IPv4

Adresleme

IPv4, 32 bitlik adresleri kullanır. 32 bitlik adresler, adres uzayını 4,294,967,296 (2³²) tane muhtemel tek adreslerle sınırlarlar. Bununla birlikte, bazıları özel ağlar (private network) (~18 milyon adres ) ya da çok yöne yayın (multicast) adresleri (~270 milyon adres ) gibi özel amaçlarla ayrılmıştır. Bu, genel internet üzerinde yönlendirme için muhtemelen ayrılacak olan adres sayısını azaltır. Ağ adresleme mimarisinin sınıflı ağ (classful network) dizaynı aracılığıyla yeniden düzenlenmesine, sınıfsız alanlar arası yönlendirme (Classless Inter Domain Routing) ve ağ adres çevirisinin (NAT) kaçınılmaz tüketimi büyük oranda ertelemesine rağmen adresler artarak son kullanıcılara verildikçe bir IPv4 adres eksikliği ortaya çıkmaktadır.
IPv4 uzayındaki adres sınırı, yeni yeni kullanılmaya başlayan fakat bu konuda uzun dönemli tek çözüm olan IPv6'nın gelişimini teşvik etmektedir.

Sınıflı IP Adresleme

Orijinal olarak bir IP adresi iki kısımdan oluşur: adresin en anlamlı oktetinde temsil edilen ağ tanımlayıcısı ve adresin geri kalanını kullanan host tanımlayıcısı. İkincisine bu nedenle kalan alan (İngilizce: rest field) da denir. Bu (ikinci alan) maksimum 256 ağın oluşumuna olanak sağladı. O zamanlar bu yetersiz görüldü.
Bu sınırı aşmak için, adreslerin yüksek sıralı oktetleri sonradan sınıflı ağ (İngilizce: Classful Network ) olarak bilinen bir sistemde bir küme ağ sınıfı oluşturmak için yeniden tanımlandı. Sistem 5 sınıf tanımladı: Sınıf A,B,C,D ve E. A, B ve C sınıfları yeni ağ tanımlanması için farklı bit uzunluklarına sahiptiler. Bir adresin kalanı, öncesinde hostları adreslemek için her ağ sınıfının farklı bir kapasiteye sahip olduğu anlamına gelen bir ağ içerisinde hostu tanımlamak için kullanıldı. D sınıfı, çok yöne yayın adreslemesi için ayrıldı ve Sınıf E gelecek uygulamaları için saklandı.
1985 yılı civarları başlangıç kabul edilerek, metotların IP ağlarına yeniden bölünmesi planlanmıştır. Esnekliğini kanıtlamış bu metotlardan biri de değişken uzunluklu alt ağ maskeleme (variable-length subnet mask (VLSM)) kullanımıdır. 1993’te yayınlanan IETF standardı RFC 1517 temel alınarak bu kategoriler sistemi resmi olarak sınıfsız alanlar arası yönlendirme (CIDR)’nin yerini aldı ve aksine sınıflandırma temelli düzene sınıflı adreslendirme (classful) adı verildi. CIDR herhangi bir adres yüzeyinin yeniden parçalara ayrılmasına izin vermesi için tasarlanmıştı. Böylece tüm kullanıcılar için daha küçük ya da daha büyük adres blokları tahsis edilebilirdi. CIDR tarafından yaratılan hiyerarşik yapı  IANA ve RIRs tarafından idare edilmektedir. Her bir RIR, IP adresi görevleriyle, hakkında bilgi sağlayan alenen incelenebilir bir WHOIS veri tabanı tutar.

VLSM

1987'de tanıtıldı. Değişken uzunluklu alt ağ maskesi (İngilizce:Variable Length Subnet Mask )farklı boyutlardaki alt ağları gerçekleştirmek için kullanılır.

CIDR ve Üst ağ oluşturma (Supernetting)

1993 yılında adres sınıfından bağımsız yönlendirme (CIDR) (İngilizce : Classless Inter-Domain Routing )tanıtıldı.CIDR üst ağ oluşturma ( İngilizce: Supernetting )yı gerçekleştirmek için kullanılır. Üst ağ oluşturma yön kümeleme ( İngilizce: Route Aggregation ) ye olanak sağlar. CIDR, CIDR notasyonu olarak da bilinen önek notasyonunu tanıttı. Önek/CIDR notasyonu sınıfsız IP adreslemenin 3 şeklinde kullanılıyor: Alt ağ oluşturma , VLSM/farklı boyutların alt ağları ,CIDR / Üst ağ oluşturma .
IP adres sınıflarının orijinal sistemi CIDR ile yer değiştirdi ve sınıf-tabanlı şema karşılaştırma amacıyla sınıflı (classful) olarak adlandırıldı. CIDR'ın en temel avantajı; herhangi bir adres alanının,daha küçük ya da daha büyük adres blokları kullanıcılara ayrılabilmesi amacıyla yeniden bölümlendirilmesine izin vermesidir.
CIDR tarafından oluşturulan, IANA (Internet Assigned Numbers Authority ) ve RIRs (Regional Internet registry) tarafından denetlenen hiyerarşik yapı, internet adreslerinin dünya çapında uygulamasını yönetir. Her RIR, IP adresi uygulamaları hakkında bilgi sunan genel araştırılabilen WHOIS veritabanını muhafaza eder. Bu veritabanlarından gelen bilgi IP adreslerini coğrafik olarak konumlandırmaya çabalayan çok sayıda araçta merkezi bir rol oynar.

Sanal Özel Ağlar

Özel adreslerle adreslenen paketler bütün genel yönlendiriciler tarafından reddedilir. Dolayısıyla ,özel kolaylıkları olmayan genel internet aracılığıyla iki özel ağ arasında iletişim kurmak mümkün değildir. Bu Sanal Özel Ağlar (Virtual Private Network) (VPN) la gerçekleştirilir. VPN'ler genel ağ üzerinden tünel fonksiyonu kurarlar.Şöyle ki tünelin son noktaları özel ağ paketleri yönlendirici görevi görürler. Bu yönlendiricilerin, tünelin diğer ucundaki karşı yönlendiriciye genel ağ aracılığıyla verilebilmeleri, genel adresleme başlıklarından soyutlanmaları ve yerel olarak hedefe ulaşması için yönlendirilebilir genel ağda başlıkla birlikte özel olarak adreslenmiş paketleri oluşturur ya da bünyesinde içerir.
İsteğe bağlı olarak içerilen paket genel ağ üzerindeyken veri güvenliği için şifrelenebilir.

Yerel Bağlantı Adresleme (Link-Local Addressing)

RFC 5735 169.254.0.0/16 adres bloğunu yerel bağlantı adreslemede özel kullanım için tanımlar. Bu adresler yalnızca hostun bağlı olduğu noktadan noktaya bağlantı ve yerel ağ segmenti gibi linklerde geçerlidir. Bu adresler yönlendirilebilir değildir ve özel adresler gibi internette dolaşan hedef ya da kaynak paketler olamazlar. Yerel bağlantı adresleri, bir host bir IP adresini DHCPserverından ya da diğer içsel yapılandırma methodlarından alamadığında yerel olarak adres oto yapılandırılması için kullanılır.
Adres boğu ayrıldığında, adres oto yapılandırılmasının mekanizmaları için herhangi bir standart oluşmaz. Microsoft Otomatik Özel IP Adresleme - APIPA adında bir uygulama oluşturarak bu boşluğu doldurmuştur. Microsoft'un pazarlama gücüne göre APIPA milyonlarca makineye yayıldı ve dolayısıyla endüstride De facto standardı haline geldi. Pek çok yıl sonra IETF ,IPv4 yerel bağlantı adreslerinin dinamik yapılandırılması olarak anılan RFC 3927 fonksiyonellik için resmi bir standart tanımladı.

Localhost

127.0.0.0–127.255.255.255 (127.0.0.0/8 CIDR notasyonunda) adres bloğu [localhost] iletişimi için ayrılmıştır.Bu blok içerisindeki adresler host bilgisayarı dışında asla dışarı çıkmamalıdır ve bu adrese gönderilen paketler aynı sanal ağ aygıtında gelen paketler olarak çevrilirler (geri döngü veya loopback olarak bilinir).

0 ya da 255 ile Biten Adresler

0 veya 255 oktetiyle biten adreslerin hiçbir zaman hostlara atanamadıkları yaygın bir yanlış anlaşılmadır. Bu sadece en azından 24 bitlik alt ağ maskeli ağları,eski sınıflı adresleme şemasındaki C sınıfı ağlar ve /24'den /32'ye maskeli ağlar içeren CIDR için doğrudur.
Sınıflı adreslemede (CIDR'ın ortaya çıkmasıyla yürürlükte olmayan) sadece üç tane muhtemel alt ağ maskesi vardır:A ,B ve C sınıfı. Örneğin 192.168.5.0/255.255.255.0 (or 192.168.5.0/24) alt ağında 192.168.5.0 tanımlayıcısı bütün alt ağı temsil eder ve dolayısıyla aynı anda o alt ağdaki bireysel bir aygıtı temsil edemez.

Paket yapısı

IP paketleri başlık kısmı ve veri kısmı olmak üzere iki kısımdan oluşur. IP paketlerinde, bazı veri bağlantısı katmanı protokollerinde olduğu gibi veri sağlama sayısı veya başka herhangi bir altlık içermez. Genellikle veri bağlantısı katmanı tarafından IP paketlerinin sarmalandığı paketlerin döngüsel artıklık denetimi altlıkları tarafından birçok hata tespit edilir. Ayrıca uçtan uca TCP katmanı sağlama toplamı birçok diğer hatayı tespit etmektedir.