Was ist IPv4?
Die ursprüngliche Version von Internet Protocol wurde erstmals 1983 in ARPANET implementiert, dh Internet Protocol Version 4 (IPv4). IPv4 ist die vierte Version der IP-Adresse mit einem Limit von 4 Milliarden IP-Adressen. Die IPv4-Adresse wird in einem 32-Bit-Integer-Wert ausgedrückt und in Punkt-Dezimal-Notation geschrieben, die aus vier Gruppen von Oktetten mit einer Adresse mit acht Werten besteht, die unabhängig voneinander in Dezimalzahlen ausgedrückt werden. und durch Punkte getrennt. Die Bereiche können zwischen 0 und 255 liegen.
Beispiel: Die IP-Adresse 105.249.119.16 stellt die 32-Bit-Dezimalzahl dar und ist in Binär 01101001.11111001.01110111.00010000.
- Es wird in Paketvermittlungsnetzwerken für eine unterbrechungsfreie Netzwerkverbindung verwendet.
- Es verfügt über ein standardisiertes Format, um Informationen von einem Gerät zu einem anderen Gerät zu übertragen, das über das Internet verbunden ist.
- Die Identifizierung erfolgt für jedes Gerät, das zwischen Netzwerken verbunden ist.
- Es gibt Konfigurationsmethoden für jedes Gerät und diese variieren auch je nach Netzwerktyp.
- IPv4 ist in 32-Bit-Adressen (4 Byte) definiert und verwendet drei Klassen: A, B, C.
- Klasse A wird für größere Netzwerke verwendet. Es werden 8 Bit für die Vernetzung und 24 Bit für das Hosting verwendet.
- Klasse B wird für mittlere Netzwerke verwendet. Es werden 16 Bit für die Vernetzung und 16 Bit für das Hosting verwendet.
- Klasse C wird für kleinere Netzwerke verwendet. Es werden 24 Bit für die Vernetzung und 8 Bit für das Hosting verwendet.
- Zusätzlich wird Klasse D für Multicasting und Klasse E für experimentelle Zwecke verwendet.
1. IP-Adressen: Die Internet Protocol-Adresse (IP-Adresse) ist eine numerische Bezeichnung für ein Gerät, das mit einem Netzwerk verbunden ist und das Internet Protocol für die Kommunikation verwendet. Die Internetschicht übergibt die IP-Adresse der Next-Hop-Adresse an die Netzwerkschicht. Diese Adresse ist an eine physikalische Adresse gebunden und ein neuer Rahmen wird gebildet. Der Rest des ursprünglichen Rahmens wird in einen neuen Rahmen eingekapselt, bevor er über den Kommunikationskanal gesendet wird. Die Netzwerkschicht ist das Rückgrat des OSI-Modells und verwaltet den besten logischen Pfad für die Datenübertragung zwischen Knoten.
"Im Allgemeinen besteht es aus Binärwerten und steuert das Routing aller Daten über das Internet."
Die IP-Adresse hat zwei Hauptfunktionen:
- Identifizierung von Host / Netzwerkschnittstelle
- Standortadressierung
2. IANA: Die IANA (Internet Assigned Numbers Authority) und 5 RIRs (Regional Internet Registries) verwalten den IP-Adressraum. Sie sind für bestimmte Gebiete für die Zuordnung zu lokalen Internetregistern wie Internetdienstanbietern und anderen Endnutzern verantwortlich. Solche Zuweisungen können je nach Netzwerkpraktiken und Softwarefunktionen statisch oder dynamisch sein.
IPv4-Datagramm-Header
Es folgt eine schematische Erläuterung des Datagramm-Headers:
Sehen wir uns den ipv4-Datagramm-Header im folgenden Tabellenformat an:
| Ausführung | Dies ist ein 4-Bit-Feld, das die verwendete IP-Version angibt. |
| HLen | Es gibt die Länge des Headers an. Die minimale Header-Länge sollte 20 Byte betragen, da die maximale Header-Größe von 4 Bit 15 beträgt. Wenn Sie das Optionsfeld verwenden, sind 60 Byte (20 + 40) die maximale Header-Länge. |
| Art der Leistung | Die ersten 3 Bits geben die Priorität an und die nächsten 4 Bits geben die Art des Dienstes an und die letzten Bits werden nicht verwendet. Die 4 Bits von Diensten definieren die Verzögerung, den Durchsatz, die Zuverlässigkeit und die Kosten. |
| Gesamtlänge | Das Feld "Gesamtlänge" definiert die Gesamtlänge des Datagramms einschließlich des Headers. Die Gesamtlänge kann berechnet werden als Datenlänge + Kopflänge oder Datenlänge = Gesamtlänge - Kopflänge von 16 Bit |
| Identifizierung (Fragment ID) | Da es sich bei IPv4 um einen Datagrammdienst handelt, helfen diese Bits dabei, eindeutig zu identifizieren, wann die Fragmentierung von Datagrammpaketen beendet ist. |
| Flaggen | Das Flag zeigt die Fragmentierung anhand des Identifizierungsfelds an und gibt an, ob sie fragmentiert werden kann oder ob die aktuelle Fragmentierung die letzte ist. |
| Fragmentversatz | Die Nachbarposition jedes Fragments wird ab dem Beginn der ursprünglichen Daten in Einheiten von 8 Bytes gemessen. |
| Zeit zu leben |
Dies hilft, die Transaktionen von Datagrammen fehlzuleiten. Es misst die Anzahl der Router, die ein Datagramm durchlaufen kann. Es überprüft, indem es den Wert auf 1 dekrementiert, bis es 0 erreicht. Datagramm wird verworfen, wenn es Null erreicht. |
| Protokoll | IPv4 enthält Daten aus den verschiedenen Protokollen. Dieses Feld hilft der Netzwerkschicht zu verstehen, welche Daten zu welchem Protokoll gehören. |
| Header-Prüfsumme | Dieses Feld wird verwendet, um Fehler in den Paketen oder Nachrichten zu erkennen. |
| Ursprungs IP-Addresse | 32-Bit-Adresse des sendenden Hosts. |
| Ziel-IP-Adresse | 32-Bit-Adresse des empfangenden Hosts. |
| Optionen | Jedes Datagramm spezifiziert nicht das Optionsfeld. Es ist die Liste der Spezifikationen, die Sicherheitsbeschränkungen, Routing usw. enthält. |
Einschränkungen von IPv4
- Mangel an Adressraum: Der Adressraum wird schnell leer, da eine Reihe von Geräten, die mit dem Internet verbunden sind, schnell wächst.
- Schwache Protokollerweiterbarkeit: Unzureichende Größe des IPv4-Headers, berücksichtigt nicht die erforderliche Anzahl zusätzlicher Parameter.
- Sicherheitseinschränkungsproblem für die Kommunikation: Informationen haben keine Zugriffsbeschränkung, die im Netzwerk gehostet wird. Ursprünglich für isolierte militärische Netzwerke konzipiert. Dann angepasst für das öffentliche Bildungs- und Forschungsnetzwerk.
- Mangel an qualitativ hochwertigem In-Service-Support: Verzögerung der Informationsbandbreite und bestimmte Netzwerke werden aus diesem Grund nicht unterstützt.
- Geografische Einschränkungen: Da die IP-Adresse in den USA erstellt wurde, ist sie für die Verteilung der IP-Adresse verantwortlich. Fast 50% sind für die USA reserviert.
Vorteile von IPv4
1. Zuverlässige Sicherheit: Dieses Adresspaket verfügt über eine Datenverschlüsselung, um den Datenschutz und die Sicherheit bei der Kommunikation über öffentliche Medien zu gewährleisten.
2. Große Routing-Aufgaben:
- Die hohe Anzahl an funktionierenden Routern macht diesen zum Internet-Backbone und hat somit eine wichtige Netzwerkzuordnung.
- Die Infrastruktur ist sowohl vom hierarchischen als auch vom flachen Routing abhängig.
- Es wird auch einfach, mehrere Geräte über ein großes Netzwerk ohne NAT zu verbinden.
3. Videobibliotheken und Konferenzen: Eine erhöhte Anzahl von Internetnutzern verlangsamt die Online-Datenübertragung. Dieses Kommunikationsmodell bietet qualitativ hochwertigen Service und eine effiziente Datenübertragung. In den meisten Fällen werden TCP- und UDP-Dienste verwendet. Trotz eingeschränkter Funktionalität werden IPv4-Adressen neu definiert und ermöglichen die Datenverschlüsselung.
4. Flexibilität: IPv4-Routing ist skalierbarer und effizienter, da die Adressierung aggregiert wird. Funktioniert insbesondere gut für Multicasting und Datenkommunikation über Netzwerke in einer Organisation.
Verwendung von IPv4
Die Adressvergabe erfolgt in 5 RIRs mit ihren IP-Adressen,
- African Network Information Centre (AFRINIC): Dient in Afrika und Teilen des Indischen Ozeans.
- American Registry for Internet Numbers (ARIN): Dient auch in Kanada, Teilen der Karibik und den USA sowie auf den Nordatlantikinseln.
- Asia-Pacific Network Information Center (APNIC): Dient in den meisten Teilen Asiens und Ozeaniens.
- Lateinamerika und Karibik Network Information Center (LACNIC): Dient in Lateinamerika und Teilen der Karibik.
- Reseaux IP Europeens Netzwerk-Koordinierungszentrum (RIPE NCC): Dient in Europa, Zentralasien und im Nahen Osten.
Diese Regionen sind für die Zuweisung von IP-Adressen an Betreiber und Internetnutzer in dieser Region verantwortlich.
Die RIRs sind aufgrund des Mangels an Zuweisungen von IP-Adressen in der Anzahl der IPv4s erschöpft. Um dem Mangel an IP-Adressen entgegenzuwirken und die Verwendung von Adressen in der Kommunikation für einen effizienten Zugriff zu erweitern, wurde IPv6 erstellt. Aufgrund der Adresserschöpfung in IPv4 wurde IPv6 mit einem verbesserten Infrastrukturdesign und einer höheren Kapazität für die Verarbeitung der Nutzlast erstellt.
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Dies ist eine Anleitung zu Was ist IPv4? Hier diskutieren wir die Einführung in IPv4 und den Datagramm-Header mit seinen Einschränkungen, Vorteilen und seiner Verwendung. Sie können sich auch die folgenden Artikel ansehen, um mehr zu erfahren.
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