IPv4
IPv4 (ang. Internet Protocol version 4) jest czwartą wersją protokołu internetowego, będącego podstawą warstwy sieciowej modelu TCP/IP. To najczęściej używany protokół adresacji w sieci Internet, który do dnia dzisiejszego obsługuje miliardy urządzeń pomimo przydzielonych mu ograniczeń liczbowych.
Historia
Protokół został opracowany w latach 1970–1981 w ramach projektu ARPANET, a jego specyfikacja została opublikowana w dokumencie RFC 791 w 1981 roku. W kolejnych dekadach rozwijano powiązane standardy, m.in. ARP, ICMP oraz TCP i UDP.
Budowa adresu IPv4
Adres IPv4 składa się z 32 bitów, zazwyczaj zapisywanych w postaci czterech liczb dziesiętnych (każda zakresu 0‑255) oddzielonych kropkami, np. 192.168.0.1. Format ten nazywany jest notacją kropkową.
- Pierwsze 8 bitów określa prefiks sieciowy (część sieciową).
- Kolejne 8 bitów – identyfikator podsieci (jeśli jest stosowany).
- Ostatnie 16 bitów – identyfikator hosta w danej sieci.
Klasy adresów i maski sieciowe
Początkowo adresy IPv4 podzielono na klasy (klasa A, klasa B, klasa C, klasa D, klasa E). Każda klasa posiadała ustaloną domyślną maskę sieciową:
| Klasa | Zakres adresów | Domyślna maska |
|---|---|---|
| A | 0.0.0.0 – 127.255.255.255 | 255.0.0.0 |
| B | 128.0.0.0 – 191.255.255.255 | 255.255.0.0 |
| C | 192.0.0.0 – 223.255.255.255 | 255.255.255.0 |
| D | 224.0.0.0 – 239.255.255.255 | – (multicast) |
| E | 240.0.0.0 – 255.255.255.255 | – (zarezerwowane) |
Z biegiem lat wprowadzono metodę CIDR (Classless Inter‑Domain Routing), umożliwiającą dowolne określanie długości prefiksu, np. 192.168.0.0/24, co zwiększyło elastyczność wykorzystania przestrzeni adresowej.
Rezerwacje i specjalne zakresy
- Adresy prywatne (np. 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16) – nie są routowane w Internecie.
- Adres loopback –
127.0.0.1, służy do testowania własnego stosu sieciowego. - Adresy multicastowe (klasa D) – wykorzystywane do jednoczesnej transmisji do wielu odbiorców.
- Adres broadcast – najwyższy adres w danej podsieci, np.
192.168.1.255, używany do rozgłaszania pakietów.
Protokół DHCP i przydział adresów
Dynamiczny przydział adresów IPv4 realizowany jest najczęściej przy pomocy protokołu DHCP. Serwer DHCP przydziela klientowi adres, maskę sieciową, bramę domyślną oraz serwery DNS na określony czas (tzw. dzierżawa). Dzięki temu sieci mogą automatycznie zarządzać ograniczoną pulą adresów.
Przekierowanie NAT
W obliczu wyczerpywania się przestrzeni adresowej IPv4 szeroko stosuje się NAT (Network Address Translation), które pozwala wielu urządzeniom z prywatnymi adresami korzystać z jednego publicznego adresu IP. Technika ta jest podstawą działania domowych routerów oraz większości sieci korporacyjnych.
Wyczerpywanie się adresów IPv4
W latach 2000‑tych stało się oczywiste, że 32‑bitowa przestrzeń adresowa nie wystarczy dla rosnącej liczby urządzeń. W 2011 r. przydzielono ostatni duży blok adresów 240.0.0.0/4 organizacji IANA. Od tego momentu przydziały nowych adresów są dokonywane jedynie z mniejszych przydziałów od regionalnych rejestrów (ARIN, RIPE NCC, APNIC).
IPv6 jako następca
W odpowiedzi na problem wyczerpywania się adresów opracowano protokół IPv6, który posługuje się 128‑bitowymi adresami, zapewniając praktycznie nieograniczoną liczbę unikalnych identyfikatorów. Mimo to IPv4 nadal dominuje, a migracja odbywa się stopniowo przy pomocy technik takich jak tunelowanie i dual‑stack.
Implementacje i wsparcie
Wszystkie nowoczesne systemy operacyjne (Linux, Windows, macOS) posiadają wbudowaną obsługę IPv4. Sprzęt sieciowy – routery, przełączniki, firewalle – również obsługuje ten protokół, często równocześnie z IPv6.