Co je adresa IPv4?

IPv4 je první verze internetového protokolu spuštěná ministerstvem obrany Spojených států v rámci sítě ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). Je schopen produkovat miliardy IP adres, což je jedna z prominentních charakteristik IPv4. Vzhledem k tomu, že IPv4 byl spuštěn již v roce 1983, jsme na pokraji vyčerpání IP adres se vznikem dalších zařízení IoT. V tomto článku spolu s učením, co je adresa IPv4, se také dočtete o výhodách a nevýhodách IPv4.

Co je adresa IPv4?

IPv4 je první verze internetového protokolu. Využívá 32bitový adresní prostor, což je nejčastěji používaná IP adresa. Tato 32bitová adresa se zapisuje jako čtyři čísla oddělená desetinnou čárkou. Každá sada čísel se nazývá oktet. Čísla v každém oktetu se pohybují od 0 do 255. IPv4 je schopen vytvořit 4,3 miliardy unikátních IP adres. Příklad toho, co je IPv4 adresa je 234.123.42.65. Dále v článku také uvidíme, jak převést adresu IPv4 na binární kód pomocí metody převodníku IPv4 na binární.

Části IPv4

IP adresa se skládá ze tří částí:

• Síť: Tato část IP adresy identifikuje síť, kam IP adresa patří. Levá strana IP adresy se nazývá síťová část.

• Host: Hostitelská část IP adresy se obvykle navzájem liší, aby jednoznačně identifikovala zařízení na internetu. Síťová část je však pro každého hostitele v síti podobná.

Například části Síť a Hostitel této IP adresy (234.123.42.65) jsou:

234
123
42
65
Síťová část
Hostitelská část

• Číslo podsítě: Je volitelnou součástí IP adresy. Je to rozdělení IP adresy na mnoho menších segmentů. Pomáhá propojovat sítě a snižuje provoz.

Převod IPv4 adres na binární kód

Zatímco IPv4 používáme jako 32bitovou číselnou adresu, počítače a sítě pracují s binárním jazykem. Pojďme pochopit, jak je IP adresa převedena do binárního jazyka pomocí metody převodníku IPv4 na binární. Jak jsme se dříve dočetli o tom, co je oktet, bity v každém oktetu jsou označeny číslem. Nyní uvidíme, jak používat 8bitový oktetový graf. Skládá se z čísla, které představuje hodnotu každého bitu.

Toto je IP adresa: 234.123.42.65, kterou převedeme do binárního jazyka pomocí oktetového grafu. Každý bit v oktetu je buď reprezentován jako 1 nebo 0. První oktet se skládá z čísla 234. Nyní budeme muset zjistit, jaká čísla z oktetu dávají dohromady 234. Čísla, která se sečtou do 234, jsou 128+ 64+32+8+2. Podobně všechna čísla, která se sčítají, jsou reprezentována 1, zatímco zbytek čísel je reprezentován 0.

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

Takže binární číslo pro 234 vyjde na 11101010. Podobně se tento proces provádí se všemi oktety.

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

Proto je binární jazyk pro IP adresu 234.123.42.65 11101010.01111011.00101010.01000001

Model IPv4–OSI

Mezinárodní organizace pro normalizaci vydala model OSI pro komunikační systémy. OSI je zkratka pro Open System Interconnection. Tento model se skládá z vrstev, které vysvětlují, jak by měl systém komunikovat s jiným pomocí jiného protokolu. Každá vrstva hraje v komunikačním systému zásadní roli. Model OSI se skládá z následujících vrstev:

• Aplikace (vrstva 7): Aplikační vrstva je uživateli nejblíže. Primární funkcí vrstvy je přijímat a zobrazovat data od uživatelů a pro uživatele. Tato vrstva pomáhá navázat komunikaci prostřednictvím nižších úrovní s aplikací na druhé straně. Například TelNet a FTP.

• Prezentace (vrstva 6): Prezentační vrstva je určena ke zpracování. Zpracovací část zahrnuje buď převod dat z aplikačního formátu do síťového formátu nebo ze síťového formátu do aplikačního formátu. Například šifrování a dešifrování dat.

• Session (Layer 5): Session Layer přichází do hry, když dva počítače potřebují komunikovat. Tyto relace se vytvářejí v případě, že je vyžadována odpověď od uživatele. Tato vrstva je zodpovědná za nastavení, koordinaci a vypršení platnosti relace. Například ověření hesla.

• Transport (Layer 4): Transportní vrstva zajišťuje všechny aspekty přenosu dat z jedné sítě do druhé, včetně množství, rychlosti a místa určení dat. V této vrstvě fungují TCP/IP a UDP. Přijímá data z výše uvedených vrstev, rozděluje je na menší části nazývané segmenty a dále je dodává do síťové vrstvy.

• Síť (vrstva 3): Síťová vrstva je zodpovědná za směrování datových paketů nebo segmentů do jejich cíle. Abychom byli konkrétní, tato vrstva efektivně vybírá správnou cestu k dosažení správného místa.

• Data Link (Layer 2): Linková vrstva má na starosti přenos zdrojových dat z první vrstvy, kterou je fyzická vrstva, do výše zmíněných vrstev. Tato vrstva je také zodpovědná za opravu chyb, které se vyskytnou během přenosu.

• Fyzická (vrstva 1): Fyzická vrstva je poslední vrstvou modelu OSI. Tato vrstva zahrnuje komunikační strukturu a hardwarové komponenty, jako je typ a délka kabelu, rozložení kolíků, napětí atd.

Struktura paketů IPv4

Paket IPv4 se skládá ze dvou částí: hlavičky a dat. Je schopen nést 65 535 bajtů. Délka hlavičky IP se pohybuje od 20 do 60 bajtů. Záhlaví obsahuje hostitele a cílovou adresu, stejně jako další pole informací, které pomáhají datovému paketu dosáhnout cíle.

Záhlaví paketu IPv4

Záhlaví paketu IPv4 má 13 povinných polí. Pojďme jim porozumět a jejich rolím:

• Verze: Jedná se o 4bitové pole záhlaví. Poskytuje informace o aktuální verzi používané IP.

• Délka internetové hlavičky (IHL): Toto je délka celé hlavičky IP.

• Typ služby: Toto pole poskytuje informace o posloupnosti paketů při přenosu.

• Celková délka: Toto pole označuje celkovou délku IP hlavičky. Minimální velikost tohoto pole je 20 bajtů, zatímco maximální velikost dosahuje až 65 535 bajtů.

• Identifikace: Pole Identifikace části záhlaví pomáhá identifikovat různé části paketů, které se oddělují během přenosu dat.

• ECN: ECN je zkratka pro Explicit Congestion Notification. Toto pole je zodpovědné za kontrolu přeplnění paketů v přenosové trase.

• Příznaky: Toto je 3bitové pole, které udává, zda je nutné fragmentovat paket IP podle velikosti dat.

• Fragment Offset: Fragment Offset je 13bitové pole. Umožňuje sekvenci a umístění fragmentovaných dat v paketu IP.

• Time to Live (TTL): Jedná se o soubor hodnot, které jsou odesílány spolu s každým datovým paketem, s cílem vyhnout se obklíčení datového paketu. Číselná hodnota připojená ke každému IP paketu se sníží o jednu poté, co narazí na každý směrovač na jeho trase. Jakmile hodnota TTL dosáhne jedničky, IP paket je zrušen.

• Protokol: Protokol je 8bitové pole, které je zodpovědné za přenos informací síťové vrstvy o tom, ke kterému protokolu IP paket patří.

• Kontrolní součet záhlaví: Toto pole se stará o zjišťování komunikačních chyb v záhlavích a přijatých datových paketech.

• Source IP Address: Toto je 32bitové pole, které se skládá z IPv4 adresy odesílatele.

• Cílová adresa IP: Toto je 32bitové pole, které se skládá z adresy IPv4 přijímače.

• Možnosti: Pole Možnosti se použije, když je délka MHP větší než 5.

Nyní se seznámíme s vlastnostmi protokolu IPv4 a výhodami a nevýhodami protokolu IPv4.

Charakteristika IPv4

Níže jsou uvedeny vlastnosti IPv4:

• IPv4 používá 32bitovou IP adresu.
• Čísla v adrese jsou oddělena desetinnou tečkou.
• Skládá se z typů adres unicast, multicast a broadcast.
• IPv4 je strukturován s dvanácti poli záhlaví.
• IPv4 podporuje masku virtuální délky podsítě (VLSM).
• Pro mapování na adresu Mac používá protokol Post Address Resolution Protocol.
• Sítě jsou navrženy pomocí DHCP (Dynamic Host Configuration Program) nebo pomocí ručního režimu.

Výhody a nevýhody IPv4

Pojďme se podívat na výhody a nevýhody IPv4:

Výhody IPv4

• Síťové přidělení a kompatibilita IPv4 jsou chvályhodné.
• Má produktivní směrovací službu.
• IPv4 adresy poskytují dokonalé kódování.
• Lze jej snadno připojit k více zařízením přes síť.
• Je to specifický komunikační prostředek, většinou v multicastové organizaci.

Nevýhody IPv4

• IPv4 adresy jsou na pokraji vyčerpání.
• Správa systému IPv4 je náročná na práci, složitá a pomalá.
• Poskytuje neefektivní a nedostatečné směrování internetu.
• Jeho volitelná bezpečnostní funkce.

To byly výhody a nevýhody protokolu IPv4.

***

I když došlo k posunu k pokročilé verzi IPv4, která je IPv6. Navzdory vyčerpání IPv4 adres se stále používá kvůli své kompatibilitě. Doufáme, že vás náš dokument velmi dobře vedl při poznávání toho, co je adresa IPv4. Zanechte své dotazy nebo návrhy, pokud existují, v sekci komentářů níže.