Kas ir IPv4?

Kā norāda nosaukums, IPv4 jeb interneta protokola 4. versija ir IP jeb interneta protokola ceturtā versija. Šis protokols ir viens no galvenajiem protokoliem, ko izmanto interneta ( kā arī dažu citu līdzīgi strukturētu tīklu ) izveidošanai un uzturēšanai.

Sākotnējā IP versija tika ieviesta 1974. gadā. Ilgi pirms mums zināmā interneta izveidošanās. Tas kalpoja arī par pamatu citam protokolam - TCP. Vai pārraides kontroles protokols. Atšķirībā no TCP, kas tika atjaunināts, bet nav būtiski pārveidots kopš tās izveides, IP ir veiktas vairākas pārskatīšanas. IPv4 bija tā pirmā lielākā versija, un tā ir līdz šim. Tomēr dominējošais protokols tiek izmantots internetā.

Ko tas dara?

Interneta protokols jebkurā versijā ir atbildīgs par pārsūtīto datu sadrumstalošanu un atkārtotu apkopošanu un datu diagrammu maršrutēšanu no resursdatora uz galamērķi. Vienkāršāk sakot, IPv4 sadala informāciju un iesaiņo to mazākās vienībās, kuras var pārsūtīt, izmantojot tīklu. Un pēc tam izdariet to pirms datu salikšanas atpakaļ adresātam. “Datagramma” ir tīkla paketes, kas tiek sūtītas uz priekšu un atpakaļ. Un katra no tām sastāv no divām sadaļām – galvenes un kravas.

IP galvenē ir informācija par avota un galamērķa IP adresi, kā arī papildu metadati, kas nepieciešami, lai datagramma nonāktu tur, kur tā nonāk. Lietderīgā krava ir faktiskie dati, kas tiek transportēti. Datu sadalīšana datu diagrammās pārsūtīšanai tiek veikta miljardiem reižu dienā. Piemēram, katru reizi, kad lietotājs piekļūst internetam un pieprasa ielādēt tīmekļa lapu.

Kāpēc IPv4?

Sākotnējais IP, kas tika izveidots 1974. gadā, nebija pietiekams uzdevumam, kuram vispirms vajadzēja to izmantot. 1981. gadā IPv4 tika izstrādāta kā uzlabota versija. Tieši šo versiju ASV Aizsardzības ministrija pieņēma kā standartu visiem militārajiem datortīkliem. Tādējādi neilgi pēc tam tas kļuva par mūsdienu interneta stūrakmeni.

Adrešu formāts IPv4 sistēmā sastāv no četriem datu oktetiem, kas visbiežāk ir atdalīti ar punktiem. Dizains ir pazīstams lielākajai daļai cilvēku: 127.0.255.250 būtu vienas šādas adreses piemērs. Ir vērts atzīmēt, ka IP adreses IPv4 sistēmā nav tas pats, kas vietņu URL — lai gan vietnes saturs tiek pārsūtīts, izmantojot IP protokolu, URL un IP adreses nav sinonīmi. Tālrunim, ko izmanto vietnes ielādei, ir unikāla IP adrese, taču pašai vietnei tādas nav — neatkarīgi no tā, kurā datorā dati tiek glabāti.

Ierobežojumi un nākamais solis

IPv4 mērķis ir tikai iegūt datus no A uz B — tas negarantē datu piegādi, kā arī nenodrošina, lai informācija tiktu piegādāta un apkopota pareizā secībā un laikā. Tas arī nevar novērst pakešu dublikātu nosūtīšanu. Šādas lietas ir nepieciešamas, taču par tām rūpējas augšējā slāņa transporta protokoli, piemēram, TCP. Viss, ko dara IPv4, ir izmantot “labākā piepūles” pieeju, lai pēc iespējas vairāk datu piegādātu pareizajā vietā. Turpretim tādus būtiskus aspektus kā datu integritāte apstrādā citi protokoli.

IPv4 būtiskākais ierobežojums ir 32 bitu adrešu izmantošana. Sākumā tā nebija problēma. Internets ir paplašinājies līdz vietai, kur adrešu telpas izsmelšana ir problēma. 32 bitu adresācijas sistēma nozīmē, ka kopējais iespējamo adrešu skaits ir 232. Citiem vārdiem sakot, var pastāvēt tikai 4294967296 adreses.

Apmēram 18 miljoni no tiem ir rezervēti privātajiem tīkliem un vēl 270 miljoni multiraides adresēm, taču internets strauji sasniedz punktu, kad ar šo skaitu vairs nepietiek. Tas pamudināja izstrādāt turpmāko protokolu - IPv6. 2011. gadā primārā adrešu kopa formāli tika izsmelta, atstājot tikai niecīgu vietu pārejai uz IPv6.

IPv6 pirmo reizi tika ierosināts 1998. gadā un ratificēts kā interneta standarts 2017. gadā, ilgi pēc tam, kad izstrādātāji to sāka lietot 2000. gadu vidū. Neskatoties uz uzlabojumiem attiecībā uz adrešu telpām ( IPv6 izmanto 128 bitu paketes, kopā 3,4 × 1038 pieejamās adreses ), IPv4 un IPv6 nav sadarbspējīgi. Tas nozīmē, ka viņi nevar tieši sazināties viens ar otru. Tas arī padara sarežģītāku pilnīgu pāreju uz IPv6, un tāpēc tik liela daļa interneta joprojām ir pilnībā atkarīga no IPv4 sistēmas.

Secinājums

IPv4 ir interneta un tā priekšteču pamata protokols un adresācijas shēma. Tomēr, tāpat kā daudzi novecojoši protokoli, tas parāda novecojuša dizaina pazīmes. Lai gan daudziem protokoliem tas ir bijis drošības trūkums, IPv4 tas ir mērogojamības trūkums. Lai gan 4 miljardi adrešu, ko tas piedāvā, var šķist daudz, mūsdienu pasaulē, kur daudziem cilvēkiem ir vairāk nekā viena internetam pievienota ierīce, ar to vienkārši nepietiek.

Neskatoties uz to un intensīvo spiedienu pāriet uz pēcteci IPv6 protokolu, kas nodrošina plašu adrešu telpu, pāreja no IPv4 ir bijusi salīdzinoši sarežģīta un lēna. Pat tagad daudzi tīkli, kas izmanto IPv6, vai nu izmanto divus tīkla stekus, kas ietver IPv4 un v6, vai izmanto IPv4 iekšēji un pārvērš to, izmantojot NAT, uz IPv6 publisko adresi.