изчерпан, оставяйки само малко пространство за преход към IPv6.

IPv6 беше предложен за първи път през 1998 г. и ратифициран като интернет стандарт през 2017 г., дълго след като започна да се използва от разработчиците в средата на 2000-те. Въпреки че е подобрение по отношение на адресните пространства ( IPv6 използва 128-битови пакети, общо 3,4×1038 налични адреса ), IPv4 и IPv6 не са оперативно съвместими. Това означава, че те не могат да комуникират директно помежду си. Това също прави по-сложно преминаването изцяло към IPv6 и затова голяма част от интернет все още зависи изцяло от системата IPv4.

Заключение

IPv4 е основният протокол и схема за адресиране на Интернет и неговите предшественици. Подобно на много протоколи за стареене обаче, той показва признаци на остарял дизайн. Докато за много протоколи това е липса на сигурност, за IPv4 това е липса на мащабируемост. Въпреки че 4-те милиарда адреса, които предлага, може да звучат като много, в съвременния свят, където много хора имат повече от едно устройство, свързано с интернет, това просто не е достатъчно.

Въпреки това и силния натиск за преминаване към приемника на протокола IPv6, който предоставя огромно адресно пространство, преходът от IPv4 беше сравнително труден и бавен. Дори сега много мрежи, които използват IPv6, или използват двойни мрежови стекове, включващи IPv4 и v6, или използват IPv4 вътрешно и го превеждат чрез NAT към IPv6 публичен адрес.