Mis on IPv4?

Nagu nimigi viitab, on IPv4 ehk Interneti-protokolli versioon 4 IP ehk Interneti-protokolli neljas versioon. See protokoll on üks põhiprotokolle, mida kasutatakse Interneti ( nagu ka mõne muu sarnase struktuuriga võrkude ) loomisel ja hooldamisel.

IP esialgne versioon võeti kasutusele 1974. aastal. Ammu enne seda, kui Internet, mida me praegu teame, tekkis. See oli ka teise protokolli – TCP – aluseks. Või ülekande juhtimisprotokoll. Erinevalt TCP-st, mida uuendati, kuid mida ei ole selle loomisest alates oluliselt ümber töödeldud, on IP-d läbi viidud mitmeid muudatusi. IPv4 oli selle esimene suurem versioon ja on seda siiani. Siiski kasutatakse Internetis domineerivat protokolli.

Mida see teeb?

Interneti-protokoll vastutab mis tahes versioonis edastatud andmete killustamise ja uuesti kokkupanemise ning datagrammide marsruutimise eest hostist sihtkohta. Lihtsamalt öeldes jagab IPv4 teabe ja pakendab selle väiksemateks üksusteks, mida saab võrgu kaudu edastada. Ja siis teeb seda enne andmete saaja jaoks uuesti kokku panemist. "Datagram" on edasi-tagasi saadetud võrgupaketid. Ja igaüks neist koosneb kahest osast – päisest ja kasulikust koormusest.

IP-päis sisaldab teavet lähte- ja sihtkoha IP-aadressi kohta ning täiendavaid metaandmeid, mis on vajalikud datagrammi viimiseks sinna, kuhu see läheb. Kasulik koormus on tegelikud andmed, mida transporditakse. Andmete jaotamine datagrammideks edastamiseks toimub miljardeid kordi päevas. Iga kord, kui kasutaja siseneb Internetti ja taotleb näiteks veebilehe laadimist.

Miks IPv4?

1974. aastal loodud algsest IP-st ei piisanud ülesande jaoks, mis esmalt selle kasutamist nõudis. 1981. aastal töötati välja IPv4 täiustatud versioonina. Just selle versiooni võttis USA kaitseministeerium oma sõjaväe arvutivõrkude standardiks. Seega sai sellest peagi moodsa Interneti nurgakivi.

IPv4-süsteemis aadresside jaoks kasutatav vorming koosneb neljast andmeoktetist, mis on enamasti eraldatud punktidega. Disain on enamikule tuttav: 127.0.255.250 oleks näiteks üks selline aadress. Väärib märkimist, et IPv4 süsteemi IP-aadressid ei ole samad, mis veebisaidi URL-id – kuigi veebisaidi sisu edastatakse IP-protokolli kaudu, ei ole URL-id ja IP-aadressid sünonüümid. Kui veebisaidi laadimiseks kasutataval telefonil on kordumatu IP-aadress, siis veebisaidil endal seda pole – olenemata sellest, millisesse arvutisse andmed salvestatakse, on see siiski olemas.

Piirangud ja järgmine samm

IPv4 eesmärk on eranditult andmete jõudmine punktist A punkti B – see ei garanteeri andmete edastamist ega ka seda, et teave edastatakse ja komplekteeritakse õiges järjekorras ja õigel ajal. Samuti ei saa see takistada topeltpakettide saatmist. Sellised asjad on vajalikud, kuid nende eest hoolitsevad ülemise kihi transpordiprotokollid, näiteks TCP. Kõik, mida IPv4 teeb, on kasutada parimat lähenemist, et võimalikult palju andmeid õigesse asukohta toimetada. Seevastu olulisi aspekte, nagu andmete terviklikkus, käsitletakse teiste protokollidega.

IPv4 kõige olulisem piirang on 32-bitiste aadresside kasutamine. Alguses polnud see probleem. Internet on laienenud punktini, kus probleemiks on aadressiruumi ammendumine. 32-bitine aadressisüsteem tähendab, et võimalike aadresside koguarv on 232. Teisisõnu saab eksisteerida ainult 4294967296 aadressi.

Umbes 18 miljonit neist on reserveeritud privaatvõrkudele ja veel 270 miljonit multisaadete aadressidele – kuid igal juhul jõuab Internet kiiresti punkti, kus sellest arvust enam ei piisa. See ajendas välja töötama järglasprotokolli – IPv6. 2011. aastal oli esmane aadresside kogum ametlikult ammendatud, jättes IPv6-le üleminekuks vaid väikese ruumi.

IPv6 pakuti esmakordselt 1998. aastal ja ratifitseeriti Interneti-standardina 2017. aastal, kaua pärast seda, kui arendajad hakkasid seda kasutama 2000. aastate keskel. Vaatamata sellele, et aadressiruumid on paranenud ( IPv6 kasutab 128-bitisi pakette, kokku 3,4 × 1038 saadaolevat aadressi ), ei ole IPv4 ja IPv6 koostalitlusvõimelised. See tähendab, et nad ei saa üksteisega otse suhelda. See muudab ka täieliku IPv6-le ülemineku keerulisemaks ja seetõttu sõltub nii suur osa Internetist endiselt täielikult IPv4 süsteemist.

Järeldus

IPv4 on Interneti ja selle eelkäijate alusprotokoll ja adresseerimisskeem. Nagu paljud vananevad protokollid, näitab see aga aegunud disaini märke. Kui paljude protokollide puhul on see olnud turvalisuse puudumine, siis IPv4 puhul on see skaleeritavuse puudumine. Kuigi selle pakutav 4 miljardit aadressi võib tunduda palju, siis tänapäeva maailmas, kus paljudel inimestel on rohkem kui üks Interneti-ühendusega seade, sellest lihtsalt ei piisa.

Vaatamata sellele ja intensiivsele survele minna üle järglasele IPv6-protokollile, mis pakub tohutut aadressiruumi, on IPv4-st loobumine olnud suhteliselt keeruline ja aeglane. Isegi praegu kasutavad paljud IPv6-d kasutavad võrgud kas IPv4 ja v6 kahte võrgupinu või kasutavad IPv4 sisemiselt ja tõlgivad selle NAT-i kaudu IPv6 avalikuks aadressiks.