Co to jest adres IPv4?

przez

IPv4 to pierwsza wersja protokołu internetowego uruchomiona przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych w ramach sieci ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). Jest w stanie generować miliardy adresów IP, co jest jedną z głównych cech protokołu IPv4. Odkąd IPv4 został uruchomiony w 1983 roku, jesteśmy na skraju wyczerpania adresów IP wraz z pojawieniem się większej liczby urządzeń IoT. W tym artykule wraz z poznaniem, czym jest adres IPv4, przeczytasz również o zaletach i wadach IPv4.

Co to jest adres IPv4?

IPv4 to pierwsza wersja protokołu internetowego. Używa 32-bitowej przestrzeni adresowej, która jest najczęściej używanym adresem IP. Ten 32-bitowy adres jest zapisany jako cztery liczby oddzielone przecinkiem. Każdy zestaw liczb nazywa się oktetem. Liczby w każdym oktecie mieszczą się w zakresie od 0 do 255. IPv4 jest w stanie utworzyć 4,3 miliarda unikalnych adresów IP. Przykład tego, co jest IPv4 adres to 234.123.42.65. W dalszej części artykułu zobaczymy również, jak przekonwertować adres IPv4 na kod binarny za pomocą metody konwertera IPv4 na binarny.

Części IPv4

Adres IP składa się z trzech części:

  • Sieć: Ta część adresu IP identyfikuje sieć, do której należy adres IP. Lewa strona adresu IP nazywana jest częścią sieci.

  • Host: Część adresu IP dotycząca hosta zwykle różni się od siebie, aby jednoznacznie identyfikować urządzenie w Internecie. Jednak część sieciowa jest podobna dla każdego hosta w sieci.

Na przykład części Network i Host tego adresu IP (234.123.42.65) to:

234
123
42
65
Część sieciowa
Część hosta

  • Numer podsieci: Jest to opcjonalna część adresu IP. Jest to podział adresu IP na wiele mniejszych segmentów. Pomaga łączyć sieci i zmniejsza ruch.

Konwersja adresów IPv4 na kod binarny

Chociaż używamy IPv4 jako 32-bitowego adresu numerycznego, komputery i sieci pracują z językiem binarnym. Rozumiemy, jak adres IP jest konwertowany na język binarny przy użyciu metody konwertera IPv4 na binarny. Jak czytaliśmy wcześniej o tym, czym jest oktet, bity w każdym oktecie są oznaczone liczbą. Zobaczymy teraz, jak używać 8-bitowego wykresu oktetowego. Składa się z liczby, która reprezentuje wartość każdego bitu.

Jest to adres IP: 234.123.42.65, który przekonwertujemy na język binarny za pomocą wykresu oktetowego. Każdy bit w oktecie jest reprezentowany jako 1 lub 0. Pierwszy oktet składa się z liczby 234. Teraz musimy dowiedzieć się, jakie liczby z tabeli oktetowej dają 234. Liczby, które sumują się do 234, to 128+ 64+32+8+2. Podobnie wszystkie liczby, które się sumują, są reprezentowane przez 1, podczas gdy pozostałe liczby są reprezentowane przez 0.

128
64
32
16
8
4
2
1
1
1
1
0
1
0
1
0

Tak więc liczba binarna dla 234 jest równa 11101010. Podobnie proces ten jest przeprowadzany ze wszystkimi oktetami.

128
64
32
16
8
4
2
1
123
0
1
1
1
1
0
1
1
42
0
0
1
0
1
0
1
0
65
0
1
0
0
0
0
0
1

Dlatego język binarny dla adresu IP 234.123.42.65 to 11101010.01111011.00101010.01000001

Model IPv4–OSI

Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna podała model systemów komunikacyjnych OSI. OSI to skrót od Open System Interconnection. Model ten składa się z warstw, które wyjaśniają, w jaki sposób system powinien komunikować się z innym przy użyciu innego protokołu. Każda warstwa odgrywa kluczową rolę w systemie komunikacji. Model OSI składa się z następujących warstw:

  • Aplikacja (Warstwa 7): Warstwa aplikacji jest najbliższa użytkownikowi. Podstawową funkcją warstwy jest odbieranie i wyświetlanie danych od i do użytkowników. Ta warstwa pomaga nawiązać komunikację poprzez niższe poziomy z aplikacją po drugiej stronie. Na przykład TelNet i FTP.

  • Prezentacja (Warstwa 6): Warstwa prezentacji jest przeznaczona do przetwarzania. Część przetwarzająca obejmuje konwersję danych z formatu aplikacji na format sieciowy lub z formatu sieciowego na format aplikacji. Na przykład szyfrowanie i deszyfrowanie danych.

  • Sesja (Warstwa 5): Warstwa sesji wchodzi w grę, gdy dwa komputery muszą się komunikować. Sesje te są tworzone w przypadku, gdy wymagana jest odpowiedź użytkownika. Ta warstwa jest odpowiedzialna za konfigurację, koordynację i wygaśnięcie sesji. Na przykład weryfikacja hasła.

  • Transport (warstwa 4): Warstwa transportu zapewnia wszystkie aspekty transmisji danych z jednej sieci do drugiej, w tym ilość, prędkość i miejsce docelowe danych. W tej warstwie działają protokoły TCP/IP i UDP. Odbiera dane z powyższych warstw, dzieli je na mniejsze porcje zwane segmentami, a następnie dostarcza je do warstwy sieci.

  • Sieć (warstwa 3): Warstwa sieci jest odpowiedzialna za kierowanie pakietów danych lub segmentów do ich miejsca docelowego. Mówiąc konkretnie, ta warstwa skutecznie wybiera właściwą ścieżkę, aby dotrzeć do właściwego miejsca.

  • Łącze danych (warstwa 2): Warstwa łącza danych odpowiada za przesyłanie danych źródłowych z pierwszej warstwy, czyli warstwy fizycznej, do wyżej wymienionych warstw. Ta warstwa odpowiada również za naprawę błędów, które pojawiają się podczas transferu.

  • Fizyczna (Warstwa 1): Warstwa fizyczna to ostatnia warstwa modelu OSI. Warstwa ta obejmuje strukturę komunikacji i komponenty sprzętowe, takie jak typ i długość kabla, układ pinów, napięcie itp.

Struktura pakietów IPv4

Pakiet IPv4 składa się z dwóch części: nagłówka i danych. Może pomieścić 65 535 bajtów. Długość nagłówka IP wynosi od 20 do 60 bajtów. Nagłówek zawiera adres hosta i adres docelowy, a także inne pola informacji, które pomagają pakietowi danych dotrzeć do miejsca docelowego.

Nagłówek pakietu IPv4

Nagłówek pakietu IPv4 zawiera 13 obowiązkowych pól. Rozumiemy ich i ich role:

  • Wersja: Jest to 4-bitowe pole nagłówka. Podaje informacje o aktualnej wersji używanego adresu IP.

  • Długość nagłówka internetowego (IHL): Jest to długość całego nagłówka IP.

  • Typ usługi: To pole zawiera informacje o sekwencji pakietów w transmisji.

  • Całkowita długość: To pole określa całkowitą długość nagłówka IP. Minimalny rozmiar tego pola to 20 bajtów, a maksymalny rozmiar to 65 535 bajtów.

  • Identyfikacja: Pole Identyfikacja części nagłówka pomaga zidentyfikować różne części pakietów, które są rozdzielane podczas transmisji danych.

  • ECN: ECN oznacza wyraźne powiadomienie o przeciążeniu. To pole odpowiada za sprawdzanie przepełnienia pakietów na trasie transmisji.

  • Flagi: Jest to 3-bitowe pole, które wskazuje, czy pakiet IP musi być pofragmentowany, czy nie, w zależności od rozmiaru danych.

  • Przesunięcie fragmentu: Przesunięcie fragmentu to pole 13-bitowe. Umożliwia sekwencjonowanie i umieszczanie pofragmentowanych danych w pakiecie IP.

  • Czas życia (TTL): Jest to zestaw wartości wysyłanych wraz z każdym pakietem danych, którego motywem jest unikanie otaczania pakietu danych. Wartość liczbowa dołączona do każdego pakietu IP zmniejsza się o jeden po napotkaniu każdego routera na jego trasie. Gdy tylko wartość TTL osiągnie jeden, pakiet IP jest odrzucany.

  • Protokół: Protokół to 8-bitowe pole, które jest odpowiedzialne za przekazywanie informacji Warstwy Sieci o tym, do którego protokołu należy pakiet IP.

  • Suma kontrolna nagłówka: To pole zajmuje się wykrywaniem błędów komunikacji w nagłówkach i odebranych pakietach danych.

  • Źródłowy adres IP: To pole 32-bitowe, które składa się z adresu IPv4 nadawcy.

  • Docelowy adres IP: Jest to 32-bitowe pole, które składa się z adresu IPv4 odbiorcy.

  • Opcje: Pole Opcje jest używane, gdy długość MPH jest większa niż 5.

Teraz poznajmy charakterystykę protokołu IPv4 oraz zalety i wady IPv4.

Charakterystyka IPv4

Poniżej wymieniono charakterystykę IPv4:

  • IPv4 używa 32-bitowego adresu IP.
  • Liczby w adresie są oddzielone kropką dziesiętną.
  • Składa się z typów adresów unicast, multicast i broadcast.
  • IPv4 ma strukturę dwunastu pól nagłówka.
  • Wirtualna maska ​​podsieci (VLSM) jest obsługiwana przez IPv4.
  • Używa protokołu Post Address Resolution Protocol do mapowania na adres Mac.
  • Sieci projektuje się za pomocą DHCP (program dynamicznej konfiguracji hosta) lub w trybie ręcznym.

Zalety i wady IPv4

Przyjrzyjmy się zaletom i wadom IPv4:

Zalety IPv4

  • Przydział sieci i kompatybilność IPv4 są godne pochwały.
  • Posiada wydajną usługę routingu.
  • Adresy IPv4 zapewniają doskonałe kodowanie.
  • Można go łatwo podłączyć do wielu urządzeń w sieci.
  • Jest to specyficzny środek komunikacji, głównie w organizacji multicastowej.

Wady IPv4

  • Adresy IPv4 są na granicy wyczerpania.
  • Zarządzanie systemem IPv4 jest pracochłonne — intensywne, skomplikowane i powolne.
  • Zapewnia nieefektywny i niewystarczający routing internetowy.
  • Jego opcjonalna funkcja bezpieczeństwa.

Były to więc zalety i wady protokołu IPv4.

***

Chociaż nastąpiła zmiana w zaawansowanej wersji IPv4, którą jest IPv6. Pomimo wyczerpania adresów IPv4 jest nadal używany ze względu na swoją kompatybilność. Mamy nadzieję, że nasz dokument bardzo dobrze poprowadził Cię w nauce, czym jest adres IPv4. Zostaw swoje pytania lub sugestie, jeśli takie istnieją, w sekcji komentarzy poniżej.