IPv4 چیست؟ چه کاربردی در شبکه دارد؟

امروزه تقریبا تمام فعالیت‌های دیجیتال ما، از باز کردن یک وب‌سایت ساده گرفته تا اتصال سرورها، دوربین‌های مداربسته، گوشی‌های موبایل و تجهیزات شبکه، بر پایه آدرس‌های IP انجام می‌شود. در قلب این ارتباطات، پروتکلی به نام IPv4 قرار دارد؛ پروتکلی که دهه‌ها ستون اصلی اینترنت جهان بوده است و هنوز هم بخش بزرگی از شبکه‌های خانگی، اداری و سازمانی بر اساس آن کار می‌کنند. طبق آمارهای جهانی، میلیاردها دستگاه همچنان از IPv4 برای برقراری ارتباط استفاده می‌کنند و همین موضوع باعث شده یادگیری این نوع آدرس‌دهی، به یکی از مهم‌ترین مهارت‌های پایه در دنیای شبکه تبدیل شود.

اما IPv4 چیست؟ چرا هر دستگاه در شبکه به یک IP نیاز دارد؟ تفاوت IP عمومی و خصوصی چیست؟ کلاس‌های مختلف IPv4 چه کاربردی دارند و چرا امروزه صحبت از مهاجرت به IPv6 مطرح شده است؟ اگر این سؤال‌ها برای شما هم پیش آمده است، در ادامه همراه ما باشید تا حتی اگر هیچ آشنایی قبلی با شبکه ندارید، بتوانید ساختار و عملکرد این پروتکل مهم را به سادگی درک کنید. در صورتی‌که برای پیاده‌سازی این پروتکل نیاز به کارشناس فنی دارید کافیست با شماره  0218363 تماس بگیرید و از کارشناسان ما در بخش پشتیبانی شبکه کمک بگیرید.

IPv4 چیست؟

پروتکل IPv4 یا Internet Protocol Version 4 یکی از قدیمی‌ترین و همچنان پرکاربردترین نسخه‌های آدرس‌دهی در شبکه است و در واقع چهارمین نسخه از پروتکل اینترنت است که سال‌ها به‌عنوان پایه‌ اصلی ارتباطات شبکه و اینترنت استفاده می‌شود.

به زبان ساده، IPv4 مانند «آدرس خانه» برای دستگاه‌ها عمل می‌کند. همان‌طور که مأمور پست برای رساندن بسته باید آدرس دقیق خانه شما را بداند، در شبکه نیز داده‌ها برای رسیدن به مقصد باید آدرس دستگاه مقصد را داشته باشند. IPv4 همین وظیفه را انجام می‌دهد و مشخص می‌کند هر بسته‌ی اطلاعاتی باید به کدام دستگاه ارسال شود.

زمانی که شما وارد یک وب‌سایت می‌شوید، کامپیوتر یا گوشی شما از طریق آدرس IPv4 با سرور آن وب‌سایت ارتباط برقرار می‌کند. این پروتکل به دلیل ساختار ساده و سازگاری گسترده، هنوز هم در اکثر شبکه‌های خانگی، اداری و سازمانی استفاده می‌شود. با این حال، به‌دلیل رشد شدید تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت، تعداد آدرس‌های IPv4 محدود شده و همین موضوع باعث توسعه‌ی پروتکل جدیدتری به نام IPv6 شده است، اگرچه با وجود ایجاد پروتکل IPv6، پروتکل IPv4 همچنان ستون اصلی بسیاری از زیرساخت‌های شبکه در جهان است.

ساختار آدرس IPv4 چگونه است؟

حال که می‌دانید IPv4 چیست؟ برای اینکه بتوانید IPv4 را به‌درستی درک کنید، باید ابتدا با ساختار آن آشنا شوید. این پروتکل دنباله‌ای از اعدادی شبیه به 192.168.1.1 است، اما پشت این ظاهر ساده، یک ساختار دقیق و مهندسی‌شده قرار دارد که نحوه ارتباط دستگاه‌ها در شبکه را مشخص می‌کند. در ادامه با این ساختار آشنا خواهیم شد.

ساختار ۳۲ بیتی IPv4

پروتکل IPv4 در پشت صحنه به زبان باینری (Binary) کار می‌کند. به عبارت ساده‌تر، یک آدرس IPv4 از ۳۲ بیت تشکیل شده است که هر بیت فقط می‌تواند یکی از دو مقدار 0 یا 1 را داشته باشد. این ۳۲ بیت به ۴ بخش ۸ بیتی تقسیم می‌شوند که به هر بخش، Octet گفته می‌شود. این ساختار باعث می‌شود IPv4 بتواند حدود ۴٫۳ میلیارد آدرس مختلف تولید کند. ساختار کلی IPv4 به شکل زیر است:

11000000.10101000.00000001.00000001

نمایش ده‌دهی نقطه‌ای (Dotted Decimal)

خواندن فرم باینری برای انسان‌ها سخت است، به همین دلیل پروتکل IPv4 اغلب به‌صورت ساختار ده‌دهی نقطه‌ای نمایش داده می‌شود که به آن Dotted Decimal Notation می‌گویند.

در این روش هر بخش ۸ بیتی به یک عدد ده‌دهی تبدیل و بخش‌ها با نقطه (.) از یکدیگر جدا می‌شوند و هر بخش می‌تواند عددی بین 0 تا 255 باشد، چون هر Octet شامل ۸ بیت است. برای مثال این مقدار باینری:

11000000.10101000.00000001.00000001

به شکل 192.168.1.1 نمایش داده می‌شود. در این ساختار:

• عدد اول= 192
• عدد دوم= 168
• عدد سوم= 1
• عدد چهارم= 1

نمونه آدرس IPv4

تا اینجا می‌دانید که پروتکل IPv4 چیست؟ و چه ساختاری دارد؟ در ادامه برای آشنایی بیشتر با این نوع پروتکل، چند نمونه از معروف‌ترین آدرس‌های IPv4 را آورده ایم تا درک بهتری نسبت به این پروتکل شبکه داشته باشید:

IPv4 چگونه کار می‌کند؟

پیش از اینکه به سراغ نحوه کارکرد پروتکل IPv4 برویم، بهتر است بدانید که این پروتکل از دو بخش اصلی تشکیل می‌شود:

• بخش Network: مشخص می‌کند که دستگاه متعلق به کدام شبکه است.
• بخش Host: مشخص می‌کند که یک دستگاه دقیقا کدام سیستم داخل آن شبکه است.

برای مثال در آدرس 192.168.1.10، ممکن است قسمت 192.168.1 مربوط به بخش شبکه و بخش 10 نیز بیانگر شناسه دستگاه داخل شبکه باشد.

IPv4 وظیفه دارد داده‌ها را از مبدا به مقصد برساند. زمانی‌که شما وارد یک وب‌سایت می‌شوید، فایل دانلود کرده یا حتی پیام ارسال می‌کنید، اطلاعات به‌صورت بسته‌های کوچک داده (Packets) در شبکه جابه‌جا می‌شوند. IPv4 روی هر بسته، اطلاعات مربوط به مبدا و مقصد را قرار می‌دهد تا بسته‌ها بدانند باید به کجا بروند. این پروتکل، عملکرد خود را در چند مرحله اجرا می‌کند:

مرحله اول: اختصاص IP به دستگاه‌ها

هر دستگاه داخل شبکه یک IPv4 دریافت می‌کند. این IP می‌تواند به‌صورت دستی (Static) یا خودکار توسط DHCP تنظیم شود. برای مثال، IPv4 برای یک لپ‌تاپ 192.168.1.10 یا برای یک پرینتر 192.168.1.20 باشد.

مرحله دوم: ایجاد بسته‌های داده

زمانی‌که دستگاهی می‌خواهد اطلاعات ارسال کند، داده‌ها به Packet تبدیل می‌شوند و روی هر Packet دو آدرس Source IP (مبدا) و Destination IP (مقصد) نوشته می‌شود.

مرحله سوم: مسیریابی توسط روتر

زمانی‌که بسته‌ها به روتر می‌رسند، روتر بررسی می‌کند که مقصد کجاست و بهترین مسیر را انتخاب می‌کند. این فرآیند را Routing می‌گویند. روترها مانند پلیس‌های ترافیک اینترنت عمل می‌کنند و بسته‌ها را به مقصد مناسب هدایت می‌کنند.

مرحله چهارم: رسیدن بسته به مقصد

در نهایت، Packetها به دستگاه مقصد می‌رسند و دوباره به داده اصلی تبدیل می‌شوند. برای مثال وقتی یک صفحه‌ وب باز می‌شود، درخواست از سیستم شما ارسال می‌شود، سرور پاسخ می‌دهد و داده‌ها از طریق IPv4 منتقل می‌شوند و جالب اینکه، تمام این فرآیند تنها در چند میلی‌ثانیه انجام می‌شود.

بیشتر بخوانید: ip چیست

انواع آدرس IPv4

همه آدرس‌های IPv4 شبیه هم به نظر می‌رسند، اما در عمل همه آن‌ها کاربرد یکسانی ندارند. بعضی از IPها فقط داخل شبکه‌های داخلی استفاده می‌شوند و بعضی دیگر در سطح اینترنت قابل دسترسی هستند. به همین دلیل، IPv4 به چند نوع مختلف تقسیم می‌شود تا مدیریت شبکه‌ها، امنیت و ارتباطات اینترنتی راحت‌تر انجام شود. شناخت تفاوت این دو نوع IP یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم شبکه است، چون تمام شبکه‌های خانگی، اداری و سازمانی بر اساس همین ساختار کار می‌کنند. انواع آدرس IPv4 عبارتند از:

Public IP

آدرس عمومی یا Public IP، آدرسی است که در اینترنت شناخته می‌شود و دستگاه‌ها با استفاده از آن می‌توانند با اینترنت و سایر شبکه‌های خارج از سازمان ارتباط برقرار کنند. این IPها:

• در کل اینترنت یکتا هستند.
• توسط ISP یا شرکت ارائه‌دهنده اینترنت اختصاص داده می‌شوند.
• از بیرون شبکه قابل دسترسی هستند.

زمانی‌که وارد یک وب‌سایت می‌شوید، سرور آن سایت Public IP دارد تا کاربران سراسر جهان بتوانند به آن متصل شوند. برای مثال، آدرس 8.8.8.8 که مربوط به DNS گوگل است، نوعی Public IP است.

Private IP

برخلاف آدرس عمومی، Private IP یا آدرس خصوصی، آدرسی است که فقط داخل شبکه‌های داخلی استفاده می‌شود و در اینترنت قابل مسیریابی مستقیم نیست. این نوع IPها به دلیل بهره‌مندی از ویژگی‌هایی مانند عدم دسترسی مستقیم از اینترنت، قابلیت استفاده تکراری، امنیت بیشتر و صرفه‌جویی در آدرس‌های IPv4، برای شبکه‌های خانگی، شرکت‌ها، سازمان‌ها و دیتاسنترها استفاده می‌شوند. برای مثال، آدرس 192.168.1.10یک Private IP است که فقط داخل شبکه محلی معتبر خواهد بود. 

شاید برایتان این سوال مطرح شود که محدوده‌ Private IP در پروتکل IPv4 چیست؟ IPv4 سه محدوده اصلی برای IPهای خصوصی تعریف کرده است که عبارتند از:

کلاس‌های آدرس IPv4

در گذشته، برای مدیریت بهتر آدرس‌های IPv4، این آدرس‌ها به چند کلاس مختلف تقسیم شدند و ساختاری را ایجاد کردند که به آن Classful Addressing گفته می‌شود. هدف از این دسته‌بندی این بود که شبکه‌های کوچک، متوسط و بزرگ بتوانند متناسب با تعداد دستگاه‌های خود IP دریافت کنند. هر یک از این کلاس‌ها محدوده IP متفاوتی دارد، تعداد Host متفاوتی پشتیبانی می‌کند و کاربرد مخصوص به خودشان را دارند. این کلاس‌ها عبارتند از:

کلاس A

کلاس A برای شبکه‌های بسیار بزرگ طراحی شده است و محدوده‌ آن شامل 1.0.0.0 تا 126.255.255.255 است. آدرس 10.0.0.1 نمونه‌ای از این کلاس است. در کلاس A:

• بیت اول همیشه 0 است.
• بخش بزرگی از IP برای Hostها استفاده می‌شود.
• برای شرکت‌ها و سازمان‌های عظیم مناسب است.
• در آن تعداد شبکه کم و تعداد Host بسیار زیاد است.
• هر شبکه کلاس A می‌تواند میلیون‌ها دستگاه داشته باشد.

کلاس B

این کلاس برای شبکه‌های متوسط طراحی شده است و محدوده‌ 128.0.0.0 تا  191.255.255.255 را در بر می‌گیرد. در این کلاس:

• دو بیت اول همیشه 10 هستند.
• تعادل مناسبی بین تعداد شبکه و Host ایجاد می‌کند.
• برای دانشگاه‌ها، سازمان‌های متوسط و شرکت‌های چند شعبه‌ای کاربرد دارد.

کلاس C

این نوع، رایج‌ترین کلاس IPv4 در محدوده‌ی 192.0.0.0 تا 223.255.255.255 است. در این کلاس:

• سه بیت اول همیشه 110 هستند.
• تعداد Host محدودتر است.
• تعداد شبکه‌های بیشتری ارائه می‌دهد.
• می‌تواند در شبکه‌های خانگی، دفاتر کوچک و شرکت‌های کوچک به کار گرفته شود.

برای مثال، آدرس 192.168.1.1 یک نمونه از IPهای کلاس C است.

کلاس D و E

این دو کلاس کاربرد متفاوتی دارند و برای Hostهای عادی استفاده نمی‌شوند. کلاس D در محدوده‌ 224.0.0.0 تا 239.255.255.255 قرار دارد و برای برای Multicast یا ارسال هم‌زمان داده به چند دستگاه (مانند استریم ویدیو، IPTV یا کنفرانس آنلاین) استفاده می‌شود. در مقابل، آدرس‌های کلاس E با قرارگری در محدوده‌ 240.0.0.0 تا 255.255.255.255 برای تحقیقات و استفاده‌های آزمایشگاهی رزرو شده است.

 IPv4 و IPv6 چه تفاوتی دارند؟

از آنجایی که با افزایش شدید تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت، مشخص شد که IPv4 دیگر پاسخگوی نیاز آینده نیست، نسخه جدیدتری به نام IPv6 توسعه داده شد. این پروتکل تعداد بسیار بیشتری آدرس ارائه می‌دهد، امنیت بهتری دارد، ساختار مدرن‌تری ارائه می‌کند و برای آینده اینترنت طراحی شده است.

برای کمک به درک بهتر و سریع‌تر شما از تفاوت‌های IPv4 و IPv6، در جدول زیر مقایسه‌ای کوتاه میان این دو پروتکل انجام داده‌ایم که می‌توانید آن را مطالعه کنید:

آنچه درباره IPv4 آموختیم

IPv4 یکی از مهم‌ترین پایه‌های دنیای شبکه و اینترنت است و تمام ارتباطات شبکه‌ای سال‌ها بر اساس همین پروتکل انجام شده‌اند. در این مقاله یاد گرفتیم که IPv4 چیست؟ چگونه کار می‌کند و ساختار ۳۲ بیتی آن به چه صورت است. همچنین با انواع آدرس‌های Public و Private، کلاس‌های مختلف IPv4 و تفاوت‌های آن با IPv6 آشنا شدیم. اگرچه امروزه IPv6 به‌عنوان نسل جدید آدرس‌دهی اینترنت معرفی شده است، اما IPv4 همچنان بخش بزرگی از زیرساخت شبکه‌های جهان را تشکیل می‌دهد و یادگیری آن برای هر فردی که می‌خواهد وارد دنیای شبکه شود، کاملا ضروری است. برای دریافت مشاوره یا پیاده‌سازی این پروتکل بر اساس نیازتان می‌توانید با شماره 0218363 تماس بگیرید یا روی لینک زیر بزنید.

راه اندازی تخصصی شبکه‌تان را به کارشناسان بسپارید!

طبق آمارهای جهانی، نصب و راه‌ اندازی شبکه به صورت استاندارد، هزینه‌های آتی شرکت را 10 تا 50 درصد کاهش می‌دهد. متخصصان فالنیک آماده‌ی ارائه مشاوره و اجرای پروژه‌های نصب و راه اندازی شبکه‌ به صورت حرفه‌ای و استاندارد هستند. همین حالا تماس بگیرید.

درخواست راه اندازی شبکهمشاوره رایگان

خلاصه این مقاله

با رشد سریع اینترنت، برقراری ارتباط مطمئن میان میلیون‌ها دستگاه نیازمند یک سیستم آدرس‌دهی دقیق و استاندارد است. پروتکل‌های اینترنت (IP) این چالش را حل می‌کنند. IPv4، به عنوان پرکاربردترین نسخه، ستون اصلی ارتباطات شبکه‌ای را تشکیل می‌دهد. در IPv4، آدرس‌های IP به صورت ۳۲ بیتی تعریف می‌شوند. هر آدرس از چهار بخش عددی تشکیل شده که با نقطه از هم جدا می‌شوند و هر بخش می‌تواند عددی بین ۰ تا ۲۵۵ باشد، مانند ۱۲۷.۰.۰.۱. این ساختار امکان ایجاد حدود ۴.۳ میلیارد آدرس منحصر به فرد را فراهم می‌کند. اما با توجه به افزایش چشمگیر کاربران و گسترش اینترنت اشیاء، ظرفیت IPv4 دیگر پاسخگو نیست. به همین دلیل، IPv6 به عنوان نسل جدید پروتکل اینترنت و جایگزین آینده IPv4 معرفی شده است.