Що таке IPv4?

IPv4 був стандартною схемою адресації в Інтернеті з моменту розгортання першої версії в мережі ARPANET в 1983 році. Наступник IPv4, IPv6 був стандартизований у 2017 році, але все ще стикається з повільним впровадженням, незважаючи на те, що чернеткові версії були загальнодоступними з 1998 року. Перехід на IPv6 вважається терміновим. оскільки доступний адресний простір IPv4 вичерпано.

IPv4 дизайн

IPv4 використовує 32-розрядний адресний простір, що дозволяє в цілому 2^32 IP-адреси, тобто 4 294 967 296 можливих унікальних адрес.

Адреси IPv4 зазвичай відображаються у вигляді чотирьох пунктів, які складаються з чотирьох двійкових октетів у десятковому форматі, кожен із яких розділяється крапкою. Наприклад, 172.67.69.195 – це 10101100.01000011.01000101.11000011 у двійковому форматі. Завдяки такому дизайну кожен октет може бути лише від 0 до 255.

Вичерпання адреси IPv4

На початку структура мереж в IPv4 була поділена на класи, насамперед A, B і C. Мережа класу A використовувала перший октет для визначення мережі, а всі інші біти призначалися хостам, це дозволяє створити 128 можливих мереж, кожен із понад 16 мільйонами хостів. Мережа класу B використовувала перші два октети як мережеву адресу, а останні два — як адреси хостів, дозволяючи створити понад 16 тисяч мереж із понад 65 тисячами хостів. Нарешті, мережі класу C використовували перші три октети для мережевої адреси та останній октет для адрес хостів, що дозволило створити понад 2 мільйони мереж до 256 хостів.

Спочатку, якщо компанія вимагала IP-адреси, вона могла запросити мережу класу C у регіонального постачальника, якщо їм не потрібен був весь цей простір, вони все одно отримували його, якщо їм потрібно було більше, вони отримували мережу класу B. Декільком компаніям навіть присвоїли мережі класу А, зокрема Apple, Ford, Поштову службу США, AT&T та Comcast. Міністерству оборони США присвоєно 13 мереж класу А.

Згодом було визначено, що такий підхід швидко призведе до того, що адресна схема вичерпає адреси, які потрібно призначити. Була створена нова процедура під назвою CIDR, або безкласова міждоменна маршрутизація, яка дозволяла виділяти блоки IP-адрес довільного розміру. Це запобігло остаточному вичерпанню адресного пулу.

Іншим інструментом для зменшення використання IP-адрес було визначення приватних діапазонів IP-адрес, які можна було використовувати всередині, але не можна було використовувати в Інтернеті. Цей підхід дозволив усім внутрішнім мережам використовувати однакові схеми адресації лише з невеликою жертвою корисного адресного простору. Найпоширенішим діапазоном приватної мережі, ймовірно, є та, яка є у вашій домашній мережі. Починається з 192.168.0.0 і йде до 192.168.255.255.

Ця техніка означала, що інтернет-шлюз, такий як ваш домашній маршрутизатор, тепер є єдиним пристроєм у вашій мережі з загальнодоступною IP-адресою. Ваш маршрутизатор перекладає весь вхідний трафік і визначає, на який хост він має бути надісланий у вашій мережі за допомогою двох процесів, які називаються NAT і PAT. NAT — це трансляція мережевої адреси, а PAT — трансляція адреси порту. У поєднанні вони використовуються маршрутизатором, щоб дозволити вашим пристроям відкривати служби в Інтернеті, не маючи безпосередньо публічної IP-адреси.

Незважаючи на всі можливі спроби запобігти вичерпанню адрес IPv4, усі регіональні реєстратори вичерпали свій запас нерозподілених адрес IPv4, а остання нерозподілена адреса була виділена 25 листопада 2019 року. Усі 4 294 967 296 IP-адрес призначено. Регіональні реєстратори можуть лише перерозподіляти IP-адреси, які їм повертаються. Перехід на IPv6 зараз є критичним для того, щоб кожен пристрій, якому потрібна адреса, міг отримати її. IPv6 використовує набагато довшу схему адресації, що забезпечує по суті невичерпний запас IP-адрес.