Что такое IPv4?

IPv4 - это четвертая версия протокола IP (Internet Protocol), которая на сегодняшний является основной и обслуживает большую часть сети Интернет. IPv4 протокол устанавливает правила функционирования компьютерных сетей по принципу обмена пакетами. Это протокол низкого уровня, который отвечает за установку соединения между узлами сети на основе IP-адресов.

IP-Адреса

Адреса узлов в сети, согласно протоколу IPv4 имеют длину 32 бит, что дает в совокупности 232 = 4 294 967 296 возможных адресов. Но не все адреса используются для глобального пространства (Интернет), часть адресов выделяется для специальных нужд, например, для организации локальных сетей, виртуальных сетевых интерфейсов, используются в тестовых целях, являются специальными адресами и так далее.

Представление IPv4 адресов

IPv4 адреса как правило записываются в виде четырех десятичных чисел от 0 до 255 разделенных символом "." (точка), например, минимальный возможный адрес - 0.0.0.0, максимальный - 255.255.255.255. Число от 0 до 255, как правило, в компьютерных системах требует для хранения 1 байт или 8 бит информации, таким образом 8 * 4 = 32 бита или 4 байта, что соответствует заявленной длине адреса.

Хотя могут быть использованы и другие представления, в зависимости от необходимости (на примере адреса 123.45.67.89):

Бесклассовая адресация (CIDR)

Изначально адресация в IP-сетях осуществлялась по классовому принципу (существовали классы, которые делили адресное пространство на большие блоки). Тем не менее данная схема оказалась непрактичной и сегодня в Интернет используется бесклассовая адресация, известная как Classless Inter-Domain Routing, или сокращенно CIDR.

В целом, CIDR позволяет описывать блоки IP-адресов для Интернет-подсетей. Так, стандартной считается запись CIDR в виде IP-адреса, следующего за ним символа "/" и число, обозначающее битовую маску подсети, например, 12.13.14.0/24

Число 24 в данном случае будет означать количество старших битов в маске подсети. Так как IP-адрес состоит из 32 бит, но маской являются старшие 24, это значит, что для всех возможных адресов в сети остается 32 - 24 = 8 бит. То есть 28 = 256 возможных. Или, если наша маска была бы 23 бита а не 24, то для адресов осталось бы 9 бит = 29 = 512 возможных, и напротив, если маска будет 25 бит, то для адресов останется 232-25 = 27 = 128 возможных. Таким образом, мы можем описывать сети, состоящие из различного количества доступных адресов. Кроме того, одна большая сеть может быть внутри опять раздроблена на несколько более мелких подсетей, те в свою очередь могут быть также разбиты на подсети и т.д.

Следует отметить, что количество возможных узлов (хостов) в подсети всегда минимум на 2 меньше количества всех возможных адресов. Обусловлено это тем, что первый адрес резервируется, как идентификатор сети, а последний является широковещательным.

Специальные IPv4 адреса

Согласно характеристикам, определенным разными стандартами, относящимися к протоколу IPv4, существуют такие специальные адреса:

Сеть (адрес) Описание Стандарт
0.0.0.0/8 Источник адресов текущей сети RFC 5735
10.0.0.0/8 Для организации частных сетей RFC 1918
100.64.0.0/10 Для использования в сети провайдера RFC 6598
127.0.0.0/8 Интерфейс коммутации внутри хоста RFC 5735
169.254.0.0/16 Для автоматического конфигурирования (например, при отсутствии DHCP) RFC 3927
172.16.0.0/12 Для организации частных сетей RFC 1918
192.0.0.0/24 Для специального назначения (зарезервировано IETF) RFC 5735
192.0.2.0/24 Тестовая сеть 1, для использования в качестве примеров в документации RFC 5735
192.88.99.0/24 Для трансляций из IPv6 в IPv4 RFC 3068
192.168.0.0/16 Для организации частных сетей RFC 1918
198.18.0.0/15 Для тестирования производительности RFC 2544
198.51.100.0/24 Тестовая сеть 2, для использования в качестве примеров в документации RFC 5737
203.0.113.0/24 Тестовая сеть 3, для использования в качестве примеров в документации RFC 5737
224.0.0.0/4 Для многоадресной рассылки RFC 5771
240.0.0.0/4 Зарезервировано для возможных потребностей в будущем RFC 1700
255.255.255.255 Широковещательный адрес RFC 919

То есть, как видно, из всего адресного пространства IPv4 часть адресов используется для специальных нужд, а это значит, что для нужд реальных узлов сети свободных адресов остается даже меньше, чем теоретически определено IPv4 протоколом. На сегодняшний день адресное пространство IPv4 практически полностью исчерпано, все свободные адреса использованы для специальных нужд либо розданы различным организациям для нужд их сетей.

Поэтому в последнее время осуществляется постепенный переход на новый протокол IPv6.

Смотрите также: