Co je IPv4?

Jak název napovídá, IPv4 nebo internetový protokol verze 4 je čtvrtá verze IP nebo internetového protokolu. Tento protokol je jedním ze základních protokolů používaných při vytváření a udržování Internetu ( stejně jako některých dalších podobně strukturovaných sítí ).

Původní verze IP byla představena v roce 1974. Dávno předtím, než se ustálil internet, který v současnosti známe. Sloužil také jako základ dalšího protokolu – TCP. Nebo Transmission Control Protocol. Na rozdíl od TCP, který byl od svého vzniku aktualizován, ale nebyl výrazně přepracován, IP prošel několika revizemi. IPv4 byl jeho první hlavní verzí a je dodnes. Přesto se na internetu používá dominantní protokol.

Co to dělá?

Internetový protokol v jakékoli verzi je zodpovědný za fragmentaci a opětovné sestavení přenášených dat a směrování datagramů z hostitele do cíle. Jednoduše řečeno, IPv4 rozděluje informace a balí je do menších jednotek, které lze přenášet prostřednictvím sítě. A pak tak učiní před tím, než data opět sestaví pro příjemce. „Datagram“ jsou síťové pakety odesílané tam a zpět. A každý z nich se skládá ze dvou částí – hlavičky a užitečného zatížení.

Záhlaví IP obsahuje informace o zdrojové a cílové IP adrese a další metadata potřebná k tomu, aby se datagram dostal tam, kam směřuje. Užitečné zatížení jsou skutečná data, která se přepravují. Proces rozdělení dat do datagramů pro přenos se provádí miliardykrát denně. Pokaždé, když uživatel přistupuje k internetu a požaduje například načtení webové stránky.

Proč IPv4?

Původní IP vytvořená v roce 1974 nestačila na úkol, který nejprve vyžadoval její použití. V roce 1981 byl IPv4 vyvinut jako vylepšená verze. Právě tuto verzi přijalo americké ministerstvo obrany jako standard pro všechny své vojenské počítačové sítě. Nedlouho poté se tak stal základním kamenem moderního internetu.

Formát používaný pro adresy v rámci systému IPv4 se skládá ze čtyř oktetů dat, nejčastěji oddělených tečkami. Design je většině lidí známý: 127.0.255.250 by byla příkladem takové adresy. Stojí za zmínku, že IP adresy v systému IPv4 nejsou stejné jako adresy URL webových stránek – ačkoli je obsah webových stránek přenášen prostřednictvím protokolu IP, adresy URL a IP adresy nejsou synonyma. Zatímco telefon použitý k načtení webové stránky má jedinečnou IP adresu, samotná webová stránka ji nemá – na jakémkoli počítači jsou data uložena.

Omezení a další krok

Účelem IPv4 je výhradně získávání dat z bodu A do bodu B – nezaručuje doručení dat ani nezaručuje, že informace budou dodány a sestaveny ve správném pořadí a ve správný čas. Nemůže také zabránit odesílání duplicitních paketů. Takové věci jsou nezbytné, ale postarají se o ně transportní protokoly vyšší vrstvy, jako je TCP. Jediné, co IPv4 dělá, je přijmout přístup „nejlepšího úsilí“ k doručení co největšího množství dat na správné místo. Naproti tomu základní aspekty, jako je integrita dat, jsou řešeny jinými protokoly.

Nejvýznamnějším omezením protokolu IPv4 je použití 32bitových adres. Na jeho počátku to nebyl problém. Internet se rozšířil do bodu, kdy je problémem vyčerpání adresního prostoru. 32bitový adresní systém znamená, že celkový počet možných adres je 232. Jinými slovy, může existovat pouze 4294967296 adres.

Asi 18 milionů z nich je vyhrazeno pro privátní sítě a dalších 270 milionů pro multicastové adresy – ale tak či onak, internet rychle dosahuje bodu, kdy toto číslo již nestačí. To podnítilo vývoj nástupnického protokolu – IPv6. V roce 2011 byl fond primárních adres formálně vyčerpán a zbyl jen malý prostor pro přechod na IPv6.

IPv6 byl poprvé navržen v roce 1998 a ratifikován jako internetový standard v roce 2017, dlouho poté, co jej začali používat vývojáři v polovině 2000. Přestože jde o zlepšení, pokud jde o adresní prostory ( IPv6 používá 128bitové pakety, celkem 3,4×1038 dostupných adres ), IPv4 a IPv6 nejsou interoperabilní. To znamená, že spolu nemohou přímo komunikovat. To také zkomplikuje úplný přechod na IPv6, a proto je tak velká část internetu stále zcela závislá na systému IPv4.

Závěr

IPv4 je základní protokol a schéma adresování internetu a jeho předchůdců. Stejně jako mnoho protokolů stárnutí však vykazuje známky zastaralého designu. Zatímco u mnoha protokolů se jedná o nedostatek zabezpečení, u IPv4 jde o nedostatek škálovatelnosti. I když 4 miliardy adres, které nabízí, mohou znít jako hodně, v moderním světě, kde má mnoho lidí více než jedno zařízení připojené k internetu, je to prostě málo.

Navzdory tomu a intenzivnímu tlaku na přechod na nástupnický protokol IPv6, který poskytuje obrovský adresní prostor, byl přechod od IPv4 poměrně složitý a pomalý. Dokonce i nyní mnoho sítí, které využívají IPv6, používá buď duální síťové zásobníky zahrnující IPv4 a v6, nebo používá IPv4 interně a převádí jej přes NAT na veřejnou adresu IPv6.