IPv4 คืออะไร?

Internet Protocol (IP) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างการสื่อสารดิจิทัลผ่านเครือข่ายประเภทต่างๆ ในบรรดาเวอร์ชันต่างๆ Internet Protocol เวอร์ชัน 4 (IPv4) ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดและทำหน้าที่เป็นแกนหลักของการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตทั่วโลก

IPv4 ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 1980 และได้อำนวยความสะดวกให้กับนวัตกรรมจำนวนนับไม่ถ้วน และยังคงเป็นศูนย์กลางของสถาปัตยกรรมอินเทอร์เน็ต แม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงไปสู่ IPv6 รุ่นต่อมาที่เพิ่มมากขึ้นก็ตาม โพสต์นี้จะเจาะลึกถึงสิ่งสำคัญของ IPv4 โดยสำรวจการทำงาน ความสำคัญ และการค่อยๆ เปลี่ยนแปลงไปสู่โปรโตคอลขั้นสูงยิ่งขึ้น

IPv4 คืออะไร?

Internet Protocol เวอร์ชัน 4 หรือ IPv4 เป็นการแก้ไขครั้งที่สี่ของ Internet Protocol และเป็นเวอร์ชันแรกที่ปรับใช้สำหรับการผลิต การใช้งานบน ARPANET ในปี 1983 ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีการสื่อสารแบบดิจิทัล ที่อยู่ IPv4 เป็นตัวเลข 32 บิตที่อนุญาตให้มีที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันประมาณ 4.3 พันล้านรายการ

ความสามารถในการระบุที่อยู่นี้เพียงพอสำหรับความต้องการของเครือข่ายในยุคแรก ๆ แต่ยังไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานอินเทอร์เน็ตที่ขยายตัวและเติบโตในปัจจุบัน ซึ่งนำไปสู่การพัฒนา IPv6

IPv4 ทำงานอย่างไร

โดยทั่วไปที่อยู่ IPv4 จะแสดงในรูปแบบจุดทศนิยม ซึ่งประกอบด้วยสี่ออคเต็ต (หรือไบต์) คั่นด้วยจุด แต่ละออคเต็ตแทนเลขทศนิยมตั้งแต่ 0 ถึง 255 ตัวอย่างเช่น ที่อยู่ IPv4 192.168.1.1 แปลเป็นลำดับไบนารี 11000000.10101000.00000001.00000001.

ตัวอย่างการแยกย่อยที่อยู่ IP:

• 192 = 11000000
• 168 = 10101000
• 1 = 00000001
• 1 = 00000001

IPv4 ใช้วิธีการที่เรียกว่าการกำหนดเส้นทางเพื่อกำหนดเส้นทางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดผ่านเครือข่ายที่แพ็กเก็ตข้อมูลต้องติดตามจากต้นทางไปยังปลายทาง เราเตอร์ทั่วอินเทอร์เน็ตใช้ตารางเส้นทางในการตัดสินใจส่งต่อตามที่อยู่ IP ปลายทางของแต่ละแพ็กเก็ต

การสาธิตการกำหนดเส้นทางอย่างง่าย:

ลองนึกภาพแพ็กเก็ตข้อมูลที่มีที่อยู่ปลายทาง 192.168.1.1- เราเตอร์จะตรวจสอบตารางเส้นทางเพื่อตัดสินใจว่าจะส่งแพ็กเก็ตไปยังปลายทางโดยตรง อยู่ในเครือข่ายเดียวกัน หรือส่งต่อไปยังเราเตอร์อื่น

คลาสที่อยู่ IPv4

ที่อยู่ IPv4 แบ่งออกเป็นห้าคลาสเพื่อรองรับเครือข่ายที่มีขนาดและความต้องการที่แตกต่างกัน:

• คลาสเอ: รองรับ 16 ล้านโฮสต์ในแต่ละเครือข่าย 127 เครือข่าย (เช่น, 10.0.0.1)
• คลาสบี: รองรับ 65,000 โฮสต์ในแต่ละ 16,000 เครือข่าย (เช่น, 172.16.0.1)
• คลาสซี: รองรับ 254 โฮสต์ในแต่ละ 2 ล้านเครือข่าย (เช่น, 192.168.1.1)
• คลาสดี: ใช้สำหรับกลุ่มมัลติคาสต์ (เช่น, 224.0.0.1)
• คลาส E: สงวนไว้สำหรับการทดลอง ไม่ได้ใช้ในเครือข่ายสาธารณะ (เช่น, 240.0.0.1)

คุณสมบัติของ IPv4

IPv4 มีคุณสมบัติหลายประการที่อำนวยความสะดวกในการใช้งานอินเทอร์เน็ตที่มีประสิทธิภาพแม้จะเป็นพื้นฐาน:

• เครือข่ายย่อย: อนุญาตให้เครือข่ายทางกายภาพเดียวถูกแบ่งออกเป็นเครือข่ายย่อยแบบลอจิคัลที่มีขนาดเล็กลงหลายเครือข่าย สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกำหนดเส้นทางและจัดระเบียบเครือข่ายตามตรรกะ
• โปรโตคอลการแก้ไขที่อยู่ (ARP): จับคู่ที่อยู่ IP กับที่อยู่เครื่องจริงที่ได้รับการยอมรับในเครือข่ายท้องถิ่น
• รูปแบบการส่งมอบความพยายามที่ดีที่สุด: IPv4 ไม่รับประกันการส่งมอบแพ็กเก็ต จัดการลำดับแพ็กเก็ต หรือหลีกเลี่ยงการส่งซ้ำ โดยปล่อยให้งานเหล่านี้อยู่ในโปรโตคอลระดับที่สูงกว่า

ข้อจำกัดและความท้าทาย

ข้อจำกัดหลักของ IPv4 คือพื้นที่ที่อยู่ ด้วยการระเบิดของอุปกรณ์อินเทอร์เน็ต ที่อยู่ 4.3 พันล้านที่อยู่ไม่เพียงพอ นำไปสู่เทคนิคเช่นการแปลที่อยู่เครือข่าย (NAT) เพื่อบรรเทาปัญหาการขาดแคลนชั่วคราว

NAT อนุญาตให้อุปกรณ์หลายเครื่องบนเครือข่ายส่วนตัวแบ่งปันที่อยู่ IP สาธารณะเดียว ซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่ที่อยู่ แต่อาจทำให้การสื่อสารอินเทอร์เน็ตบางประเภทซับซ้อน เช่น เครือข่ายเพียร์ทูเพียร์

การเปลี่ยนไปใช้ IPv6

IPv6 ได้รับการออกแบบมาเพื่อแทนที่ IPv4 และแก้ไขข้อจำกัดต่างๆ ใช้ที่อยู่แบบ 128 บิต ทำให้สามารถระบุที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันได้ไม่จำกัดจำนวน IPv6 ยังรวมถึงการปรับปรุงการกำหนดเส้นทางและการกำหนดค่าเครือข่ายอัตโนมัติ และมีการรองรับในตัวสำหรับโปรโตคอลความปลอดภัยที่เข้ารหัสและตรวจสอบความถูกต้องของแพ็กเก็ต IP

IPv4 วันนี้

แม้จะมีความพร้อมใช้งานของ IPv6 แต่ IPv4 ก็ยังคงแพร่หลายเนื่องจากมีโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ที่รองรับ กลไกการเปลี่ยนแปลง เช่น การใช้งานแบบดูอัลสแต็กช่วยให้อุปกรณ์รองรับ IPv4 และ IPv6 ได้ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนแปลงทีละน้อย แทนที่จะยกเครื่องทันที

บทสรุป

IPv4 มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาและขยายอินเทอร์เน็ต แม้ว่าข้อจำกัดจะทำให้ต้องมีการพัฒนา IPv6 แต่การออกแบบและแนวคิดพื้นฐานของ IPv6 ยังคงสนับสนุนความต้องการด้านการสื่อสารดิจิทัลในปัจจุบันของเรา

การเปลี่ยนไปใช้ IPv6 อยู่ระหว่างดำเนินการ แต่ IPv4 จะยังคงเป็นส่วนสำคัญของการสื่อสารเครือข่ายในอนาคตอันใกล้