O que é Endereço IPv4?

O IPv4 é a primeira versão do Internet Protocol lançada pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos em sua Rede de Agências de Projetos de Pesquisa Avançada (ARPANET). É capaz de produzir bilhões de endereços IP, que é uma das características proeminentes do IPv4. Desde que o IPv4 foi lançado em 1983, estamos à beira do esgotamento dos endereços IP com o surgimento de mais dispositivos IoT. Neste artigo, além de aprender o que é o endereço IPv4, você também lerá sobre as vantagens e desvantagens do IPv4.

O que é Endereço IPv4?

IPv4 é a primeira versão do Protocolo de Internet. Ele usa um espaço de endereço de 32 bits, que é o endereço IP mais comumente usado. Este endereço de 32 bits é escrito como quatro números separados por um decimal. Cada conjunto de números é chamado de octeto. Os números em cada octeto variam de 0 a 255. O IPv4 é capaz de criar 4,3 bilhões de endereços IP exclusivos. Um exemplo do que é IPv4 endereço é 234.123.42.65. Mais adiante no artigo, também veremos como converter o endereço IPv4 em código binário usando o método IPv4 para conversor binário.

Partes do IPv4

Um endereço IP consiste em três partes:

• Rede: Esta parte do endereço IP identifica a rede à qual o endereço IP pertence. O lado esquerdo do endereço IP é chamado de parte da rede.

• Host: A parte Host de um endereço IP geralmente varia entre si para identificar exclusivamente o dispositivo na Internet. No entanto, a parte da rede é semelhante para cada host na rede.

Por exemplo, as partes Rede e Host deste endereço IP (234.123.42.65) são:

234
123
42
65
Parte de rede
Parte do host

• Número da sub-rede: é uma parte opcional do endereço IP. É a partição de um endereço IP em muitos segmentos menores. Ajuda a interconectar redes e reduz o tráfego.

Conversão de endereços IPv4 em código binário

Enquanto usamos IPv4 como endereço numérico de 32 bits, computadores e redes trabalham com a linguagem binária. Vamos entender como um endereço IP é convertido em linguagem binária usando o método IPv4 para conversor binário. Como lemos anteriormente sobre o que é um octeto, os bits em cada octeto são denotados por um número. Veremos agora como usar um gráfico de octetos de 8 bits. Consiste em um número que representa o valor de cada bit.

Este é o endereço IP: 234.123.42.65, que converteremos em linguagem binária usando o gráfico de octetos. Cada bit no octeto é representado como 1 ou 0. O primeiro octeto consiste no número 234. Agora teremos que descobrir quais números do gráfico de octetos somam 234. Os números que somam 234 são 128+ 64+32+8+2. Da mesma forma, todos os números que somam são representados com 1, enquanto o restante dos números é representado com 0.

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

Assim, o número binário para 234 é 11101010. Da mesma forma, esse processo é realizado com todos os octetos.

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

Portanto, a linguagem binária para o endereço IP 234.123.42.65 é 11101010.01111011.00101010.01000001

Modelo IPv4–OSI

A International Standards Organization deu o modelo OSI para sistemas de comunicação. OSI significa Interconexão de Sistema Aberto. Este modelo consiste em camadas que explicam como um sistema deve se comunicar com outro usando um protocolo diferente. Cada camada desempenha um papel crucial no sistema de comunicação. O modelo OSI consiste nas seguintes camadas:

• Aplicação (Camada 7): A Camada de Aplicação é a mais próxima do usuário. A principal função da camada é receber e exibir dados de e para os usuários. Essa camada ajuda a estabelecer a comunicação através dos níveis inferiores com o aplicativo do outro lado. Por exemplo, TelNet e FTP.

• Apresentação (Camada 6): A Camada de Apresentação destina-se ao processamento. A parte de processamento inclui a conversão de dados do formato do aplicativo para o formato da rede ou do formato da rede para o formato do aplicativo. Por exemplo, criptografia e descriptografia de dados.

• Sessão (Camada 5): A Camada de Sessão entra em ação quando dois computadores precisam se comunicar. Essas sessões são criadas caso seja necessária uma resposta do usuário. Essa camada é responsável pela configuração, coordenação e expiração da sessão. Por exemplo, verificação de senha.

• Transporte (Camada 4): A Camada de Transporte garante todos os aspectos da transmissão de dados de uma rede para outra, incluindo a quantidade, velocidade e destino dos dados. TCP/IP e UDP funcionam nesta camada. Ele recebe dados das camadas acima, divide-os em pedaços menores chamados segmentos e os entrega à Camada de Rede.

• Rede (Camada 3): A Camada de Rede é responsável por rotear os pacotes ou segmentos de dados até seu destino. Para ser específico, essa camada escolhe com eficiência o caminho certo para chegar ao ponto certo.

• Enlace de Dados (Camada 2): A camada de enlace de dados é responsável por transferir os dados de origem da primeira camada, que é a camada física, para as camadas mencionadas acima. Essa camada também é responsável por corrigir os erros que ocorrem durante a transferência.

• Física (Camada 1): A camada física é a última camada do modelo OSI. Essa camada inclui a estrutura de comunicação e os componentes de hardware, como o tipo e o comprimento do cabo, os layouts dos pinos, a tensão, etc.

Estrutura de pacotes IPv4

Um pacote IPv4 consiste em duas partes: cabeçalho e dados. É capaz de transportar 65.535 bytes. O comprimento de um cabeçalho IP varia de 20 a 60 bytes. O cabeçalho inclui o host e o endereço de destino, bem como outros campos de informações que ajudam o pacote de dados a chegar ao destino.

Cabeçalho de pacote IPv4

Um cabeçalho de pacote IPv4 tem 13 campos obrigatórios. Vamos entendê-los e seus papéis:

• Versão: É um campo de cabeçalho de 4 bits. Ele fornece informações sobre a versão atual do IP em uso.

• Comprimento do cabeçalho da Internet (IHL): Este é o comprimento de todo o cabeçalho IP.

• Tipo de Serviço: Este campo fornece informações sobre a sequência de pacotes em transmissão.

• Comprimento total: Este campo indica o comprimento total do cabeçalho IP. O tamanho mínimo para este campo é de 20 bytes, enquanto o tamanho máximo vai até 65.535 bytes.

• Identificação: O campo Identificação da parte do cabeçalho ajuda a identificar as diferentes partes dos pacotes que se separam durante a transmissão dos dados.

• ECN: ECN significa Explicit Congestion Notification. Este campo é responsável por verificar a superlotação de pacotes na rota de transmissão.

• Flags: Este é um campo de 3 bits que indica se um pacote IP deve ser fragmentado ou não de acordo com o tamanho dos dados.

• Fragment Offset: Fragment Offset é um campo de 13 bits. Permite a sequência e posicionamento dos dados fragmentados em um pacote IP.

• Time to Live (TTL): É um conjunto de valores que são enviados junto com cada pacote de dados, com o objetivo de evitar circundar o pacote de dados. O valor do número anexado a cada pacote IP diminui em um após encontrar cada roteador em sua rota. Assim que o valor de TTL atingir um, o pacote IP é descartado.

• Protocolo: Protocolo é um campo de 8 bits responsável por transmitir as informações da Camada de Rede sobre a qual protocolo um pacote IP pertence.

• Header Checksum: Este campo se encarrega de detectar erros de comunicação nos cabeçalhos e nos pacotes de dados recebidos.

• Endereço IP de origem: Este é um campo de 32 bits, que consiste no endereço IPv4 do remetente.

• Endereço IP de destino: Este é um campo de 32 bits, que consiste no endereço IPv4 do receptor.

• Opções: O campo Opções entra em uso quando o comprimento do DIH é maior que 5.

Agora, vamos aprender sobre as características do protocolo IPv4 e as vantagens e desvantagens do IPv4.

Características do IPv4

Abaixo estão listadas as características do IPv4:

• O IPv4 usa um endereço IP de 32 bits.
• Os números no endereço são separados por um ponto decimal chamado ponto.
• Consiste em tipos de endereço unicast, multicast e broadcast.
• O IPv4 é estruturado com doze campos de cabeçalho.
• A máscara de sub-rede de comprimento virtual (VLSM) é suportada pelo IPv4.
• Ele usa o Post Address Resolution Protocol para mapear para o endereço Mac.
• As redes são projetadas com DHCP (Dynamic Host Configuration Program) ou usando o modo manual.

Vantagens e Desvantagens do IPv4

Vamos dar uma olhada nas vantagens e desvantagens do IPv4:

Vantagens do IPv4

• A distribuição e compatibilidade de rede do IPv4 são louváveis.
• Possui um serviço de roteamento produtivo.
• Os endereços IPv4 fornecem codificação perfeita.
• Ele pode ser facilmente conectado a vários dispositivos em uma rede.
• É o meio específico de comunicação, principalmente na organização multicast.

Desvantagens do IPv4

• Os endereços IPv4 estão à beira da exaustão.
• O gerenciamento do sistema IPv4 é trabalhoso, complicado e lento.
• Ele fornece roteamento de Internet ineficiente e insuficiente.
• Seu recurso de segurança opcional.

Portanto, essas eram vantagens e desvantagens do protocolo IPv4.

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Embora tenha ocorrido uma mudança para a versão avançada do IPv4, que é o IPv6. Apesar do esgotamento de endereços IPv4, ele continua em uso devido à sua compatibilidade. Esperamos que nosso documento o tenha guiado extremamente bem no aprendizado sobre o que é o endereço IPv4. Deixe suas dúvidas ou sugestões, se houver, na seção de comentários abaixo.