İnternet Protokolü ve Adresleme
İnternet Protokolü, birbirine bağlı ağlar arasında bağlantısız, en iyi çaba ile paket teslimatı sağlamakta olup, her arayüzü, küresel İnternet'i ölçeklenebilir kılan hiyerarşik yönlendirmeyi mümkün kılan bir IP adresi yapısıyla tanımlamaktadır.
Tanım
İnternet Protokolü, bir kaynaktan hedef ana bilgisayara, en iyi çaba ile bağlantısız bir hizmet kullanarak datagramları internetwork üzerinden ileten ağ katmanı protokolüdür; IP adresi ise bu amaçla bir ağ arayüzüne atanan hiyerarşik sayısal tanımlayıcıdır.
Kapsam
Bu konu, ağ katmanı datagram hizmetini kapsamaktadır: IPv4 ve IPv6 paket formatları, IP adreslerinin anlamı ve yapısı, hiyerarşik adres tahsisi için alt ağlara ayırma (subnetting) ve sınıfsız alanlar arası yönlendirme (CIDR), parçalama (fragmentation) ve adres ataması için DHCP ile adres paylaşımı için NAT gibi destekleyici mekanizmalar incelenmektedir. Adreslemeyi, yönlendirmenin üzerine inşa edildiği temel olarak ele almakta ve yönlendirme algoritmaları ile protokollerinin kendilerini ayrı olarak ele alındığı için bu kapsamın dışında tutmaktadır.
Temel sorular
- IP hangi hizmet modelini sunmaktadır ve en iyi çaba ile teslimat ne anlama gelmektedir?
- IPv4 ve IPv6 adresleri nasıl yapılandırılmıştır ve paket formatları nasıl farklılık göstermektedir?
- Alt ağlara ayırma (subnetting) ve CIDR, hiyerarşik, birleştirilebilir adreslemeyi nasıl sağlamaktadır?
- Adresler ana bilgisayarlara, örneğin DHCP aracılığıyla nasıl atanmaktadır?
- Hangi sorunlar IPv6'ya ve NAT gibi mekanizmalara yol açmıştır?
Anahtar kavramlar
- en iyi çaba ile teslimat
- IPv4 ve IPv6 paket formatları
- IP adresleri
- ağ ve ana bilgisayar bölümleri
- alt ağlara ayırma (subnetting)
- sınıfsız alanlar arası yönlendirme (CIDR)
- parçalama (fragmentation) ve yeniden birleştirme
- DHCP
- ağ adresi çevirisi (NAT)
Temel kuramlar
- En iyi çaba ile bağlantısız datagram hizmeti
- IP, her datagramı teslimat, sıralama veya zamanlama garantisi olmaksızın bağımsız olarak iletmektedir; bu basitlik, ağ çekirdeğini durumsuz ve sağlam tutarak güvenilirliği ve sıralamayı uç ana bilgisayarların taşıma katmanına bırakmaktadır.
- Hiyerarşik adresleme ve CIDR
- IP adresleri, yönlendiricilerin tek bir ön ek altında birçok adresi birleştirebilmesi için ağ ve ana bilgisayar bölümlerine ayrılmaktadır; sınıfsız alanlar arası yönlendirme, değişken uzunluklu ön eklerle bunu genelleştirerek yönlendirme tablosu büyümesini engellemektedir.
- IPv6 ile adres alanı genişlemesi
- IPv6, IPv4'ün 32 bitlik adreslerini 128 bitlik adreslerle ve basitleştirilmiş bir başlıkla değiştirerek adres tükenmesi sorununu çözmekte ve uzun bir geçiş sürecinde IPv4 ile bir arada var olurken durumsuz otomatik yapılandırma gibi özellikler eklemektedir.
Klinik önem
IP adresleme, İnternet'teki erişilebilirliğin temelini oluşturmaktadır: her bağlı cihazın bir adrese ihtiyacı vardır ve adreslerin tahsis edilme ve birleştirilme şekli, küresel yönlendirme sisteminin boyutunu ve kararlılığını belirlemektedir. Adres tükenmesi, NAT'ın dağıtımını ve IPv6'ya devam eden geçişi tetiklemiş olup, bu kararlar milyarlarca cihaz için ağ tasarımını, güvenliğini ve bağlantısını şekillendirmektedir.
Tarihçe
IPv4, 32 bitlik bir adres alanı ve başlangıçta sınıf tabanlı bir tahsis şeması ile RFC 791'de (1981) belirtilmiştir. Hızlı İnternet büyümesi, yönlendirme tablosu ve adres tükenmesini yavaşlatmak için CIDR'ye (1990'ların ortaları) ve kıt adresleri paylaşmak için NAT'a yol açmıştır. 128 bitlik adreslere sahip IPv6, 1990'larda tasarlanmış ve RFC 8200 (2017) olarak kesinleştirilmiş olup, dağıtımı o zamandan beri istikrarlı bir şekilde artmaktadır.
Tartışmalar
- Geçici bir çözüm olarak NAT ile uçtan uca adresleme
- Ağ adresi çevirisi (NAT), birçok ana bilgisayarın bir adresi paylaşmasına izin vererek IPv4'ün ömrünü uzatmıştır, ancak uçtan uca adresleme prensibini bozmakta ve eşler arası bağlantıyı karmaşıklaştırmaktadır; IPv6 savunucuları, küresel olarak benzersiz adreslerin geri getirilmesinin doğru çözüm olduğunu savunmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Jon Postel
- Vinton Cerf
- Steve Deering
- Robert Hinden
İlgili konular
Temel eserler
- rfc791
- rfc8200
- kurose2021
Sıkça sorulan sorular
- En iyi çaba ile teslimat ne anlama gelmektedir?
- En iyi çaba, IP'nin her datagramı teslim etmeye çalıştığı ancak hiçbir söz vermediği anlamına gelmektedir: paketler kaybolabilir, çoğaltılabilir, gecikebilir veya yeniden sıralanabilir. Bu durum, ağı basit ve esnek tutmakta ve bir uygulamanın ihtiyaç duyduğu durumlarda güvenilirlik ve sıralama eklemeyi TCP gibi üst katmanlara bırakmaktadır.
- IPv6 varken neden hala IPv4 kullanmaktayız?
- IPv6'nın benimsenmesi, İnternet genelindeki ana bilgisayarların, yönlendiricilerin ve uygulamaların güncellenmesini gerektirdiğinden, geçiş aşamalı olmuştur. NAT gibi teknikler, adres kıtlığına rağmen IPv4'ün çalışmaya devam etmesini sağlamakta ve IPv4 ile IPv6 yan yana çalışmaktadır; geçiş bir kerede gerçekleşmek yerine devam etmektedir.