O que é IPv4?

A versão original do Internet Protocol foi implantada pela primeira vez em 1983 na ARPANET, ou seja, Internet Protocol versão 4 (IPv4). O IPv4 é a quarta versão do endereço IP com um limite de 4 bilhões de endereços IP. O endereço IPv4 é expresso em um valor inteiro de 32 bits e escrito em notação decimal com pontos, consistindo em quatro grupos de octetos com oito endereços de valor expressos independentemente em números decimais. e separados por pontos. Os intervalos podem ser de 0 a 255.

Exemplo: O endereço IP 105.249.119.16 representa o número decimal de 32 bits e em Binário é 01101001.11111001.01110111.00010000.

É usado em redes de comutação de pacotes para redes ininterruptas.
Ele possui um formato padronizado para fornecer informações de um dispositivo para outro conectado pela Internet.
É fornecida identificação para cada dispositivo conectado entre redes.
Existem métodos de configuração para cada dispositivo e também varia de acordo com os tipos de rede.
O IPv4 foi definido em endereços de 32 bits (4 bytes) e usa 3 classes: A, B, C.
A classe A é usada para redes maiores. Ele usa 8 bits para rede e 24 bits para hospedagem.
A classe B é usada para redes médias. Ele usa 16 bits para rede e 16 bits para hospedagem.
A classe C é usada para redes menores. Ele usa 24 bits para rede e 8 bits para hospedagem.
Além disso, a Classe D é usada para multicast e a Classe E é usada para fins experimentais.

1. Endereços IP: O endereço IP (Internet Protocol) é um rótulo numérico atribuído a um dispositivo conectado a uma rede, que usa o protocolo Internet para comunicação. A camada da Internet passa o endereço IP do endereço do próximo salto para a camada de rede. Esse endereço é limitado a um endereço físico e um novo quadro é formado. O restante do quadro original é encapsulado em um novo quadro antes de ser enviado pelo canal de comunicação. A camada de rede permanece como a espinha dorsal do modelo OSI e gerencia o melhor caminho lógico para transferência de dados entre nós.

'Geralmente, ele é composto de valores binários e direciona o roteamento de todos os dados pela Internet'.

O endereço IP tem 2 funções principais,

Identificação da interface host / rede
endereçamento de local

2. IANA: A IANA (Autoridade para atribuição de números da Internet) e os 5 RIRs (Registros regionais da Internet) gerenciam o espaço de endereços IP. Eles são responsáveis pelos territórios designados para atribuição aos registros locais da Internet, como provedores de serviços da Internet e outros usuários finais. E essas atribuições podem ser estáticas ou dinâmicas, dependendo das práticas de rede e dos recursos de software.

Cabeçalho do datagrama IPv4

A seguir, é apresentada uma explicação diagramática do cabeçalho do datagrama:

Vamos ver o cabeçalho do datagrama ipv4 no formato tabular abaixo:

Versão	Este é um campo de 4 bits e indica a versão do IP que estamos usando.
HLen	Fornece o comprimento do cabeçalho. O comprimento mínimo do cabeçalho deve ser 20 bytes, pois o tamanho máximo do cabeçalho de 4 bits é 15. Se usarmos o campo de opções, 60 bytes (20 + 40) serão o comprimento máximo do cabeçalho.
Tipo de serviço	Os primeiros 3 bits informam a precedência e os próximos 4 bits informam o tipo de serviço e os últimos bits não são usados. Os 4 bits de serviços definem o atraso, taxa de transferência, confiabilidade e custo.
Comprimento total	O campo comprimento total define o comprimento total do datagrama, incluindo o cabeçalho. o comprimento total pode ser calculado como comprimento dos dados + comprimento do cabeçalho ou comprimento dos dados = comprimento total - comprimento do cabeçalho de 16 bits
Identificação (ID do fragmento)	Como o IPv4 é um serviço de datagrama, esses bits ajudam a identificar exclusivamente quando a fragmentação termina nos pacotes de datagramas.
Bandeiras	A bandeira indica a fragmentação usando o campo de identificação, basicamente diz se pode ser fragmentada ou se a atual é a final.
Deslocamento de fragmento	A posição do vizinho de cada fragmento é medida desde o início dos dados originais por unidades de 8 bytes.
Tempo de Viver	Isso ajuda a desviar as transações dos datagramas. Ele mede o número de roteadores que o datagrama pode passar. Ele verifica decrementando o valor para 1 até atingir 0. O datagrama é descartado quando atinge zero.
Protocolo	O IPv4 contém dados dos vários protocolos. Este campo ajuda a camada de rede a entender quais dados pertencem a qual protocolo.
Soma de verificação de cabeçalho	Este campo é usado para detectar erros nos pacotes ou mensagens.
Endereço IP de origem	Endereço de 32 bits do host de envio.
Endereço IP de destino	Endereço de 32 bits do host receptor.
Opções	Todo datagrama não especifica o campo de opção. É a lista de especificações que contém restrições de segurança, roteamento etc.

Limitações do IPv4

Falta de espaço no endereço: o espaço no endereço é rapidamente esgotado, pois vários dispositivos conectados à Internet crescem rapidamente.
Extensibilidade fraca do protocolo: o tamanho insuficiente do cabeçalho IPv4 não acomoda os parâmetros adicionais necessários.
Problema de limitação de segurança para comunicações: as informações não têm acesso limitado hospedado na rede. Projetado originalmente para redes militares isoladas. Depois adaptado para a rede pública de ensino e pesquisa.
Falta de suporte de qualidade em serviço: atraso na largura de banda das informações e em determinadas redes não suporta por esse motivo.
Limitações geográficas: Como foi criado nos EUA, envolve a distribuição de endereços IP e quase 50% são reservados para os Estados Unidos.

Benefícios do IPv4

1. Segurança Confiável: Este pacote de endereço possui criptografia de dados para manter a privacidade e a segurança durante a comunicação em meio público.

2. Grandes tarefas de roteamento:

A grande quantidade de roteadores funcionais torna isso o backbone da Internet e, portanto, possui uma alocação de rede vital.
A infraestrutura depende de roteamento hierárquico e plano.
Também fica fácil conectar vários dispositivos em uma grande rede sem NAT.

3. Bibliotecas e conferências de vídeo: aumento do número de usuários da Internet diminui a transferência de dados on-line. Este modelo de comunicação fornece serviço de qualidade e transferência eficiente de dados. Os serviços TCP e UDP são usados na maioria dos casos; apesar da funcionalidade limitada, os endereços IPv4 são redefinidos e permitem criptografia de dados.

4. Flexibilidade: o roteamento IPv4 é mais escalável e eficiente, à medida que o endereçamento é agregado. Especificamente, funciona bem para multicast e comunicação de dados nas redes de uma organização.

Uso do IPv4

As alocações de endereços são estabelecidas em 5 RIRs com seus endereços IP,

Centro Africano de Informações de Rede (AFRINIC): Serve na África e em partes do Oceano Índico.
Registro Americano para Números da Internet (ARIN): Serve no Canadá, em partes do Caribe e nos Estados Unidos, também nas ilhas do Atlântico Norte.
Centro de Informações de Rede da Ásia-Pacífico (APNIC): Serve na maior parte da Ásia e Oceania.
Centro de Informações de Rede da América Latina e Caribe (LACNIC): Serve na América Latina e em partes do Caribe.
Centro de Coordenação de Rede IP Europeens da Reseaux (RIPE NCC): atende na Europa, Ásia Central e Oriente Médio.

Essas regiões são responsáveis pelas alocações de endereços IP para operadoras e usuários da Internet nessa região.

Os RIRs esgotaram-se no número de IPv4s, devido à falta de alocações de endereços IP. Para combater a falta de endereços IP e ampliar o uso de endereços na comunicação para acessar com eficiência, o IPv6 foi criado. Devido à exaustão de endereço no IPv4, o IPv6 foi criado com um design de infraestrutura e capacidade aprimorados para lidar com a carga útil.

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