Що таке IPv4?

Оригінальна версія Internet Protocol була вперше розгорнута в 1983 році в ARPANET, тобто Internet Protocol версії 4 (IPv4). IPv4 - четверта версія IP-адреси з обмеженням 4 мільярди IP-адрес. IPv4-адреса виражається у 32-бітному цілому значенні та записується у крапково-десяткові позначення, що складається з чотирьох груп октетів восьми значущих адрес, виражених незалежно у десяткових нотах. і розлучається крапками. Діапазони можуть бути від 0 до 255.

Приклад: IP-адреса 105.249.119.16 представляє 32-розрядне десяткове число, а в двійковій - 01101001.11111001.01110111.00010000.

Він використовується в мережах пакетних комутацій для безперебійної роботи в мережі.
Він має стандартизований формат для передачі інформації з одного пристрою на інший, який підключений через Інтернет.
Ідентифікація надається для кожного пристрою, який з'єднаний між мережами.
Існують методи конфігурації для кожного пристрою, і вони також залежать від типів мережі.
IPv4 визначено у 32-бітових (4 байтних) адресах, і він використовує 3 класи: A, B, C.
Клас А використовується для великих мереж. Він використовує 8 біт для роботи в мережі та 24 біти для хостингу.
Клас В використовується для середніх мереж. Він використовує 16 біт для роботи в мережі та 16 біт для хостингу.
Клас С використовується для менших мереж. Він використовує 24 біт для роботи в мережі та 8 біт для хостингу.
Крім того, клас D використовується для багатоадресної передачі, а клас E - для експериментальних цілей.

1. IP адреси: Адреса Інтернет-протоколу (IP-адреса) - це числова мітка, призначена пристрою, підключеному до мережі, який використовує Інтернет-протокол для зв'язку. Інтернет-шар передає IP-адресу наступної хоп-адреси мережевому рівню. Ця адреса обмежена фізичною адресою і формується новий кадр. Решта вихідного кадру інкапсульована в новий кадр перед тим, як надсилатись по каналу зв'язку. Мережевий рівень виступає основою моделі OSI і керує найкращим логічним шляхом для передачі даних між вузлами.

"Як правило, він складається з бінарних значень і керує маршрутизацією всіх даних через Інтернет".

IP-адреса має 2 основні функції,

Ідентифікація хоста / мережевого інтерфейсу
адресація місцезнаходження

2. IANA: IANA (Internet Assigned Numbers Authority) та 5 RIR (регіональні Інтернет-реєстри) управляють простором IP-адрес. Вони відповідають за визначені території за віднесення до місцевих Інтернет-реєстрів, таких як Інтернет-провайдери та інші кінцеві користувачі. І такі призначення можуть бути статичними або динамічними в основі, залежно від мережевих практик та функцій програмного забезпечення.

Заголовок дейтаграми IPv4

Далі наведено схематичне пояснення заголовка дейтаграми:

Давайте побачимо заголовок дейтаграми ipv4 у табличному форматі нижче:

Версія	Це 4-бітове поле, і воно говорить про версію IP, яку ми використовуємо.
HLen	Це дає довжину заголовка. Мінімальна довжина заголовка повинна становити 20 байт, оскільки максимальний розмір заголовка у 4 біти дорівнює 15. Якщо ми будемо використовувати поле параметрів, максимальною довжиною заголовка буде 60 байт (20 + 40).
Тип послуги	Перші 3 біти вказують на пріоритет, а наступні 4 біти вказують на тип послуги, а останні біти не використовуються. 4 біти послуг визначають затримку, пропускну здатність, надійність, вартість.
Загальна довжина	Поле загальної довжини визначає загальну довжину дейтаграми, включаючи заголовок. загальна довжина може бути обчислена як довжина даних + довжина заголовка або довжина даних = загальна довжина - довжина заголовка 16 біт
Ідентифікація (ідентифікатор фрагмента)	Оскільки IPv4 - послуга дейтаграми, ці біти допомагають однозначно ідентифікувати, коли фрагментація закінчується на пакети дейтаграм.
Прапори	Прапор вказує на фрагментацію за допомогою ідентифікаційного поля, в основному вказує, чи може бути фрагментований чи поточний - остаточним.
Зсув фрагмента	Положення сусіда кожного фрагмента вимірюється від початку вихідних даних одиницями у 8 байт.
Час жити	Це допомагає неправильно керувати транзакціями дейтаграм. Він вимірює кількість файлів no.of.routers, через які може пройти дейтаграма. Він перевіряє, зменшуючи значення до 1, поки не досягає 0. Даніграма відміняється, коли вона досягає нуля.
Протокол	IPv4 містить дані з різних протоколів. Це поле допомагає мережевому шару зрозуміти, які дані належать до якого протоколу.
Заголовок контрольної суми	Це поле використовується для виявлення помилок у пакетах чи повідомленнях.
IP-адреса джерела	32-розрядна адреса хоста, що відправляє.
Ip адреса призначення	32-розрядна адреса приймаючого хоста.
Параметри	Кожна датаграма не вказує поле опцій. Саме перелік специфікацій містить обмеження безпеки, маршрутизацію тощо.

Обмеження IPv4

Нестача адресного простору: адресний простір швидко вичерпується, оскільки кількість пристроїв, підключених до Інтернету, швидко зростає.
Слабка розширюваність протоколу: недостатній розмір заголовка IPv4, не вміщує необхідні додаткові параметри no.of.
Проблема з обмеженням безпеки для комунікацій: Інформація не має обмеженого доступу, який розміщується в мережі. Спочатку розроблений для ізольованих військових мереж. Потім адаптували до мережі громадської освіти та досліджень.
Відсутність якісної підтримки в сервісі: затримка пропускної здатності інформації та певних мереж не підтримує цю причину.
Географічні обмеження: Оскільки він створений у США, він передбачає розповсюдження IP-адреси, і майже 50% зарезервовано для Сполучених Штатів.

Переваги IPv4

1. Надійна безпека: Цей пакет адрес має шифрування даних для підтримання конфіденційності та безпеки під час комунікації із загальнодоступними засобами масової інформації.

2. Великі завдання щодо маршрутизації:

Велика кількість функціональних маршрутизаторів робить це Інтернет-ланкою, і, таким чином, він має життєво важливу мережу.
Інфраструктура залежить від ієрархічної та плоскої маршрутизації.
Також стає легко підключати кілька пристроїв у великій мережі без NAT.

3. Відеобібліотеки та конференції: Збільшення кількості користувачів Інтернету сповільнює онлайн-передачу даних. Ця модель зв'язку забезпечує якісне обслуговування та ефективну передачу даних. Послуги TCP & UDP використовуються в більшості випадків; незважаючи на обмежений функціонал, адреси IPv4 переосмислюються і дозволяє шифрувати дані.

4. Гнучкість: маршрутизація IPv4 є більш масштабованою та ефективною, оскільки адресація об'єднуєсь. Зокрема, добре працює для передачі даних та передачі даних між мережами в організації.

Використання IPv4

Розподіл адрес встановлено у 5 RIR з його IP-адресами,

Африканський мережевий інформаційний центр (AFRINIC): Обслуговується в Африці та частинах Індійського океану.
Американський реєстр Інтернет-номерів (ARIN): Обслуговується також у Канаді, частинах Карибського басейну та США, на північноатлантичних островах.
Азіатсько-Тихоокеанський мережевий інформаційний центр (APNIC): Обслуговує більшу частину Азії та Океанії.
Інформаційний центр мереж Латинської Америки та Карибського басейну (LACNIC): обслуговується в Латинській Америці та частинах Карибського басейну.
Центр координації мереж IP Europeens Reseaux (RIPE NCC): Служить у Європі, Центральній Азії та на Близькому Сході.

Ці регіони відповідають за розподіл IP-адреси операторам та користувачам Інтернету в цьому регіоні.

RIR вичерпалися в no.of.IPv4, через брак розподілу IP-адрес. Щоб протистояти дефіциту IP-адрес та розширити використання адрес у спілкуванні для ефективного доступу, було створено IPv6. У зв'язку з виснаженням в IPv4, IPv6 був створений з розширеним дизайном інфраструктури та можливістю керувати корисним навантаженням.