IPv4 ha estat l'esquema estàndard d'adreçament d'Internet des que la primera versió es va implementar a ARPANET el 1983. El successor d'IPv4, IPv6 es va estandarditzar el 2017, però encara s'enfronta a una lentitud d'absorció, tot i que les versions esborranys són públiques des de 1998. El pas a IPv6 es considera urgent ja que l'espai d'adreces IPv4 disponible s'ha esgotat.
Disseny IPv4
IPv4 utilitza un espai d'adreces de 32 bits que permet un total de 2^32 adreces IP, és a dir, 4.294.967.296 adreces úniques possibles.
Les adreces IPv4 es mostren normalment en la notació de quatre punts que consta de quatre octets binaris, en format decimal, cadascun separat per un punt. Per exemple, 172.67.69.195 és 10101100.01000011.01000101.11000011 en binari. A causa d'aquest disseny, cada octet només pot estar entre 0 i 255.
Esgotament de l'adreça IPv4
Al principi, l'estructura de les xarxes a IPv4 es va dividir en classes, principalment A, B i C. Una xarxa de classe A utilitzava el primer octet per definir la xarxa, amb la resta de bits assignables als amfitrions, això permet 128 xarxes possibles, cadascun amb més de 16 milions d'amfitrions. Una xarxa de classe B utilitzava els dos primers octets com a adreça de xarxa i els dos últims com a adreces d'amfitrió, permetent més de 16 mil xarxes de més de 65 mil amfitrions. Finalment, les xarxes de classe C van utilitzar els tres primers octets per a l'adreça de xarxa i l'últim octet per a les adreces d'amfitrió, permetent més de 2 milions de xarxes de fins a 256 amfitrions.
Originalment, si una empresa requeria adreces IP, podien sol·licitar una xarxa de classe C a un proveïdor regional, si no necessitaven tot aquest espai, encara ho tenien, si en necessitaven més, se'ls donava una xarxa de classe B. Fins i tot es van assignar xarxes de classe A a algunes empreses, com Apple, Ford, el servei postal dels EUA, AT&T i Comcast. El Departament de Defensa dels EUA té assignades 13 xarxes de classe A.
Amb el temps, es va determinar que aquest enfocament portaria ràpidament a que l'esquema d'adreces es quedés sense adreces per assignar. Es va crear un nou procediment anomenat CIDR, o Classless Inter-Domain Routing que permetia assignar blocs d'adreces IP de mides arbitràries. Això va evitar l'esgotament eventual del grup d'adreces.
Una altra eina per reduir l'ús d'adreces IP va ser especificar intervals d'adreces IP privades que es podien utilitzar internament però que no es podien utilitzar a Internet. Aquest enfocament va permetre que totes les xarxes internes utilitzessin els mateixos esquemes d'adreçament amb només un petit sacrifici a l'espai d'adreces utilitzable. El rang de xarxa privada més comú és probablement el que teniu a la vostra xarxa domèstica. Comença des de, 192.168.0.0 i passa a 192.168.255.255.
Aquesta tècnica significava que la passarel·la d'Internet, com ara el vostre encaminador domèstic, és ara l'únic dispositiu de la vostra xarxa amb una adreça IP pública. El vostre encaminador tradueix tot el trànsit entrant i determina a quin host s'ha d'enviar a la vostra xarxa mitjançant dos processos anomenats NAT i PAT. NAT és la traducció d'adreces de xarxa i PAT és la traducció d'adreces de port, combinades que l'encaminador utilitza per permetre que els vostres dispositius obrin serveis a Internet sense tenir directament una adreça IP pública.
Malgrat tots els esforços possibles per evitar l'esgotament d'adreces IPv4, ara tots els registradors regionals han esgotat el seu subministrament d'adreces IPv4 no assignades, i l'última adreça no assignada s'ha assignat el 25 de novembre de 2019. S'han assignat les 4.294.967.296 adreces IP. Els registradors regionals només poden reassignar les adreces IP que se'ls retornin. El pas a IPv6 ara és fonamental per garantir que tots els dispositius que necessitin una adreça puguin obtenir-ne una. IPv6 utilitza un esquema d'adreces molt més llarg, que proporciona un subministrament essencialment inesgotable d'adreces IP.