IPv4 - що це таке і з чого складається?

IPv4 - ім'я, яке нічого не говорить більшості користувачів Інтернету. Однак без цього протоколу було б неможливо користуватися Інтернетом. Важливо, що історія його розвитку показує, як технологія змінювалася протягом багатьох років. Що таке IPv4 і як він впливає на спілкування в Інтернеті? Читайте далі!

Що таке протокол IPv4?

Сьогодні майже кожен електронний пристрій має доступ до інтернету. Що б це не було (наприклад, комп'ютер, смартфон або планшет), воно має унікальний ідентифікатор. Це Інтернет-протокол (IP). Він уможливлює зв'язок між пристроями. IP-адреси також присвоюються веб-сайтам. Це дозволяє обладнанню зв'язуватися з ними та обмінюватися даними.

На практиці спілкування через IP-адреси непомітне для користувача. Однак без них було б неможливо обмінюватися повідомленнями в месенджерах, переглядати веб-сайти або завантажувати з них файли. Стандарт, який використовується пристроями та веб-сайтами, - це IPv4, тобто Інтернет-протокол версії 4. Це послідовність цифр, що зберігається в бітовій системі числення.

Мільярди адрес, створених у цій системі, мали забезпечити можливість присвоювати унікальні ідентифікатори новим сайтам і пристроям протягом десятиліть. Однак розвиток технологій та глобальної мережі призвів до того, що з часом вони стали дефіцитними. Причиною цього є тепер уже далека історія створення протоколу IPv4.

Історія IPv4

Протокол IPv4 був створений у 1980-х. Відповідальним за нього є Internet Assigned Numbers Authority (IANA), неформальна асоціація з розподілу інтернет-адрес. Членами IANA були і є видатні уми, які заклали основи сучасного Інтернету. Одним з них був Джон Постел, творець, серед іншого, структури адрес сайтів, протоколу електронної пошти (SMTP) та ієрархічної системи доменів (DNS).

І Джон Постел, як президент IANA, і інші члени асоціації не могли передбачити всього. Створення 32-бітових адрес IPv4 дозволило створити понад 4 мільярди адрес. У 1980-х роках ця кількість здавалася достатньою. Мобільних пристроїв, таких як смартфони, ще не існувало. Комп'ютер, з іншого боку, був рідкісним явищем у приватних будинках. Сам інтернет був лише в зародковому стані. Досить сказати, що перший веб-сервер був створений у 1989 році, а браузер - роком пізніше.

Попит на нові IPv4-адреси стрімко зріс у 1990-х. Щоб вони не закінчилися надто швидко, багатьом сторонам і пристроям IANA присвоїла ідентифікатори, які не використовувалися роками. Тим часом, також призначалися нові імена. Останні з них були використані в 2019 році.

Відтепер присвоюються лише старі, невикористовувані адреси. Однак і вони рано чи пізно закінчаться. Члени IANA знали, що це станеться. Тому ще наприкінці 20-го століття вони запропонували впровадити новий протокол зв'язку - IPv6. Однак, щоб зрозуміти нововведення, які він приносить, необхідно знати роботу і компоненти старого стандарту.

Компоненти протоколу IPv4

Структура IPv4-адреси 32-бітна. Адреса розділена на чотири байти. Через свою 8-бітну структуру вони називаються октетами. Кожен октет зберігається у вигляді числа від 0 до 255, тому приклад IPv4-адреси може мати вигляд 0.0.0.0., 1.2.3.4., 33.44.55.66., 444.555.666.777. і т.д. Ціле називається заголовком. Його окремі складові вказують на версію використовуваного протоколу, його відправника, одержувача тощо.

Через складність запам'ятовування довгих рядків чисел, IANA вирішила їх фрагментувати. Ось чому послідовні біти розділені крапками. Важливо, що IPv4-адреси завжди складаються лише з цифр.

Протягом багатьох років послідовні IPv4-адреси призначалися випадковим чином. Однак до 1997 року це було не так. У той час існував поділ на класи мереж IPv4. Найвищий з них - клас А - надавався мережам, що складалися з багатьох комп'ютерів. Вони, як правило, належали найбільшим корпораціям. Клас B IPv4 заголовка був присвоєний середнім мережам, а клас C - найменшим мережам. Клас D включав групові імена, тобто адреси, які дозволяли передавати дані на кілька пристроїв одночасно. На додаток до цього, існував також клас E. Він так і не став доступним для користувачів, залишившись експериментальною категорією протоколу IPv4.

Для передачі даних за цим протоколом використовується дейтаграма IPv4. Ця технологія дозволяє передавати пакети даних. За допомогою маршрутизації окремі частини пакета надходять до одержувача різними шляхами. Це дозволяє надсилати їх швидше, ніж якби вони надсилалися повністю у вигляді бітового потоку. Ця перевага не є ексклюзивною для IPv4. Вона також є особливістю IPv6. На відміну від старого стандарту, він має кілька інших переваг.

IPv4 та IPv6 - відмінності та схожість

Швидко виснажуваний запас IPv4-адрес зумовив необхідність нового методу комбінування імен. Новіший стандарт IPv6 складається не лише з цифр. Рядок також містить основні літери латинського алфавіту. Частини адреси також відокремлюються не крапкою, а двокрапкою. Приклад протоколу IPv6 може мати вигляд 1234:ab567:8901:2345:6c7d:8e90:1234:5678. Те, скільки біт має адреса IP версії 4 і скільки біт у версії 6, має колосальний вплив на кількість доступних адрес. Нова система збільшила їхній пул з 4,3 мільярдів до 340 секстильйонів.

Збільшення кількості адрес в IPv6 було б неможливим без подвоєння їхньої довжини. Кожен заголовок складається з восьми 16-бітних частин. Розширені заголовки можна спростити, видаливши рядки нулів. У протоколі IPv4 це не дозволено. Наприклад, адреса 1234:ab567:0000:0000:0000:0000:0000:0000:1234:5678 еквівалентна 1234:ab567:0:0:0:0:1234:5678.

Можна скоротити його ще більше. Якщо позбутися двох останніх нулів, то вийде 1234:ab567:0:0::1234:5678. У цьому випадку потрібен роздільник у вигляді подвійної двокрапки. Цей запис дійсний і для подальших спрощень. Так само, як і оригінальна адреса, наприклад, 1234:ab567::1234:5678. Важливо, що подвійне двокрапка може використовуватися в адресі тільки один раз.

Протокол IPv4 виявився необхідним, але недостатнім інструментом для спілкування в Інтернеті. Хоча його час минає, він, безсумнівно, став однією з віх у розвитку глобальної мережі. Його історія показує, який дивовижний шлях пройшла ця технологія, для якої кілька мільярдів адрес виявилося замало вже через 30 років.