IPv4
Internet Protocol version 4
IPv4 (Internet Protocol version 4) er den fjerde version af internetprotokollen og betegner det adressesystem, der bruges til at identificere enheder og dirigere datatrafik på internettet og i lokale netværk. Protokollen fastlægger, hvordan hver enhed på et netværk får tildelt en unik numerisk adresse, og hvordan data deles op i mindre pakker, der sendes fra afsender til modtager via routere undervejs. IPv4 er fortsat den mest udbredte udgave af internetprotokollen, selvom den nyere IPv6 gradvist vinder frem.
Et typisk eksempel finder sted derhjemme: når en bærbar computer opretter forbindelse til den trådløse router, får den ofte tildelt en privat IPv4-adresse som 192.168.1.15, mens routeren selv har en offentlig adresse ud mod internettet. Denne opdeling gør det muligt for flere enheder – computere, telefoner, printere og andet udstyr på netværket – at dele én internetforbindelse, samtidig med at hver enkelt enhed kan identificeres entydigt på det lokale netværk.
Sådan er en IPv4-adresse bygget op
En IPv4-adresse består af 32 bit, som i praksis skrives som fire tal (oktetter) mellem 0 og 255 adskilt af punktummer, for eksempel 198.51.100.1. Denne skrivemåde kaldes dot-decimal notation og gør adresserne til at læse for mennesker, selvom en computer arbejder med adressen i binær form. Hver adresse deles op i en netværksdel og en værtsdel: netværksdelen fortæller, hvilket netværk en enhed hører til, mens værtsdelen peger på den konkrete enhed inden for det netværk.
Opdelingen mellem netværk og vært angives ofte med et tal efter en skråstreg, for eksempel 198.51.100.0/24, hvor tallet 24 viser hvor mange af de 32 bit der udgør netværksdelen. Denne CIDR-notation gør det muligt for routere hurtigt at afgøre, hvilket netværk noget trafik hører til, uden at kende placeringen af hver enkelt adresse i verden.
Offentlige og private IPv4-adresser
Nogle IPv4-adresseområder er reserveret til private netværk og må ikke bruges som offentlige adresser på internettet. De mest kendte private områder er 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 og 192.168.0.0/16, som typisk bruges i hjemme- og virksomhedsnetværk. Fordi flere private netværk kan genbruge de samme adresseområder uden konflikt, kræver det en teknik kaldet Network Address Translation (NAT) i routeren, for at enheder med private adresser kan kommunikere med den offentlige del af internettet.
I praksis tildeles private IPv4-adresser sjældent manuelt. De fleste routere kører en DHCP-server, der automatisk uddeler ledige adresser til nye enheder, når de kobler sig på netværket. Det er en anden mekanisme end en MAC-adresse, som er et fast, hardwarebundet id på selve netværkskortet – IPv4-adressen angiver derimod enhedens placering i netværket og kan ændre sig, alt efter hvilket netværk enheden er koblet til.
Opbygningen af en IPv4-pakke
Data, der sendes med IPv4, samles i pakker bestående af en header og et dataindhold (payload). Headeren indeholder blandt andet afsenderens og modtagerens IPv4-adresse, en version-markering, der viser at det er IPv4, samt et felt kaldet time to live (TTL), som forhindrer at en pakke cirkulerer i det uendelige, hvis den ikke kan finde frem til sit mål. Routere langs vejen læser kun disse header-oplysninger for at afgøre, hvor pakken skal videre hen – de behøver ikke kende hele pakkens indhold.
Hvor bruges IPv4
IPv4 bruges stort set overalt, hvor enheder skal identificeres og finde vej til hinanden over et netværk: i hjemmenetværk, på virksomheders interne netværk, i mobilnet og på tværs af de forbindelser mellem netværk, der tilsammen udgør internettet, herunder større WAN-forbindelser mellem kontorer og datacentre. Webservere har som regel en offentlig IPv4-adresse, som gemmes i et såkaldt A-recort i DNS-systemet, så et domænenavn kan slås op og oversættes til den korrekte adresse. Selv enheder i Internet of Things, som smarte pærer og sensorer, kan i mange tilfælde bruge IPv4 til at kommunikere, ofte via en privat adresse bag en router.
Adresseknaphed og forholdet til IPv6
IPv4 blev oprindeligt inddelt i adresseklasser (A til E), hvor klassen bestemte, hvor stor en del af adressen der beskrev netværk, og hvor stor en del der beskrev værter. Denne klasseopdeling blev senere afløst af den mere fleksible CIDR-notation, som gjorde det muligt at tildele adresseblokke i mere præcise størrelser og dermed bremse spildet af adresser. Alligevel er det samlede antal mulige IPv4-adresser begrænset af de 32 bit, adressen består af, og de frie adresseblokke hos de regionale internetregistre er i praksis opbrugt.
Adresseknapheden er en af hovedårsagerne til, at IPv6 blev udviklet med et langt større adresserum. IPv4 og IPv6 kan i mange tilfælde køre side om side på samme enhed via såkaldt dual-stack, men de to protokoller er ikke direkte kompatible med hinanden – en enhed, der udelukkende har en IPv6-adresse, kan derfor ikke uden videre kommunikere direkte med en enhed, der kun forstår IPv4. Indtil videre er IPv4 dog fortsat i brug de fleste steder, og mange netværk fortsætter med at drifte begge protokoller parallelt i en overgangsperiode, hvis varighed er svær at forudsige præcist.