IPv4 простыми словами

Адрес IPv4 — это 32-битное число, обозначающее сетевой интерфейс. Люди записывают его в десятичной записи с точками: четыре числа от 0 до 255, каждое — 8 бит (октет). 192.0.2.10 на самом деле — это 11000000 00000000 00000010 00001010.

32 бита дают около 4,3 миллиарда адресов (2³²). В 1981 году, когда RFC 791 описал протокол, этого казалось достаточно. Для сегодняшних миллиардов телефонов, компьютеров и серверов — нет. Поэтому появился IPv6, а большинство сетей IPv4 теперь делят адреса между пользователями.

Публичный адрес уникален в мире и маршрутизируется в интернете. Он есть у вашего домашнего роутера или мобильного оператора; через такие адреса открываются сайты.

Частные адреса (RFC 1918) можно повторно использовать внутри любой сети, и они никогда не маршрутизируются в публичном интернете:

Устройства с частными адресами выходят в интернет через NAT (трансляцию сетевых адресов): роутер переписывает исходящие пакеты так, чтобы в них стоял его публичный адрес. Поэтому адрес, который показывает этот сайт, обычно принадлежит роутеру, а не ноутбуку.

CGNAT и 100.64.0.0/10

Многие провайдеры, особенно мобильные, добавляют второй уровень NAT — операторский NAT (CGNAT). Тогда роутер получает адрес из общего диапазона 100.64.0.0/10 (RFC 6598), а сотни абонентов делят один публичный адрес IPv4. Если WAN-адрес в настройках роутера отличается от показанного здесь, вы, скорее всего, за CGNAT.

Бесклассовая междоменная маршрутизация (CIDR, RFC 4632) записывает блок адресов как адрес/длина-префикса. Длина префикса показывает, сколько старших битов фиксировано, — это сетевая часть; остальное — часть хоста.

• /24 → 8 бит хоста → 256 адресов (например, 192.168.1.0 – 192.168.1.255)
• /16 → 16 бит хоста → 65 536 адресов
• /32 → один адрес

В обычной подсети первый адрес — адрес сети, последний — широковещательный, поэтому в /24 доступно 254 хоста. На каналах «точка-точка» можно использовать /31, где доступны оба адреса (RFC 3021).

До CIDR адреса выдавались фиксированными классами — A (/8), B (/16) и C (/24). Классы расточительно расходовали адреса и в 1993 году были отменены, но термины встречаются до сих пор.

Некоторые блоки IANA зарезервировала для определённых целей, и они никогда не выдаются клиентам. Таблица ниже создана по реестру адресов специального назначения IANA, с помощью которого этот сайт классифицирует каждый запрос.

IANA передала последние свободные блоки /8 пяти региональным интернет-регистраторам в феврале 2011 года. Затем адреса закончились и у них — у APNIC в 2011 году, у RIPE NCC для обычного распределения в 2019-м. Сегодня новое пространство IPv4 можно получить только переводом на вторичном рынке, где один адрес стоит десятки долларов.

Ответ отрасли состоит из трёх частей: NAT для совместного использования адресов, CGNAT у провайдеров и IPv6, адресное пространство которого делает такое совместное использование ненужным.