Vad är IPv4-adress?

Introduktion till IPv4: Grunderna i Internetprotokollet

IPv4, den ursprungliga versionen av Internetprotokollet, introducerades av det amerikanska försvarsdepartementets Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET). En av de framträdande egenskaperna hos IPv4 är dess kapacitet att generera miljarder unika IP-adresser. Sedan lanseringen 1983, närmar vi oss nu gränsen för tillgängliga IP-adresser, särskilt med den ökande användningen av IoT-enheter. I denna artikel utforskar vi vad en IPv4-adress är och diskuterar dess fördelar och nackdelar.

Vad är en IPv4-adress?

IPv4, den första generationen av Internetprotokollet, använder ett 32-bitars adressutrymme. Denna typ av IP-adress är den mest använda. En IPv4-adress skrivs med fyra nummer, åtskilda av punkter. Varje nummergrupp, en så kallad oktett, representerar ett värde mellan 0 och 255. Med detta system kan IPv4 generera cirka 4,3 miljarder unika adresser. Ett exempel på en IPv4-adress är 234.123.42.65. Senare i artikeln kommer vi även att undersöka hur man omvandlar en IPv4-adress till binär kod med hjälp av en konverteringsmetod.

Struktur i en IPv4-adress

En IP-adress är uppdelad i tre huvuddelar:

• Nätverk: Denna del identifierar det nätverk som IP-adressen tillhör. Den vänstra sidan av IP-adressen betecknas som nätverksdelen.
• Värd: Värddelen, som vanligtvis varierar, identifierar unikt en specifik enhet inom nätverket. Nätverksdelen är däremot gemensam för alla värdar i nätverket.

Med exempeladressen 234.123.42.65, ser nätverks- och värddelarna ut så här:

234
123
42
65
Nätverksdel
Värddel

• Subnätnummer: En valfri del av IP-adressen, som innebär att dela upp ett nätverk i mindre, sammanlänkade segment. Detta hjälper till att minska nätverkstrafiken.

Konvertering från IPv4 till Binärkod

Även om vi använder IPv4 som en 32-bitars adress, kommunicerar datorer och nätverk i binär kod. Vi ska nu titta på hur man omvandlar en IP-adress till binär form. Varje oktett, som består av 8 bitar, har ett specifikt värde. Vi använder ett 8-bitars oktettdiagram för att representera värdet av varje bit.

Låt oss konvertera adressen 234.123.42.65 till binär kod. Varje bit är antingen 1 eller 0. Vi börjar med den första oktetten, 234. Genom att använda oktettdiagrammet ser vi att talen 128 + 64 + 32 + 8 + 2 summerar till 234. Dessa tal representeras med 1 i binär form, medan de övriga är 0.

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

Det binära talet för 234 är alltså 11101010. Samma process utförs för varje oktett.

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

Den binära representationen av IP-adressen 234.123.42.65 är därmed 11101010.01111011.00101010.01000001

IPv4 och OSI-modellen

International Standards Organization har utvecklat OSI-modellen för att strukturera kommunikationssystem. OSI, som står för Open System Interconnection, delar upp kommunikationsprocessen i lager. Varje lager har en specifik roll i hur system kommunicerar med varandra. OSI-modellen inkluderar följande lager:

• Applikationslager (Layer 7): Detta lager är det närmaste användaren och hanterar visning av information. Det skapar kommunikation med applikationer på andra enheter (exempel: Telnet och FTP).
• Presentationslager (Layer 6): Detta lager hanterar bearbetning och konvertering av data mellan applikations- och nätverksformat, inklusive kryptering och dekryptering.
• Sessionslager (Layer 5): Detta lager hanterar upprättandet, underhåll och avslutande av kommunikationssessioner mellan enheter. (exempel: Lösenordsverifiering).
• Transportlager (Layer 4): Detta lager garanterar pålitlig dataöverföring, hanterar överföringshastighet och datamängd. Protokoll som TCP/IP och UDP arbetar i detta lager.
• Nätverkslager (Layer 3): Detta lager dirigerar datapaket till deras slutdestination genom att välja optimala vägar.
• Datalänklager (Layer 2): Detta lager ansvarar för överföring av data från det fysiska lagret och hantering av fel i överföringen.
• Fysiska lagret (Layer 1): Detta lager hanterar den fysiska överföring av data, inklusive kabeltyper och andra hårdvaru komponenter.

IPv4-paketstruktur

Ett IPv4-paket består av ett huvud och ett dataavsnitt och kan innehålla upp till 65 535 bytes. Längden på IPv4-huvudet varierar från 20 till 60 bytes. Huvudet inkluderar käll- och destinationsadressen, och andra fält som hjälper paketen att nå sin destination.

Huvudstruktur i IPv4-paket

Ett IPv4-pakethuvud innehåller 13 obligatoriska fält. Dessa inkluderar:

• Version: Ett 4-bitars fält som indikerar IP-versionen.
• Internet Header Length (IHL): Längden på IP-huvudet.
• Tjänsttyp: Information om prioriteten av datapaket under överföring.
• Total längd: Total längd på IP-paketet (minimum 20 bytes, max 65 535 bytes).
• Identifiering: Hjälper till att identifiera fragment av datapaket.
• Explicit Congestion Notification (ECN): Styr överbelastning av paket.
• Flaggor: Indikerar om IP-paket ska delas upp.
• Fragment Offset: Bestämmer ordningen för fragmenterade data.
• Time to Live (TTL): Begränsar livslängden för paket för att undvika oändliga slingor.
• Protokoll: Angiver vilket protokoll som används.
• Header Checksum: Upptäcker fel i pakethuvudet.
• Källa IP-adress: 32-bitars adress för avsändaren.
• Destinations IP-adress: 32-bitars adress för mottagaren.
• Alternativ: Används när IHL är större än 5.

Funktioner hos IPv4

Här följer några kännetecken för IPv4-protokollet:

• IPv4 använder en 32-bitars IP-adress.
• Adressens siffror är separerade av punkter.
• Den använder unicast, multicast och broadcast adresstyper.
• IPv4 har en header med tolv fält.
• Virtual Length Subnet Mask (VLSM) stöds av IPv4.
• Post Address Resolution Protocol (ARP) används för att mappa till MAC-adresser.
• Nätverk konfigureras via DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) eller manuellt.

Fördelar och Nackdelar med IPv4

Här är en sammanfattning av fördelarna och nackdelarna med IPv4:

Fördelar med IPv4

• IPv4 är känd för sin nätverkstilldelning och kompatibilitet.
• Den har en effektiv routingtjänst.
• IPv4-adresser ger en pålitlig kodning.
• Den möjliggör anslutning av flera enheter inom ett nätverk.
• IPv4 är ett specifikt kommunikationsmedel, speciellt inom multicast-organisationer.

Nackdelar med IPv4

• Tillgängligheten av IPv4-adresser minskar.
• IPv4-systemhantering kan vara arbetsintensiv, komplicerad och långsam.
• Den ger ineffektiv och otillräcklig internetrouting.
• Säkerhetsfunktionerna är inte obligatoriska.

Dessa punkter sammanfattar de viktigaste fördelarna och nackdelarna med IPv4.

***

Även om IPv6, en mer avancerad version, har blivit allt vanligare, används IPv4 fortfarande i stor utsträckning på grund av dess kompatibilitet. Vi hoppas att den här artikeln har varit till hjälp för att förstå vad en IPv4-adress är. Om du har frågor eller förslag är du välkommen att lämna en kommentar nedan.