IPv4

Protokół internetowy w wersji 4 (IPv4) stał się siłą napędową astronomicznego rozwoju Internetu i postępu globalnej komunikacji. Jako czwarta wersja protokołu internetowego (IP), IPv4 odgrywa kluczową rolę w większości komunikacji sieciowej. W tym artykule omówiono podstawowe aspekty protokołu IPv4, jego strukturę, funkcje i ograniczenia oraz jego współistnienie z nowszym protokołem IPv6.

Co to jest IPv4?

IPv4 to podstawowy protokół internetowy, stanowiący główną technologię umożliwiającą urządzeniom łączenie się i komunikację w sieci. Zasadniczo jest to technologia, która umożliwia Twojemu urządzeniu wysyłanie i odbieranie danych do lub z innych urządzeń w Internecie.

W istocie protokół IPv4 to zbiór reguł definiujących sposób wysyłania i odbierania danych w sieci. Odpowiada za adresowanie, routing i fragmentację pakietów oraz działa w oparciu o model dostarczania typu best-effort.

Adresowanie IPv4

Jednym z kluczowych pojęć w IPv4 jest adresowanie. Każde urządzenie w sieci IPv4 ma unikalny adres IP, który służy do identyfikacji urządzenia w sieci. Oto, co musisz wiedzieć o adresowaniu IPv4:

• Struktura: Adresy IPv4 składają się z 32 bitów, zwykle reprezentowanych jako cztery zestawy liczb dziesiętnych oddzielonych kropkami (np. 192.168.1.1). Każdy zestaw reprezentuje 8 bitów (oktet) o wartościach z zakresu od 0 do 255.
• Zajęcia: Adresy IPv4 są podzielone na pięć klas (A, B, C, D, E) w oparciu o pierwszy oktet adresu. Klasy A, B i C są używane w przypadku adresów emisji pojedynczej, klasa D jest używana w przypadku adresów multiemisji, a klasa E jest zarezerwowana do celów przyszłych lub eksperymentalnych.
• Adresy publiczne i prywatne: Nie do wszystkich adresów IPv4 można uzyskać dostęp przez Internet. Niektóre zakresy adresów są zarezerwowane dla sieci prywatnych, co oznacza, że można ich używać w sieciach lokalnych, ale nie można ich routować w publicznym Internecie.

Struktura pakietów IPv4

Komunikacja IPv4 opiera się na pakietach, czyli fragmentach danych przesyłanych przez sieć. Pakiet IPv4 zawiera nagłówek i ładunek. Nagłówek zawiera informacje o miejscu docelowym pakietu, opcjach routingu i nie tylko, natomiast ładunek zawiera faktyczne przesyłane dane.

IPv4 i NAT

Translacja adresów sieciowych (NAT) jest kluczowym aspektem sieci IPv4. NAT umożliwia wielu urządzeniom w sieci prywatnej współdzielenie jednego publicznego adresu IP. Służy to przede wszystkim do oszczędzania publicznych adresów IPv4, biorąc pod uwagę ich niedobór.

Ograniczenia protokołu IPv4 i pojawienie się protokołu IPv6

Najbardziej zauważalnym ograniczeniem protokołu IPv4 jest wyczerpanie przestrzeni adresowej. Przy maksymalnej liczbie około 4,3 miliarda adresów protokół IPv4 nie zapewnia wystarczającej liczby adresów dla każdego urządzenia aktualnie podłączonego do Internetu, nie mówiąc już o przyszłym rozwoju.

To wyczerpanie adresów doprowadziło do opracowania protokołu internetowego w wersji 6 (IPv6), oferującego znacznie większą przestrzeń adresową. Jednak przejście na protokół IPv6 było powolne, a protokół IPv4 jest nadal szeroko stosowany ze względu na jego głęboką integrację z infrastrukturą internetową.

Wnioski

Pomimo pojawienia się protokołu IPv6, IPv4 pozostaje podstawowym protokołem w dziedzinie komunikacji internetowej. Jego trwałe znaczenie jest świadectwem jego projektu i funkcjonalności, które wspierają rozwój Internetu od ponad czterdziestu lat. Jednak wraz z ciągłym rozwojem Internetu i wzrostem liczby urządzeń Internetu rzeczy (IoT), przejście na protokół IPv6 będzie coraz bardziej istotne.