Internet Protocol

פרוטוקול IP מחלק את המידע שעליו להעביר לחבילות, כאשר כל חבילה מורכבת מפתיח (header), נתונים (payload), ואינה מכילה סוגר (trailer) בניגוד לפרוטוקולים אחרים.

כל חבילה תכלול כתובת מקור, כתובת יעד ומספר פרוטוקול, כאשר מספר הפרוטוקול מגדיר את סוג תת-הפרוטוקול העובר בתוך החבילה. תת-הפרוטוקולים נפוצים הם TCP (קוד 6), UDP (קוד 17) ו-ICMP (קוד 1)..

כאשר חבילת הנתונים נשלחת ברשת, מבצע הפרוטוקול חישוב מתמטי כדי לוודא שכתובת המקור וכתובת היעד נמצאות באותה רשת מקומית (LAN) ומסוגלים לתקשר. אם הכתובות אינן ממוקמות באותה רשת, תופנה החבילה לכתובת ה-Default gateway (שהוא במקרים רבים נתב או חומת אש) לצורך מציאת כתובת היעד.

כדי שתקשורת מבוססת IP תעבוד כראוי, כל רכיב ברשת נדרש להגדרת כתובת IP; מחשב ללא כתובת IP לא יוכל לייצר תקשורת IP מול מערכות אחרות. קיימות שתי דרכים מרכזיות להגדרת כתובת IP: ניתן להגדיר כתובת סטאטית קבועה שתלווה אותו תמיד, או לחלופין ניתן להגדיר הכתובת כדינמית, במקרה זה המחשב יחפש כתובת זמינה בזמן ההפעלה בשרת DHCP. לשרת זה יכולת חלוקה של כתובות IP על פי דרישה. בדרך כלל שרתים, מדפסות וציוד מרכזי אחר יופעלו עם כתובות קבועות בעוד שתחנות עבודה יעבדו לעיתים קרובות עם כתובת דינמית.

פרוטוקול ה-IP מחזיק בכל מחשב טבלה המכונה טבלת ARP וכוללת תרגום בין כתובות IP לבין כתובות חומרה (MAC) של מחשבים ברשת. אם כתובת מחשב היעד אינה מופיעה בטבלה, יידרש הפרוטוקול לאתר את כתובת החומרה של מחשב היעד בעזרת פרוטוקול ברמה 2 בשם ARP. ברשתות רבות קיים ציוד מיתוג המבצע את הפעולה עבור המחשבים.

אחת הסיבות לפופולריות של פרוטוקול ה-IP היא שיטת מתן הכתובות הקלה לשימוש ו"הקלות" בה ניתן לקשר בין כתובת המחשב לבין מיקומו הלוגי והפיזי ברשת. זאת מכיוון שלכל מחשב ישנה כתובת בת 4 מספרים (כל אחד בטווח שבין 0 ל-255), כאשר בדרך כלל די בשני המספרים הראשונים כדי לקבל אינדיקציה ברורה על מיקום המערכת. גם המספר האחרון משחק תפקיד ומספרים כמו 1 או 255 משמשים לעיתים קרובות כציון ל-Default gateway.

השימוש בארבעה מספרים בטווח שבין 0 ל-255 מייצר טווח תאורטי של מעל 4 מיליארד כתובות, טווח שנראה היה שלעולם לא ינוצל בשנים 1973–1981 בהם הוגדר הפרוטוקול. אך עקב מדיניות מסירת כתובות מתירנית מצד אחד והצורך האמיתי בכתובות מצד שני, למעשה "נגמרו" טווחי הכתובות הפנויים עד כדי כך שחברת מיקרוסופט רכשה בשנת 2011 טווח כתובות של כ-666 אלף כתובות בסכום של 7.5 מיליון דולר מהחברת נורטל שהוכרזה כפושטת רגל.

פרוטוקול ה-IP התחיל כחלק מפרוטוקול ה-TCP (דבר שכנראה מסביר מדוע רבים קוראים לפרוטוקול TCP/IP אף על פי שבפועל מדובר בפרוטוקולים שונים). בגרסה 3 של ה-TCP הוחלט לפרק את הפרוטוקול לשתי שכבות בהתאם למודל השכבות של OSI, כאשר IP יהיה בשכבה 3 ו-TCP בשכבה 4. גרסה 4 של IP כללה שיפורים ביציבות של גרסה 3 והיא פעילה כשלושים שנה עד היום. גרסה 5 הייתה ניסיון להוסיף תמיכה ביכולות העברת "סטרימינג" על גבי הפרוטוקול, בעיה שנפתרה במהלך הזמן בעזרת שיפור הביצועים של הרשת ובפועל גרסה 5 לא מומשה בצורה נרחבת, גרסה 6 משנה לחלוטין את הפרוטוקול ובפועל מדובר בפרוטוקול מקביל יותר מאשר שיפור גרסה.

  ערך מורחב – IPv4

הגרסה הנפוצה של הפרוטוקול היא גרסה 4. גרסה זאת עובדת עם כתובות באורך 32 סיביות, ועל כן מספקת באופן תאורטי מעל 4 מיליארד כתובות. באופן מעשי המספר קטן בהרבה עקב קיום טווחים גדולים של כתובות שמורות.

עקב הכמות המוגבלת של כתובות IPv4 והגידול המתמשך בשימוש ברשת האינטרנט, מתמעטת כמות הכתובות הזמינות. ב-3 בפברואר 2011 הוקצו טווחי הכתובות האחרונים על ידי הרשות המרכזית IANA.

  ערך מורחב – IPv6

גידולו המתמיד של האינטרנט והדרישה הגוברת והולכת לכתובות עבור כל ציוד קצה הביאו לפיתוח גרסה 6 של הפרוטוקול. גרסה זאת עובדת עם כתובות באורך 128 סיביות. מספר הכתובות הייחודיות שניתן לספק עם גרסה 6 הוא מעל 10³⁸×3.4.

אף על פי שגרסה זו חדישה יותר, פרוטוקול IPv4 עדיין נפוץ יותר. על פי נתוני גוגל, בתחילת שנת 2017 עמדה התפוצה העולמית של IPv6 על 12%-16%^[1], כאשר התפוצה ביוון, גרמניה, בלגיה, וארצות הברית הייתה מעל 25%, עם שיא של למעלה מ-48% בבלגיה^[2].