Mikä on IPv4?

Kuten nimestä voi päätellä, IPv4- tai Internet-protokollan versio 4 on IP- tai Internet-protokollan neljäs versio. Tämä protokolla on yksi keskeisistä protokollista, joita käytetään Internetin ( sekä joidenkin muiden samankaltaisten verkkojen ) perustamisessa ja ylläpidossa.

IP:n alkuperäinen versio esiteltiin vuonna 1974. Kauan ennen kuin Internet, jonka tällä hetkellä tiedämme, vakiintui. Se toimi myös toisen protokollan – TCP:n – perustana. Tai Transmission Control Protocol. Toisin kuin TCP, jota päivitettiin, mutta jota ei ole muokattu merkittävästi sen suunnittelun jälkeen, IP on nähnyt useita muutoksia. IPv4 oli sen ensimmäinen suuri versio, ja se on toistaiseksi. Internetissä käytetään kuitenkin hallitsevaa protokollaa.

Mitä se tekee?

Internet-protokolla on kaikissa versioissa vastuussa lähetetyn datan pirstalemisesta ja uudelleen kokoamisesta sekä datagrammien reitittämisestä isännästä määränpäähän. Yksinkertaisesti sanottuna IPv4 hajottaa tiedot ja pakkaa ne pienempiin yksiköihin, jotka voidaan siirtää verkon kautta. Ja tekee sen sitten ennen kuin kokoat tiedot takaisin vastaanottajaa varten. "Datagrammi" on verkkopaketteja, jotka lähetetään edestakaisin. Ja jokainen niistä koostuu kahdesta osasta - otsikosta ja hyötykuormasta.

IP-otsikko sisältää tietoja lähteen ja kohde-IP-osoitteesta sekä lisämetatietoja, joita tarvitaan datagrammin siirtämiseen minne se menee. Hyötykuorma on todellista tietoa, jota kuljetetaan. Tietojen hajottaminen datagrammeiksi siirtämistä varten tehdään miljardeja kertoja päivässä. Aina kun käyttäjä käyttää Internetiä ja pyytää esimerkiksi verkkosivun lataamista.

Miksi IPv4?

Alkuperäinen vuonna 1974 luotu IP-osoite ei riittänyt tehtävään, joka edellytti sen käyttöä. Vuonna 1981 IPv4 kehitettiin parannetuksi versioksi. Juuri tämän version Yhdysvaltain puolustusministeriö hyväksyi standardiksi kaikille sotilaallisille tietokoneverkoilleen. Siten siitä tuli hetken kuluttua modernin Internetin kulmakivi.

IPv4-järjestelmän osoitteisiin käytetty muoto koostuu neljästä dataoktetista, jotka on useimmiten erotettu pisteillä. Suunnittelu on useimmille tuttu: 127.0.255.250 olisi esimerkki tällaisesta osoitteesta. On syytä huomata, että IP-osoitteet IPv4-järjestelmässä eivät ole samoja kuin verkkosivustojen URL-osoitteet – vaikka verkkosivuston sisältö välitetään IP-protokollan kautta, URL-osoitteet ja IP-osoitteet eivät ole synonyymejä. Vaikka verkkosivuston lataamiseen käytetyllä puhelimella on ainutlaatuinen IP-osoite, verkkosivustolla itsessään ei ole – riippumatta siitä, mihin tietokoneeseen tiedot on tallennettu.

Rajoitukset ja seuraava askel

IPv4:n tarkoitus on yksinomaan saada dataa paikasta A paikkaan B – se ei takaa tiedon toimitusta, eikä myöskään sitä, että tiedot toimitetaan ja kootaan oikeassa järjestyksessä ja oikeaan aikaan. Se ei myöskään voi estää päällekkäisten pakettien lähettämistä. Sellaiset asiat ovat välttämättömiä, mutta niistä huolehtivat ylemmän kerroksen siirtoprotokollat, kuten TCP. IPv4:llä on vain paras tapa toimittaa mahdollisimman paljon tietoa oikeaan paikkaan. Sen sijaan olennaisia ​​näkökohtia, kuten tietojen eheyttä, käsitellään muilla protokollilla.

IPv4:n merkittävin rajoitus on 32-bittisten osoitteiden käyttö. Alussa se ei ollut ongelma. Internet on laajentunut pisteeseen, jossa osoitetilan loppuminen on ongelma. 32-bittinen osoitejärjestelmä tarkoittaa, että mahdollisten osoitteiden kokonaismäärä on 232. Toisin sanoen vain 4294967296 osoitetta voi olla olemassa.

Näistä noin 18 miljoonaa on varattu yksityisille verkoille ja 270 miljoonaa monilähetysosoitteille – mutta joka tapauksessa Internet on nopeasti saavuttamassa pisteen, jossa tämä määrä ei enää riitä. Tämä johti seuraajaprotokollan – IPv6:n – kehittämiseen. Vuonna 2011 ensisijainen osoitevarasto oli virallisesti käytetty loppuun, joten IPv6:een siirtymiselle jäi vain pieni tila.

IPv6:ta ehdotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1998, ja se ratifioitiin Internet-standardiksi vuonna 2017, kauan sen jälkeen, kun kehittäjät alkoivat käyttää sitä 2000-luvun puolivälissä. Huolimatta parannuksesta osoiteavaruuksien suhteen ( IPv6 käyttää 128-bittisiä paketteja, yhteensä 3,4 × 1038 käytettävissä olevaa osoitetta ), IPv4 ja IPv6 eivät ole yhteentoimivia. Tämä tarkoittaa, että he eivät voi kommunikoida keskenään suoraan. Tämä tekee myös täysin IPv6:een siirtymisen monimutkaisemmaksi, ja siksi niin suuri osa Internetistä on edelleen täysin riippuvainen IPv4-järjestelmästä.

Johtopäätös

IPv4 on Internetin ja sen esiasteiden perusprotokolla ja osoitejärjestelmä. Kuten monet ikääntyvät protokollat, se osoittaa kuitenkin merkkejä vanhentuneesta suunnittelusta. Monissa protokollissa tämä on ollut turvallisuuden puute, kun taas IPv4:ssä se on skaalautuvuuden puute. Vaikka sen tarjoamat 4 miljardia osoitetta saattavat kuulostaa suurelta määrältä, se ei yksinkertaisesti riitä nykymaailmassa, jossa monilla ihmisillä on useampi kuin yksi Internetiin yhdistetty laite.

Huolimatta tästä ja voimakkaasta paineesta siirtyä seuraajaan IPv6-protokollaan, joka tarjoaa laajan osoiteavaruuden, IPv4:stä siirtyminen on ollut suhteellisen hankalaa ja hidasta. Jo nyt monet verkot, jotka käyttävät IPv6:ta, käyttävät joko kahta verkkopinoa, jotka sisältävät IPv4:n ja v6:n, tai käyttävät IPv4:ää sisäisesti ja kääntävät sen NAT:n kautta julkiseen IPv6-osoitteeseen.