Che cos'è IPv4?

La versione originale di Internet Protocol è stata implementata per la prima volta nel 1983 in ARPANET, ovvero Internet Protocol versione 4 (IPv4). IPv4 è la quarta versione dell'indirizzo IP con un limite di 4 miliardi di indirizzi IP. L'indirizzo IPv4 è espresso in un valore intero a 32 bit e scritto in notazione decimale punto composta da quattro gruppi di ottetti di otto indirizzi di valore espressi indipendentemente in numeri decimali. e diviso da punti. Gli intervalli possono essere compresi tra 0 e 255.

Esempio: l'indirizzo IP 105.249.119.16 rappresenta il numero decimale a 32 bit e in binario è 01101001.11111001.01110111.00010000.

Viene utilizzato nelle reti di commutazione di pacchetto per reti ininterrotte.
Ha un formato standardizzato per fornire informazioni da un dispositivo a un altro collegato tramite Internet.
L'identificazione viene fornita per ogni dispositivo collegato tra reti.
Esistono metodi di configurazione per ciascun dispositivo e varia anche in base ai tipi di rete.
IPv4 è stato definito in indirizzi a 32 bit (4 byte) e utilizza 3 classi: A, B, C.
La classe A viene utilizzata per reti più grandi. Utilizza 8 bit per il networking e 24 bit per l'hosting.
La classe B viene utilizzata per le reti medie. Utilizza 16 bit per il networking e 16 bit per l'hosting.
La classe C viene utilizzata per reti più piccole. Utilizza 24 bit per il networking e 8 bit per l'hosting.
Inoltre, la classe D viene utilizzata per il multicast e la classe E viene utilizzata a fini sperimentali.

1. Indirizzi IP: l'indirizzo del protocollo Internet (indirizzo IP) è un'etichetta numerica assegnata a un dispositivo collegato a una rete, che utilizza il protocollo Internet per la comunicazione. Il livello Internet passa l'indirizzo IP dell'indirizzo dell'hop successivo al livello di rete. Questo indirizzo è limitato a un indirizzo fisico e viene formato un nuovo frame. Il resto del frame originale viene incapsulato in un nuovo frame prima di essere inviato sul canale di comunicazione. Il livello di rete rappresenta la spina dorsale del modello OSI e gestisce il miglior percorso logico per il trasferimento di dati tra nodi.

"In genere, è costituito da valori binari e guida il routing di tutti i dati su Internet".

L'indirizzo IP ha 2 funzioni principali,

Identificazione dell'interfaccia host / rete
indirizzamento della posizione

2. IANA: IANA (Internet Assigned Numbers Authority) e da 5 RIR (Registri Internet regionali) gestiscono lo spazio degli indirizzi IP. Sono responsabili dei territori designati per l'assegnazione ai registri Internet locali come i fornitori di servizi Internet e altri utenti finali. E tali assegnazioni possono essere statiche o dinamiche in base alle pratiche di rete e alle funzionalità del software.

Intestazione datagramma IPv4

Di seguito è riportata una spiegazione schematica dell'intestazione del datagramma:

Vediamo l'intestazione del datagramma ipv4 nel seguente formato tabulare:

Versione	Questo è un campo a 4 bit e indica la versione dell'IP che stiamo utilizzando.
HLEN	Fornisce la lunghezza dell'intestazione. La lunghezza minima dell'intestazione deve essere di 20 byte poiché la dimensione massima dell'intestazione di 4 bit è 15. Se si utilizza il campo delle opzioni, 60 Byte (20 + 40) sarà la lunghezza massima dell'intestazione.
Tipo di servizio	I primi 3 bit indicano la precedenza e i successivi 4 bit indicano il tipo di servizio e gli ultimi bit non vengono utilizzati. I 4 bit di servizi definiscono ritardo, velocità effettiva, affidabilità, costo.
Lunghezza totale	Il campo della lunghezza totale definisce la lunghezza totale del datagramma inclusa l'intestazione. la lunghezza totale può essere calcolata come lunghezza dei dati + lunghezza dell'intestazione o lunghezza dei dati = lunghezza totale - lunghezza dell'intestazione di 16 bit
Identificazione (ID frammento)	Poiché IPv4 è un servizio di datagramma, questi bit aiutano a identificare in modo univoco quando la frammentazione è terminata sui pacchetti di datagramma.
bandiere	La bandiera indica la frammentazione usando il campo di identificazione, in sostanza dice se può essere frammentata o quella corrente è quella finale.
Frammento di offset	La posizione vicina di ogni frammento viene misurata dall'inizio dei dati originali per unità di 8 byte.
Tempo di vivere	Questo aiuta a fuorviare le transazioni dei datagrammi. Misura il numero di computer che i datagrammi possono attraversare. Controlla decrementando il valore a 1 fino a raggiungere 0. Il datagramma viene scartato quando raggiunge lo zero.
Protocollo	IPv4 contiene dati dai vari protocolli. Questo campo aiuta il livello di rete a capire quali dati appartengono a quale protocollo.
Checksum intestazione	Questo campo viene utilizzato per rilevare errori nei pacchetti o nei messaggi.
Indirizzo IP di origine	Indirizzo a 32 bit dell'host mittente.
Indirizzo IP di destinazione	Indirizzo a 32 bit dell'host ricevente.
Opzioni	Ogni datagramma non specifica il campo dell'opzione. È l'elenco di specifiche che contiene restrizioni di sicurezza, routing, ecc.

Limitazioni di IPv4

Mancanza di spazio degli indirizzi: lo spazio degli indirizzi si esaurisce rapidamente, poiché un certo numero di dispositivi connessi a Internet cresce rapidamente.
Estensibilità del protocollo debole: dimensione insufficiente dell'intestazione IPv4, non supporta i parametri aggiuntivi richiesti.
Problema relativo alla limitazione della sicurezza per le comunicazioni: le informazioni non dispongono dell'accesso limitato ospitato sulla rete. Originariamente progettato per reti militari isolate. Quindi adattato per l'istruzione pubblica e la rete di ricerca.
Mancanza di supporto in-service di qualità: ritardo nella larghezza di banda delle informazioni e alcune reti non supportano per questo motivo.
Limitazioni geografiche: poiché è stato creato negli Stati Uniti, comporta la distribuzione dell'indirizzo IP e quasi il 50% è riservato agli Stati Uniti.

Vantaggi di IPv4

1. Sicurezza affidabile: questo pacchetto di indirizzi ha la crittografia dei dati per mantenere la privacy e la sicurezza durante le comunicazioni con mezzi pubblici.

2. Attività di routing di grandi dimensioni:

L'elevata quantità di router funzionali lo rende una dorsale Internet e quindi ha un'allocazione di rete vitale.
L'infrastruttura dipende dal routing sia gerarchico che piatto.
Inoltre, diventa facile connettere più dispositivi attraverso una grande rete senza NAT.

3. Librerie video e conferenze: un numero maggiore di utenti di Internet rallenta il trasferimento di dati online. Questo modello di comunicazione offre un servizio di qualità e un trasferimento dati efficiente. I servizi TCP e UDP sono utilizzati nella maggior parte dei casi; nonostante la funzionalità limitata, gli indirizzi IPv4 vengono ridefiniti e consente la crittografia dei dati.

4. Flessibilità: il routing IPv4 è più scalabile ed efficiente poiché gli indirizzi sono aggregati. In particolare, funziona bene per il multicasting e la comunicazione dei dati attraverso le reti di un'organizzazione.

Utilizzo di IPv4

Le allocazioni degli indirizzi sono stabilite in 5 RIR con i suoi indirizzi IP,

African Network Information Center (AFRINIC): serve in Africa e parti dell'oceano Indiano.
American Registry for Internet Numbers (ARIN): serve anche in Canada, parte dei Caraibi e negli Stati Uniti, anche nelle isole del Nord Atlantico.
Asia-Pacific Network Information Center (APNIC): serve in gran parte dell'Asia e dell'Oceania.
America Latina e Caraibi Network Information Center (LACNIC): serve in America Latina e parti dei Caraibi.
Centro di coordinamento della rete IP Europeens di Reseaux (RIPE NCC): serve in Europa, Asia centrale e Medio Oriente.

Queste regioni sono responsabili dell'assegnazione dell'indirizzo IP agli operatori e agli utenti di Internet all'interno di quella regione.

I RIR si sono esauriti nel numero di IPv4, a causa della carenza di allocazioni di indirizzi IP. Per contrastare la carenza di indirizzi IP e ampliare l'utilizzo degli indirizzi nelle comunicazioni per accedere in modo efficiente, è stato creato IPv6. A causa dell'esaurimento degli indirizzi in IPv4, IPv6 è stato creato con una maggiore progettazione dell'infrastruttura e capacità di gestire il carico utile.

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