Ce este adresa IPv4?

de
Tweet
Share
Share
Pin

Despre IPv4: O analiză detaliată a protocolului de internet

IPv4, prima variantă a protocolului internet, a fost creată de Departamentul Apărării al Statelor Unite ca parte a rețelei ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). O caracteristică esențială a IPv4 este capacitatea sa de a genera miliarde de adrese IP. Cu toate acestea, din momentul lansării sale în 1983, ne apropiem de epuizarea acestor adrese, mai ales datorită extinderii dispozitivelor IoT. În acest articol, vom explora definiția adreselor IPv4, alături de avantajele și dezavantajele pe care le implică.

Ce reprezintă o adresă IPv4?

IPv4 reprezintă prima versiune a protocolului de internet și utilizează un spațiu de adresare de 32 de biți, fiind cea mai frecvent utilizată formă de adresă IP. O adresă de 32 de biți este structurată sub forma a patru numere, separate prin puncte. Fiecare dintre aceste seturi numerice este numit octet, iar valorile sale variază de la 0 la 255. IPv4 este capabil să creeze un total de 4,3 miliarde de adrese IP unice. Un exemplu de adresă IPv4 este 234.123.42.65. În continuare, vom detalia procesul de convertire a unei adrese IPv4 în cod binar.

Structura unei adrese IPv4

O adresă IP este formată din trei elemente distincte:

  • Rețea: Această parte a adresei IP identifică rețeaua căreia îi aparține adresa. Porțiunea din stânga a adresei este definită ca fiind partea de rețea.

  • Gazdă: Porțiunea de gazdă a adresei IP este unică pentru fiecare dispozitiv din rețea, permițând identificarea individuală a acestuia. În contrast, partea de rețea rămâne identică pentru fiecare gazdă din aceeași rețea.

De exemplu, într-o adresă IP ca 234.123.42.65, elementele de rețea și gazdă sunt structurate astfel:

234
123
42
65
Partea de rețea
Partea de gazdă

  • Număr de subrețea: Aceasta este o componentă opțională, ce permite divizarea unei adrese IP în segmente mai mici, facilitând interconectarea rețelelor și reducând aglomerația de trafic.

Transformarea adreselor IPv4 în cod binar

Deși adresele IPv4 sunt folosite sub formă numerică pe 32 de biți, computerele și rețelele funcționează în cod binar. Vom explica procesul de conversie al unei adrese IP în cod binar folosind metoda de conversie IPv4 în binar. Fiecare bit dintr-un octet este numerotat, și vom folosi o diagramă octet pe 8 biți, în care fiecare număr corespunde unei valori specifice.

Pentru adresa IP 234.123.42.65, vom realiza conversia în binar utilizând această diagramă. Fiecare bit al octetului este reprezentat fie cu 1, fie cu 0. Pentru primul octet, 234, identificăm numerele din diagramă care adunate dau 234 (128+64+32+8+2). Numerele care formează suma sunt reprezentate cu 1, iar restul cu 0.

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

Codul binar pentru 234 este, deci, 11101010. Aplicăm același proces pentru toți octeții:

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

Așadar, reprezentarea binară a adresei IP 234.123.42.65 este 11101010.01111011.00101010.01000001.

Modelul IPv4-OSI

Organizația Internațională de Standardizare a dezvoltat modelul OSI pentru sistemele de comunicații, unde OSI înseamnă Open System Interconnection. Acest model este structurat în straturi, fiecare definind modul în care un sistem comunică cu altul folosind diverse protocoale. Fiecare strat are un rol crucial în comunicare. Modelul OSI este format din următoarele straturi:

  • Aplicație (Stratul 7): Este cel mai apropiat de utilizator și are rolul de a primi și afișa datele. Asigură comunicarea cu aplicația de la celălalt capăt. Exemple: Telnet și FTP.

  • Prezentare (Stratul 6): Se ocupă de procesarea datelor, inclusiv conversia lor între formatul aplicației și cel de rețea, sau viceversa. Exemple: Criptarea și decriptarea.

  • Sesiune (Stratul 5): Este activ atunci când două computere comunică, creând sesiuni în care răspunsul utilizatorului este necesar. Acest strat gestionează inițierea, coordonarea și încheierea sesiunilor. Exemplu: Verificarea parolei.

  • Transport (Stratul 4): Asigură transferul datelor între rețele, controlând cantitatea, viteza și destinația. Protocoale precum TCP/IP și UDP funcționează aici. Primește date de la straturile superioare, le împarte în segmente și le trimite către stratul de rețea.

  • Rețea (Stratul 3): Se ocupă de rutarea pachetelor de date către destinația corectă, selectând cea mai eficientă cale.

  • Legătură de Date (Stratul 2): Gestionează transferul datelor de la stratul fizic către straturile superioare, corectând erorile apărute în timpul transferului.

  • Fizic (Stratul 1): Este ultimul strat al modelului OSI și se referă la structura fizică de comunicație și componente hardware: tipul și lungimea cablului, dispunerea pinilor, tensiunea, etc.

Structura pachetelor IPv4

Un pachet IPv4 este compus din antet și date. Poate transporta până la 65.535 de octeți, iar antetul variază între 20 și 60 de octeți. Antetul conține informații despre gazdă, destinație și alte câmpuri necesare pentru ca pachetul să ajungă la destinație.

Antetul unui pachet IPv4 conține 13 câmpuri obligatorii, fiecare cu rolul său specific:

  • Versiune: Un câmp de 4 biți care specifică versiunea IP utilizată.

  • Lungimea Antetului Internet (IHL): Indică lungimea antetului IP.

  • Tip Serviciu: Oferă detalii despre prioritatea pachetelor.

  • Lungime Totală: Specifică lungimea totală a pachetului IP, cu o valoare minimă de 20 octeți și maximă de 65.535 octeți.

  • Identificare: Ajută la identificarea diferitelor părți ale pachetelor care sunt divizate în timpul transmiterii.

  • ECN: (Explicit Congestion Notification) Câmp responsabil pentru verificarea congestiei pe traseul transmisiei.

  • Indicatori: Câmp de 3 biți care arată dacă un pachet trebuie fragmentat sau nu.

  • Fragment Offset: Un câmp de 13 biți ce permite ordonarea și poziționarea fragmentelor într-un pachet IP.

  • Time to Live (TTL): O valoare care scade cu 1 la fiecare router, prevenind circulația infinită a pachetelor. Un pachet este eliminat când valoarea TTL ajunge la 0.

  • Protocol: Câmp de 8 biți care identifică protocolul căruia aparține un pachet.

  • Sumă de verificare antet: Identifică erorile de comunicare din anteturi și pachete.

  • Adresă IP Sursă: Câmp de 32 de biți care specifică adresa IPv4 a expeditorului.

  • Adresă IP Destinație: Câmp de 32 de biți care specifică adresa IPv4 a receptorului.

  • Opțiuni: Câmp folosit când lungimea IHL este mai mare de 5.

Caracteristici ale IPv4

Iată caracteristicile principale ale protocolului IPv4:

  • Folosește o adresă IP de 32 de biți.
  • Numerele sunt separate prin puncte.
  • Include adrese de tip unicast, multicast și broadcast.
  • Are 12 câmpuri de antet.
  • Suportă Subnet Mask de Lungime Variabilă (VLSM).
  • Utilizează Protocolul de Rezoluție a Adreselor (ARP) pentru a asocia adresele IP cu cele MAC.
  • Rețelele sunt configurate prin DHCP sau manual.

Avantaje și dezavantaje ale IPv4

Analizăm în continuare avantajele și dezavantajele utilizării IPv4:

Avantaje:

  • Compatibilitatea și alocarea resurselor IPv4 sunt remarcabile.
  • Dispune de un serviciu de rutare eficient.
  • Adresele IPv4 oferă codificare stabilă.
  • Facilitează conectarea mai multor dispozitive în rețea.
  • Este un mediu eficient de comunicare, mai ales pentru organizațiile multicast.

Dezavantaje:

  • Adresele IPv4 se apropie de epuizare.
  • Gestionarea sistemului IPv4 este complexă, costisitoare și consumatoare de timp.
  • Rutarea internetului este ineficientă.
  • Caracteristica de securitate este opțională.

În concluzie, acestea sunt avantajele și dezavantajele protocolului IPv4.

***

Deși există o versiune mai nouă, IPv6, IPv4 este încă utilizat pe scară largă datorită compatibilității sale, în ciuda epuizării adreselor disponibile. Sperăm că acest articol v-a oferit o înțelegere clară despre ce reprezintă o adresă IPv4. Vă invităm să lăsați întrebările sau sugestiile dumneavoastră în secțiunea de comentarii de mai jos.