Що таке IPv4?

Як випливає з назви, IPv4 або Інтернет-протокол версії 4 є четвертою версією IP або Інтернет-протоколу. Цей протокол є одним із основних протоколів, які використовуються для встановлення та підтримки Інтернету ( а також деяких інших мереж з подібною структурою ).

Початкова версія IP була представлена ​​в 1974 році. Задовго до появи Інтернету, який ми знаємо зараз. Він також послужив основою іншого протоколу – TCP. Або протокол керування передачею. На відміну від TCP, який був оновлений, але не суттєво перероблений з моменту його концепції, IP пережив кілька переглядів. IPv4 був першою його основною версією і є такою донині. Проте в Інтернеті використовується домінуючий протокол.

Що воно робить?

Інтернет-протокол у будь-якій версії відповідає за фрагментацію та повторне збирання переданих даних і маршрутизацію дейтаграм від хоста до місця призначення. Простіше кажучи, IPv4 розбиває інформацію та пакує її на менші блоки, які можна передавати через мережу. А потім робить це перед тим, як знову об’єднати дані для одержувача. «Датаграма» — це мережеві пакети, що пересилаються туди й назад. І кожен з них складається з двох розділів – заголовка та корисного навантаження.

IP-заголовок містить інформацію про IP-адресу джерела та призначення, а також додаткові метадані, необхідні для доставки дейтаграми туди, куди вона йде. Корисне навантаження — це фактичні дані, які транспортуються. Процес розбиття даних на дейтаграми для передачі виконується мільярди разів щодня. Кожен раз, коли користувач виходить в Інтернет і запитує, наприклад, завантажити веб-сторінку.

Чому IPv4?

Початкова IP-адреса, створена в 1974 році, була недостатньою для завдання, яке спочатку вимагало її використання. У 1981 році IPv4 був розроблений як вдосконалена версія. Саме цю версію Міністерство оборони США прийняло як стандарт для всіх своїх військових комп’ютерних мереж. Таким чином, незабаром він став наріжним каменем сучасного Інтернету.

Формат, який використовується для адрес у системі IPv4, складається з чотирьох октетів даних, які найчастіше розділені крапками. Дизайн знайомий більшості людей: 127.0.255.250 може бути прикладом однієї з таких адрес. Варто зазначити, що IP-адреси в системі IPv4 – це не те саме, що URL-адреси веб-сайтів. Хоча вміст веб-сайту передається через протокол IP, URL-адреси та IP-адреси не є синонімами. У той час як телефон, який використовується для завантаження веб-сайту, має унікальну IP-адресу, сам веб-сайт її не має – незалежно від того, на якому комп’ютері зберігаються дані, вона має.

Обмеження та наступний крок

Метою IPv4 є виключно передача даних від A до B – він не гарантує доставку даних і не гарантує, що інформація доставляється та збирається в правильному порядку та в потрібний час. Він також не може запобігти надсиланню дублікатів пакетів. Подібні речі необхідні, але ними займаються транспортні протоколи верхнього рівня, такі як TCP. Усе, що робить IPv4, — це застосування підходу «максимальних зусиль», щоб доставити якомога більше даних у правильне місце. Навпаки, важливі аспекти, такі як цілісність даних, обробляються іншими протоколами.

Найбільш істотним обмеженням IPv4 є використання 32-розрядних адрес. На початку його створення це не було проблемою. Інтернет розширився до точки, коли вичерпання адресного простору є проблемою. 32-розрядна система адресації означає, що загальна кількість можливих адрес становить 232. Іншими словами, може існувати лише 4294967296 адрес.

Приблизно 18 мільйонів з них зарезервовано для приватних мереж, а ще 270 мільйонів – для групових адрес, але в будь-якому випадку Інтернет швидко досягає точки, коли цієї кількості стає недостатньо. Це спонукало до розробки наступного протоколу – IPv6. У 2011 році первинний пул адрес був формально вичерпаний, залишивши лише крихітний простір для переходу на IPv6.

IPv6 вперше був запропонований у 1998 році та ратифікований як стандарт Інтернету в 2017 році, через багато часу після того, як його почали використовувати розробники в середині 2000-х років. Незважаючи на покращення адресних просторів ( IPv6 використовує 128-бітні пакети, що становить 3,4×1038 доступних адрес ), IPv4 та IPv6 не сумісні. Це означає, що вони не можуть спілкуватися один з одним напряму. Це також ускладнює повний перехід на IPv6 і тому велика частина Інтернету все ще повністю залежить від системи IPv4.

Висновок

IPv4 є основоположним протоколом і схемою адресації Інтернету та його попередників. Однак, як і багато інших протоколів старіння, він має ознаки застарілого дизайну. Хоча для багатьох протоколів це було недостатньо безпеки, для IPv4 це брак масштабованості. Хоча 4 мільярди адрес, які він пропонує, можуть здатися чималими, у сучасному світі, де багато людей мають більше одного підключеного до Інтернету пристрою, цього просто недостатньо.

Незважаючи на це та сильний тиск щодо переходу на наступний протокол IPv6, який забезпечує величезний адресний простір, перехід від IPv4 був відносно складним і повільним. Навіть зараз багато мереж, які використовують IPv6, або використовують подвійні мережеві стеки, що включають IPv4 і v6, або використовують IPv4 всередині та перетворюють його через NAT на публічну адресу IPv6.