Was ist eine IPv4-Adresse?

IPv4 ist die erste Version des Internetprotokolls, die vom US-Verteidigungsministerium in seinem Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET) eingeführt wurde. Es ist in der Lage, Milliarden von IP-Adressen zu produzieren, was eines der herausragenden Merkmale von IPv4 ist. Seit IPv4 bereits 1983 eingeführt wurde, stehen wir mit dem Aufkommen von mehr IoT-Geräten kurz vor der Erschöpfung von IP-Adressen. In diesem Artikel erfahren Sie nicht nur, was eine IPv4-Adresse ist, sondern auch über die Vor- und Nachteile von IPv4.

Was ist eine IPv4-Adresse?

IPv4 ist die erste Version des Internetprotokolls. Es verwendet einen 32-Bit-Adressraum, der die am häufigsten verwendete IP-Adresse ist. Diese 32-Bit-Adresse wird als vier Zahlen geschrieben, die durch eine Dezimalstelle getrennt sind. Jede Gruppe von Zahlen wird Oktett genannt. Die Zahlen in jedem Oktett reichen von 0-255. IPv4 kann 4,3 Milliarden eindeutige IP-Adressen erstellen. Ein Beispiel dafür, was ist IPv4 Adresse ist 234.123.42.65. Weiter unten in diesem Artikel werden wir auch sehen, wie man die IPv4-Adresse mit der IPv4-zu-Binär-Konvertierungsmethode in Binärcode umwandelt.

Teile von IPv4

Eine IP-Adresse besteht aus drei Teilen:

• Netzwerk: Dieser Teil der IP-Adresse identifiziert das Netzwerk, zu dem die IP-Adresse gehört. Die linke Seite der IP-Adresse wird als Netzwerkteil bezeichnet.

• Host: Der Host-Teil einer IP-Adresse unterscheidet sich normalerweise voneinander, um das Gerät im Internet eindeutig zu identifizieren. Der Netzwerkteil ist jedoch für jeden Host im Netzwerk ähnlich.

Die Netzwerk- und Host-Teile dieser IP-Adresse (234.123.42.65) sind beispielsweise:

234
123
42
65
Netzwerkteil
Host-Teil

• Subnetznummer: Dies ist ein optionaler Teil der IP-Adresse. Es ist die Aufteilung einer IP-Adresse in viele kleinere Segmente. Es hilft, Netzwerke miteinander zu verbinden und den Datenverkehr zu reduzieren.

Umwandlung von IPv4-Adressen in Binärcode

Während wir IPv4 als numerische 32-Bit-Adresse verwenden, arbeiten Computer und Netzwerke mit der binären Sprache. Lassen Sie uns verstehen, wie eine IP-Adresse mithilfe der IPv4-zu-Binär-Konvertermethode in eine Binärsprache konvertiert wird. Wie wir zuvor darüber gelesen haben, was ein Oktett ist, werden die Bits in jedem Oktett durch eine Zahl bezeichnet. Wir werden nun sehen, wie man ein 8-Bit-Oktettdiagramm verwendet. Es besteht aus einer Zahl, die den Wert jedes Bits darstellt.

Dies ist die IP-Adresse: 234.123.42.65, die wir mithilfe des Oktettdiagramms in die Binärsprache umwandeln werden. Jedes Bit im Oktett wird entweder als 1 oder 0 dargestellt. Das erste Oktett besteht aus der Zahl 234. Jetzt müssen wir herausfinden, welche Zahlen aus dem Oktettdiagramm 234 ergeben. Die Zahlen, die 234 ergeben, sind 128+ 64+32+8+2. Ebenso werden alle Zahlen, die sich addieren, mit 1 dargestellt, während die restlichen Zahlen mit 0 dargestellt werden.

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

Die Binärzahl für 234 ergibt also 11101010. In ähnlicher Weise wird dieser Vorgang mit allen Oktetten durchgeführt.

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

Daher ist die Binärsprache für die IP-Adresse 234.123.42.65 11101010.01111011.00101010.01000001

IPv4–OSI-Modell

Die International Standards Organization hat das OSI-Modell für Kommunikationssysteme angegeben. OSI steht für Open System Interconnection. Dieses Modell besteht aus Schichten, die erklären, wie ein System mit einem anderen unter Verwendung eines anderen Protokolls kommunizieren sollte. Jede Schicht spielt eine entscheidende Rolle im Kommunikationssystem. Das OSI-Modell besteht aus den folgenden Schichten:

• Anwendung (Schicht 7): Die Anwendungsschicht ist dem Benutzer am nächsten. Die primäre Funktion der Schicht besteht darin, Daten von und an die Benutzer zu empfangen und anzuzeigen. Diese Schicht hilft dabei, die Kommunikation über die unteren Ebenen mit der Anwendung auf der anderen Seite herzustellen. Zum Beispiel TelNet und FTP.

• Präsentation (Schicht 6): Die Präsentationsschicht ist für die Verarbeitung gedacht. Der Verarbeitungsteil umfasst entweder die Umwandlung von Daten vom Anwendungsformat in das Netzwerkformat oder vom Netzwerkformat in das Anwendungsformat. Zum Beispiel Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten.

• Sitzung (Schicht 5): Die Sitzungsschicht kommt ins Spiel, wenn zwei Computer kommunizieren müssen. Diese Sitzungen werden erstellt, falls eine Antwort vom Benutzer erforderlich ist. Diese Schicht ist für den Aufbau, die Koordination und den Ablauf der Sitzung verantwortlich. Zum Beispiel die Passwortüberprüfung.

• Transport (Schicht 4): Die Transportschicht stellt alle Aspekte der Datenübertragung von einem Netzwerk zum anderen sicher, einschließlich Menge, Geschwindigkeit und Ziel der Daten. In dieser Schicht arbeiten TCP/IP und UDP. Es empfängt Daten von den oben genannten Schichten, zerlegt sie in kleinere Blöcke, die als Segmente bezeichnet werden, und liefert sie weiter an die Netzwerkschicht.

• Netzwerk (Schicht 3): Die Netzwerkschicht ist dafür verantwortlich, die Datenpakete oder -segmente an ihr Ziel zu leiten. Genauer gesagt wählt diese Schicht effizient den richtigen Weg, um die richtige Stelle zu erreichen.

• Data Link (Layer 2): Der Data Link Layer ist dafür zuständig, die Quelldaten von der ersten Schicht, der physikalischen Schicht, zu den oben genannten Schichten zu übertragen. Diese Schicht ist auch für die Behebung der Fehler verantwortlich, die während der Übertragung auftreten.

• Physikalisch (Schicht 1): Die physikalische Schicht ist die letzte Schicht des OSI-Modells. Diese Schicht umfasst die Kommunikationsstruktur und Hardwarekomponenten wie Kabeltyp und -länge, Pin-Layouts, Spannung usw.

IPv4-Paketstruktur

Ein IPv4-Paket besteht aus zwei Teilen: Header und Daten. Es kann 65.535 Bytes transportieren. Die Länge eines IP-Headers liegt zwischen 20 und 60 Bytes. Der Header enthält den Host und die Zieladresse sowie andere Informationsfelder, die dem Datenpaket helfen, das Ziel zu erreichen.

IPv4-Paket-Header

Ein IPv4-Paket-Header hat 13 Pflichtfelder. Lassen Sie uns sie und ihre Rollen verstehen:

• Version: Es ist ein 4-Bit-Header-Feld. Es gibt Auskunft über die aktuelle Version der verwendeten IP.

• Internet Header Length (IHL): Dies ist die Länge des gesamten IP-Headers.

• Diensttyp: Dieses Feld gibt Auskunft über die Reihenfolge der übertragenen Pakete.

• Gesamtlänge: Dieses Feld gibt die Gesamtlänge des IP-Headers an. Die Mindestgröße für dieses Feld beträgt 20 Byte, während die maximale Größe bis zu 65.535 Byte beträgt.

• Identifikation: Das Identifikationsfeld des Header-Teils hilft bei der Identifizierung der verschiedenen Teile der Pakete, die während der Datenübertragung getrennt werden.

• ECN: ECN steht für Explicit Congestion Notification. Dieses Feld ist dafür verantwortlich, die Überfüllung von Paketen auf dem Übertragungsweg zu überprüfen.

• Flags: Dies ist ein 3-Bit-Feld, das angibt, ob ein IP-Paket entsprechend seiner Datengröße fragmentiert werden muss oder nicht.

• Fragment-Offset: Fragment-Offset ist ein 13-Bit-Feld. Es ermöglicht die Abfolge und Anordnung der fragmentierten Daten in einem IP-Paket.

• Time to Live (TTL): Dies ist eine Reihe von Werten, die zusammen mit jedem Datenpaket gesendet werden, mit dem Motiv, das Datenpaket nicht einzukreisen. Der an jedes IP-Paket angehängte Zahlenwert verringert sich um eins, nachdem es jeden Router auf seiner Route getroffen hat. Sobald der TTL-Wert eins erreicht, wird das IP-Paket verworfen.

• Protokoll: Protokoll ist ein 8-Bit-Feld, das für die Übermittlung der Netzwerkschichtinformationen darüber verantwortlich ist, zu welchem ​​Protokoll ein IP-Paket gehört.

• Header Checksum: Dieses Feld dient dazu, Kommunikationsfehler in den Headern und den empfangenen Datenpaketen zu erkennen.

• Quell-IP-Adresse: Dies ist ein 32-Bit-Feld, das aus der IPv4-Adresse des Absenders besteht.

• Ziel-IP-Adresse: Dies ist ein 32-Bit-Feld, das aus der IPv4-Adresse des Empfängers besteht.

• Optionen: Das Optionsfeld wird verwendet, wenn die Länge des IHL größer als 5 ist.

Lassen Sie uns nun etwas über die Eigenschaften des IPv4-Protokolls und die Vor- und Nachteile von IPv4 erfahren.

Eigenschaften von IPv4

Nachfolgend sind die Merkmale von IPv4 aufgeführt:

• IPv4 verwendet eine 32-Bit-IP-Adresse.
• Die Zahlen in der Adresse werden durch einen Dezimalpunkt getrennt.
• Es besteht aus Unicast-, Multicast- und Broadcast-Adresstypen.
• IPv4 ist mit zwölf Header-Feldern strukturiert.
• Subnetzmaske mit virtueller Länge (VLSM) wird von IPv4 unterstützt.
• Es verwendet das Post Address Resolution Protocol für die Zuordnung zur Mac-Adresse.
• Netzwerke werden mit DHCP (Dynamic Host Configuration Program) oder im manuellen Modus entworfen.

Vor- und Nachteile von IPv4

Werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile von IPv4:

Vorteile von IPv4

• Die Netzwerkzuteilung und Kompatibilität von IPv4 sind lobenswert.
• Es verfügt über einen produktiven Routing-Dienst.
• IPv4-Adressen bieten eine perfekte Verschlüsselung.
• Es kann problemlos an mehrere Geräte über ein Netzwerk angeschlossen werden.
• Es ist das spezifische Kommunikationsmittel, meistens in der Multicast-Organisation.

Nachteile von IPv4

• IPv4-Adressen sind am Rande der Erschöpfung.
• Das IPv4-Systemmanagement ist arbeitsintensiv, kompliziert und langsam.
• Es bietet ein ineffizientes und unzureichendes Internet-Routing.
• Seine optionale Sicherheitsfunktion.

Daher waren dies Vor- und Nachteile des IPv4-Protokolls.

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Allerdings hat es eine Verschiebung hin zur erweiterten Version von IPv4, nämlich IPv6, gegeben. Trotz der Erschöpfung von IPv4-Adressen wird es aufgrund seiner Kompatibilität weiterhin verwendet. Wir hoffen, dass unser Dokument Sie beim Erlernen der IPv4-Adresse sehr gut angeleitet hat. Hinterlassen Sie Ihre Fragen oder Vorschläge, falls vorhanden, im Kommentarbereich unten.