IPv4

Протокол Интернета версии 4 (IPv4) стал движущей силой астрономического роста Интернета и развития глобальных коммуникаций. Будучи четвертой итерацией интернет-протокола (IP), IPv4 играет ключевую роль в большинстве сетевых коммуникаций. В этой статье рассматриваются фундаментальные аспекты IPv4, его структура, функции и ограничения, а также его сосуществование с более новым IPv6.

Что такое IPv4?

IPv4 - это основной протокол Интернета, служащий главной технологией, которая позволяет устройствам подключаться и общаться по сети. По сути, это технология, позволяющая вашему устройству отправлять или получать данные от других устройств в Интернете.

По своей сути IPv4 - это набор правил, определяющих порядок отправки и получения данных по сети. Он отвечает за адресацию, маршрутизацию и фрагментацию пакетов, а также работает по модели доставки по принципу best-effort.

Адресация IPv4

Одним из ключевых понятий в IPv4 является адресация. Каждое устройство в сети IPv4 имеет уникальный IP-адрес, который используется для идентификации устройства в сети. Вот что вам нужно знать об адресации IPv4:

• Структура: Адреса IPv4 состоят из 32 бит, обычно представленных в виде четырех наборов десятичных чисел, разделенных точками (например, 192.168.1.1). Каждый набор представляет собой 8 битов (октет), значения которых варьируются от 0 до 255.
• Занятия: Адреса IPv4 делятся на пять классов (A, B, C, D, E) на основе первого октета адреса. Классы A, B и C используются для одноадресных адресов, класс D - для многоадресных адресов, а класс E зарезервирован для будущих или экспериментальных целей.
• Публичные и частные адреса: Не все адреса IPv4 могут быть доступны через Интернет. Определенные диапазоны адресов зарезервированы для частных сетей, то есть они могут использоваться для локальной сети, но не подлежат маршрутизации в публичном Интернете.

Структура пакетов IPv4

Коммуникация IPv4 строится на основе пакетов, которые представляют собой фрагменты данных, передаваемых по сети. Пакет IPv4 включает в себя заголовок и полезную нагрузку. Заголовок содержит информацию о пункте назначения пакета, параметры маршрутизации и многое другое, а полезная нагрузка содержит собственно передаваемые данные.

IPv4 и NAT

Трансляция сетевых адресов (NAT) - важнейший аспект сетевого взаимодействия IPv4. NAT позволяет нескольким устройствам в частной сети совместно использовать один публичный IP-адрес. Это в первую очередь используется для экономии публичных адресов IPv4, учитывая их нехватку.

Ограничения IPv4 и появление IPv6

Наиболее заметным ограничением IPv4 является исчерпание адресного пространства. При максимальном количестве примерно в 4,3 миллиарда адресов, IPv4 не имеет достаточного количества адресов для каждого устройства, подключенного к Интернету в настоящее время, не говоря уже о будущем росте.

Исчерпание адресов привело к разработке протокола Интернета версии 6 (IPv6), предлагающего значительно большее адресное пространство. Однако переход на IPv6 происходит медленно, и IPv4 по-прежнему широко используется благодаря своей глубокой интеграции в инфраструктуру Интернета.

Заключение

Несмотря на появление IPv6, протокол IPv4 остается основополагающим протоколом в сфере интернет-коммуникаций. Его непреходящее значение является свидетельством его дизайна и функциональности, которые поддерживали расширение интернета на протяжении более четырех десятилетий. Однако в связи с продолжающимся ростом интернета и появлением устройств Интернета вещей (IoT) переход на IPv6 будет становиться все более необходимым.