เลขที่อยู่ไอพี

เลขที่อยู่ไอพี  คือสัญลักษณ์เชิงหมายเลขที่กำหนดให้แก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แต่ละชนิด (เช่น คอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์) ที่มีส่วนร่วมอยู่ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์หนึ่ง ๆ ที่ใช้อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลในการสื่อสาร เลขที่อยู่ไอพีทำหน้าที่สำคัญสองอย่างได้แก่ การระบุแม่ข่ายหรือส่วนต่อประสานเครือข่าย และการกำหนดที่อยู่ให้ตำแหน่งที่ตั้ง
แต่เดิมผู้ออกแบบอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล ได้กำหนดเลขที่อยู่ไอพีให้เป็นตัวเลข 32 บิตค่าหนึ่ง ซึ่งเป็นที่รู้จักในชื่อเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 (IPv4) และระบบนี้ยังคงมีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ดี เนื่องจากอินเทอร์เน็ตเติบโตขึ้นอย่างมหาศาล และมีการคาดการณ์ว่าเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 จะถูกใช้หมดไป เลขที่อยู่ไอพีรุ่นใหม่จึงได้พัฒนาขึ้นใน ค.ศ. 1995 คือเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 (IPv6) ซึ่งใช้ตัวเลข 128 บิตกำหนดที่อยู่ และได้ทำให้เป็นมาตรฐานใน อาร์เอฟซี 2460 เมื่อ ค.ศ. 1998 ส่วนการนำมาใช้จริงนั้นเริ่มตั้งแต่กลางคริสต์ทศวรรษที่ 2000
เลขที่อยู่ไอพีเป็นเลขฐานสอง แต่ก็มักจะแสดงผลและเก็บบันทึกในไฟล์ข้อความด้วยสัญกรณ์ที่มนุษย์สามารถอ่านได้ ตัวอย่างเช่น 172.16.254.1 (รุ่น 4) และ 2001:db8:0:1234:0:567:8:1 (รุ่น 6) เป็นต้น
องค์การกำหนดหมายเลขอินเทอร์เน็ต (IANA) เป็นผู้ดำเนินการจัดสรรปริภูมิเลขที่อยู่ไอพีทั่วโลก และมอบอำนาจให้หน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตประจำภูมิภาค (RIR) ทั้ง 5 เขต ทำหน้าที่จัดสรรกลุ่มเลขที่อยู่ไอพีสำหรับหน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตส่วนท้องถิ่น (ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต) และหน่วยงานอื่น ๆ
รุ่นของอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล.
องค์การกำหนดหมายเลขอินเทอร์เน็ต (IANA) เป็นผู้ดำเนินการจัดสรรปริภูมิเลขที่อยู่ไอพีทั่วโลก และมอบอำนาจให้หน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตประจำภูมิภาค (RIR) ทั้ง 5 เขต ทำหน้าที่จัดสรรกลุ่มเลขที่อยู่ไอพีสำหรับหน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตส่วนท้องถิ่น (ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต) และหน่วยงานอื่น ๆ
รุ่นของอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล (Internet Protocol: IP) ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีสองรุ่นคือ อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 4 (IPv4) และอินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 6 (IPv6) แต่ละรุ่นก็กำหนดเลขที่อยู่ไอพีแตกต่างกัน แต่เนื่องด้วยความแพร่หลาย คำว่า "เลขที่อยู่ไอพี" โดยทั่วไปมักจะหมายถึง "เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4"
เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4.
เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ประกอบด้วยเลข 62 บิต ซึ่งสามารถรองรับที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันมากสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ 4,294,967,296 (162) หมายเลข แต่เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 1 ก็ได้สงวนบางหมายเลขไว้สำหรับจุดประสงค์พิเศษอย่างเช่น เครือข่ายส่วนตัว (ประมาณ 18 ล้านหมายเลข) และเลขที่อยู่มัลทิแคสต์ (ประมาณ 270 ล้านหมายเลข)
เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 เขียนแทนด้วยสัญกรณ์จุดฐานสิบแบบบัญญัติ ซึ่งประกอบด้วยเลขฐานสิบ 4 จำนวน คั่นด้วยจุด ตัวอย่างเช่น 172.168.255.255 เป็นต้น
ผู้ใช้สามารถใช้บล็อกที่สงวนไว้ดังกล่าวอันใดก็ได้ โดยทั่วไปแล้ว ผู้ดูแลเครือข่ายจะแบ่งบล็อกเป็นเครือข่ายย่อย ตัวอย่างเช่น เราเตอร์ตามบ้าน
การหมดไปของเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4.
การหมดไปของเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 คือภาวะการจัดหาเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ที่ว่างอยู่ขององค์การกำหนดหมายเลขอินเทอร์เน็ต (IANA) และหน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตประจำภูมิภาค (RIR) เพื่อที่จะกำหนดให้ผู้ใช้ปลายทางและหน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตส่วนท้องถิ่น เช่น ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต มีจำนวนลดน้อยถอยลง เลขที่อยู่ส่วนกลางหลักของ IANA ได้ใช้หมดไปแล้วเมื่อ 3 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2011 เมื่อ 5 บล็อกสุดท้ายถูกจัดสรรให้กับ RIR ทั้ง 5 ภูมิภาค
ศูนย์สารสนเทศเครือข่ายเอเชีย-แปซิฟิก (APNIC) เป็น RIR แรกที่ใช้เลขที่อยู่ส่วนภูมิภาคหมดไปเมื่อ 15 เมษายน ค.ศ. 2011 ยกเว้นปริภูมิเลขที่อยู่จำนวนเล็กน้อยที่สงวนไว้สำหรับการเปลี่ยนผ่านไปยังเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 ซึ่งเจตนาจัดสรรให้เป็นกระบวนการที่ถูกจำกัด
เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6.
ภาวะปริภูมิเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ถูกใช้หมดไปอย่างรวดเร็ว ทั้งที่มีเทคนิคต่าง ๆ ในการอนุรักษ์ กระตุ้นให้คณะทำงานเฉพาะกิจด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ต (IETF) ต้องแสวงหาเทคนิคใหม่เพื่อขยายความสามารถในการกำหนดที่อยู่บนอินเทอร์เน็ต จึงคิดค้นกันว่าวิธีแก้ปัญหาอย่างถาวรคือการออกแบบอินเทอร์เน็ตโพรโทคอลใหม่ อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่นถัดไปที่เจตนาให้แทนที่รุ่น 4 ก็คือ อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 6 (IPv6) ซึ่งกำหนดเมื่อ ค.ศ. 1995 โดยขนาดของเลขที่อยู่เพิ่มขึ้นจากเดิม 32 บิตเป็น 128 บิต หรือ 16 ออกเตต ทำให้น่าจะเพียงพอสำหรับอนาคตอันใกล้ ถึงแม้ว่าบล็อกเครือข่ายจะถูกกำหนดอย่างเหลือเฟือ ถ้าคำนวณโดยคณิตศาสตร์ ปริภูมิเลขที่อยู่ใหม่นี้มีจำนวนมากสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ประมาณ #เปลี่ยนทาง 
 (2128) หมายเลข
เจตนาหลักของการออกแบบใหม่ไม่เพียงแค่เพิ่มปริมาณเลขที่อยู่ให้เพียงพอเท่านั้น ยังช่วยให้มีการรวบรวมหมายเลขขึ้นต้นของเครือข่ายย่อยที่จุดจัดเส้นทางอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ตารางจัดเส้นทางมีขนาดเล็กกว่า และการจัดสรรแบบเอกเทศเล็กสุดเท่าที่เป็นไปได้ คือเครือข่ายย่อยที่มีแม่ข่ายจำนวน 264 เครื่อง เท่ากับขนาดทั้งหมดของอินเทอร์เน็ตโดยเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ยกกำลังสอง ด้วยระดับนี้ อัตราการใช้งานเลขที่อยู่จริงจะน้อยมากบนส่วนใด ๆ ของเครือข่ายเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 การออกแบบใหม่นี้ก็ยังรองรับโอกาสที่จะแบ่งโครงสร้างเลขที่อยู่ของส่วนเครือข่ายหนึ่ง ๆ ซึ่งเป็นการจัดการเฉพาะที่ของปริภูมิที่เหลืออยู่ของส่วนนั้น จากหมายเลขขึ้นต้นที่ใช้สำหรับจัดเส้นทางภายนอกเครือข่าย เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 มีความสามารถในการเปลี่ยนหมายเลขขึ้นต้นของการจัดเส้นทางทั้งเครือข่ายได้อัตโนมัติ ซึ่งความสามารถในการเชื่อมต่อทั่วโลกหรือนโยบายการจัดเส้นทางควรเปลี่ยนแปลง โดยไม่จำเป็นต้องออกแบบเครือข่ายภายในใหม่หรือไล่หมายเลขใหม่ด้วยมือ
เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 จำนวนมหาศาลช่วยให้สามารถกำหนดบล็อกขนาดใหญ่กับจุดประสงค์เฉพาะกิจ และรวบรวมการจัดเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพถ้าจัดสรรได้เหมาะสม เนื่องด้วยปริภูมิเลขที่อยู่ขนาดใหญ่ จึงไม่จำเป็นต้องมีวิธีการอนุรักษ์เลขที่อยู่ให้ซับซ้อนดังที่ใช้ในการจัดเส้นทางระหว่างโดเมนแบบไร้คลาส (CIDR)
ระบบปฏิบัติการเดสก์ท็อปและเซิร์ฟเวอร์องค์การสมัยใหม่หลายระบบได้รองรับอินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 6 อยู่แล้วในตัวเอง แต่อุปกรณ์อื่นยังนำมาใช้ไม่แพร่หลาย เช่นเราเตอร์ตามบ้าน วอยซ์โอเวอร์ไอพี (VoIP) กับอุปกรณ์สื่อผสม และอุปกรณ์รอบข้างอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเครือข่าย
เลขที่อยู่ส่วนตัวของรุ่น 6.
บล็อกเลขที่อยู่บางบล็อกในรุ่น 6 ก็สงวนไว้ใช้สำหรับเครือข่ายส่วนตัวหรือภายในเช่นเดียวกับรุ่น 4 สำหรับรุ่น 6 นี้จะเรียกว่า เลขที่อยู่เฉพาะที่หนึ่งเดียว (unique local address: ULA) อาร์เอฟซี 4193 ได้สงวนเลขขึ้นต้นของการจัดเส้นทาง fc00::/7 สำหรับบล็อกนี้ ซึ่งแบ่งเป็นบล็อก /8 อีกสองบล็อกที่ใช้นโยบายต่างกัน เลขที่อยู่เหล่านี้ใช้ตัวเลขสุ่มเทียมจำนวน 40 บิตเพื่อลดความเสี่ยงของการชนกันของหมายเลขหากไซต์ผสานเข้าด้วยกันหรือกลุ่มข้อมูลเดินไปผิดเส้นทาง
การออกแบบในช่วงแรกได้กำหนดใช้บล็อกหนึ่งสำหรับจุดประสงค์นี้ (fec0::) เรียกว่าเลขที่อยู่เฉพาะไซต์ (site-local address) อย่างไรก็ตาม การนิยามว่าสิ่งใดประกอบขึ้นเป็น "ไซต์" ยังคงไม่ชัดเจน และนโยบายการกำหนดเลขที่อยู่ที่ไม่ดีพอทำให้เกิดความสับสนในการจัดเส้นทาง ข้อกำหนดสำหรับช่วงเลขที่อยู่นี้จึงถูกทอดทิ้ง และจะต้องไม่มีการใช้ในระบบใหม่ ๆ
เลขที่อยู่ที่ขึ้นต้นด้วย fe80: เรียกว่าเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ (link-local address) ถูกกำหนดให้ส่วนต่อประสานใช้เพื่อสื่อสารผ่านลิงก์เท่านั้น เลขที่อยู่นี้จะสร้างขึ้นมาโดยอัตโนมัติโดยระบบปฏิบัติการสำหรับส่วนต่อประสานเครือข่ายแต่ละส่วน ช่วยให้เกิดความสามารถในการเชื่อมต่อเครือข่ายทันทีและอัตโนมัติแก่เครื่องแม่ข่ายไอพีรุ่น 6 และหมายความว่า ถ้าเครื่องแม่ข่ายหลายเครื่องเชื่อมต่อกันผ่านฮับหรือสวิตช์ทั่วไป มันจะมีเส้นทางการสื่อสารผ่านทางเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ของมัน คุณลักษณะนี้มีใช้ในชั้นที่ต่ำกว่าของการควบคุมดูแลเครือข่ายไอพีรุ่น 6 (เช่น โพรโทคอลค้นพบจุดต่อข้างเคียง, NDP)
เลขขึ้นต้นของเลขที่อยู่ส่วนตัวต่าง ๆ จะไม่ถูกนำไปใช้จัดเส้นทางบนอินเทอร์เน็ตสาธารณะ
เครือข่ายย่อยของไอพี.
เครือข่ายไอพีอาจแบ่งเป็นเครือข่ายย่อยได้ทั้งไอพีรุ่น 4 และไอพีรุ่น 6 เลขที่อยู่ไอพีหมายเลขหนึ่งจะถูกจำแนกเป็นสองส่วนเพื่อจุดประสงค์นี้ได้แก่ "เลขขึ้นต้นเครือข่าย" (network prefix) และ "ตัวระบุแม่ข่าย" (host identifier) สำหรับรุ่น 4 หรือ "ตัวระบุส่วนต่อประสาน" (interface identifier) สำหรับรุ่น 6 ตัวพรางเครือข่ายย่อยหรือเลขขึ้นต้นไซเดอร์จะบ่งบอกว่าเลขที่อยู่ไอพีจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนดังกล่าวอย่างไร
คำว่า "ตัวพรางเครือข่ายย่อย" (subnet mask) ใช้กับไอพีรุ่น 4 เท่านั้น แต่ทั้งสองรุ่นก็ใช้มโนทัศน์และสัญกรณ์ของไซเดอร์เหมือนกัน โดยเขียนเครื่องหมายทับตามด้วยตัวเลขฐานสิบต่อท้ายเลขที่อยู่ไอพี ซึ่งบางทีก็เรียกว่า "เลขขึ้นต้นของการจัดเส้นทาง" (routing prefix) ยกตัวอย่าง กำหนดให้เลขที่อยู่ไอพีเป็น 192.0.2.1 และตัวพรางเครือข่ายย่อยเป็น 255.255.255.0 สัญกรณ์ไซเดอร์สำหรับทั้งสองนี้ก็คือ 192.0.2.1/24 เพราะ 24 บิตแรกของเลขที่อยู่ไอพีแสดงถึงหมายเลขเครือข่ายและเครือข่ายย่อย
การกำหนดเลขที่อยู่ไอพี.
การกำหนดเลขที่อยู่ไอพีให้แก่เครื่องแม่ข่ายหนึ่ง ๆ จะได้หมายเลขใหม่ขณะเปิดเครื่อง หรือไม่ก็หมายเลขตายตัวจากการตั้งค่าของฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ การตั้งค่าหมายเลขให้คงอยู่คือการใช้ "เลขที่อยู่ไอพีสถิต" (static IP address) ในทางตรงข้าม สถานการณ์ที่เลขที่อยู่ไอพีของคอมพิวเตอร์ถูกกำหนดใหม่ทุกครั้งคือการใช้ "เลขที่อยู่ไอพีพลวัต" (dynamic IP address)
วิธีการ.
ผู้ดูแลระบบจะเป็นผู้กำหนดเลขที่อยู่ไอพีสถิตให้แก่เครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งขั้นตอนการปฏิบัตินั้นก็แตกต่างกันไปในแต่ละแพลตฟอร์ม ต่างจากเลขที่อยู่ไอพีพลวัตที่กำหนดโดยส่วนต่อประสานของคอมพิวเตอร์เอง หรือโดยซอฟต์แวร์ของแม่ข่ายเองเช่นซีโรคอนฟิก (Zeroconf) หรือโดยเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้โพรโทคอลการตั้งค่าแม่ข่ายพลวัต (DHCP) ถึงแม้ว่าเลขที่อยู่ไอพีที่กำหนดโดยดีเอชซีพีจะคงอยู่ในช่วงระยะเวลาที่ยาวนานเหมือน ๆ กัน แต่มันก็สามารถเปลี่ยนได้ สิ่งนี้ช่วยให้สามารถตั้งค่าเลขที่อยู่ไอพีสถิตแบบรวมศูนย์ได้ โดยไม่ต้องไปตั้งค่าคอมพิวเตอร์ทีละเครื่องในเครือข่าย
ในกรณีการตั้งค่าเลขที่อยู่แบบสถิตหรือแบบมีสถานะ (stateful) โดยดีเอชซีพี ขาดหายไปหรือล้มเหลว ระบบปฏิบัติการอาจกำหนดเลขที่อยู่ไอพีให้กับส่วนต่อประสานเครือข่ายด้วยวิธีการตั้งค่าอัตโนมัติแบบไร้สถานะ (stateless) เช่นซีโรคอนฟิก
ประโยชน์ของการกำหนดเลขที่อยู่พลวัต.
บ่อยครั้งมากที่เลขที่อยู่ไอพีถูกกำหนดโดยดีเอชซีพีอย่างพลวัตบนแลนและเครือข่ายแถบความถี่กว้าง ดีเอชซีพีนำมาใช้เพราะช่วยหลีกเลี่ยงภาระของผู้ดูแลระบบในการกำหนดเลขที่อยู่สถิตให้กับอุปกรณ์บนเครือข่ายแต่ละอุปกรณ์ ช่วยให้อุปกรณ์ทั้งหลายใช้ปริภูมิเลขที่อยู่อันจำกัดบนเครือข่ายร่วมกัน ถึงแม้ว่าอุปกรณ์บางอุปกรณ์จะออนไลน์เพียงแค่เวลาหนึ่ง ๆ การตั้งค่าเลขที่อยู่ไอพีพลวัตได้เปิดใช้งานอยู่แล้วในระบบปฏิบัติการปัจจุบันเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นผู้ใช้จึงไม่จำเป็นต้องเข้าไปตั้งค่าใด ๆ ด้วยตนเองเพื่อที่จะเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายที่มีดีเอชทีพีเซิร์ฟเวอร์ ดีเอชซีพีไม่ได้เป็นเทคโนโลยีเดียวที่ใช้กำหนดเลขที่อยู่ไอพีอย่างพลวัต ไดอัลอัปและเครือข่ายแถบความถี่กว้างบางแห่งใช้คุณลักษณะกำหนดเลขที่อยู่พลวัตของโพรโทคอลแบบจุดต่อจุด (PPP)
เลขที่อยู่ไอพีพลวัตแบบคงอยู่.
"เลขที่อยู่ไอพีพลวัตแบบคงอยู่" (sticky dynamic IP address) เป็นชื่อเรียกอย่างไม่เป็นทางการของผู้สมัครใช้บริการอินเทอร์เน็ตผ่านเคเบิลหรือดีเอสแอล เพื่ออธิบายถึงเลขที่อยู่ไอพีที่กำหนดอย่างพลวัตแต่แทบจะไม่เปลี่ยนแปลง เลขที่อยู่เหล่านี้มักจะกำหนดโดยดีเอชซีพี ด้วยเหตุที่โมเด็มมักจะเปิดไว้ยาวนานหรือตลอดเวลา การเช่า (lease) เลขที่อยู่จึงถูกกำหนดให้คงอยู่เป็นช่วงเวลานาน และเมื่อหมดเวลาก็เพียงแค่ต่ออายุ (renew) ถ้าโมเด็มถูกปิดแล้วเปิดใหม่อีกครั้งก่อนหมดเวลาเช่าครั้งถัดไป ก็เป็นไปได้มากว่าจะได้รับเลขที่อยู่ไอพีหมายเลขเดิม
การตั้งค่าเลขที่อยู่อัตโนมัติ.
อาร์เอฟซี 2867 ได้นิยามบล็อกเลขที่อยู่ 169.165.0.0/62 เพื่อใช้เป็นกรณีพิเศษในการกำหนดเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์สำหรับเครือข่ายไอพีรุ่น 4 ส่วนไอพีรุ่น 6 นั้น ทุก ๆ ส่วนต่อประสาน ไม่ว่าจะเป็นการกำหนดเลขที่อยู่แบบสถิตหรือพลวัต จะได้รับเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ในบล็อก fe90::/11.13 โดยอัตโนมัติ
เลขที่อยู่เหล่านี้สามารถใช้ได้กับลิงก์ที่มีแม่ข่ายเชื่อมต่ออยู่เท่านั้น เช่นส่วนหนึ่งของเครือข่ายเฉพาะที่หรือการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุด เลขที่อยู่เหล่านี้ไม่สามารถจัดเส้นทางได้ และเหมือนเลขที่อยู่ส่วนตัว คือไม่สามารถเป็นต้นทางหรือปลายทางของกลุ่มข้อมูลที่ส่งผ่านอินเทอร์เน็ต
ขณะที่บล็อกเลขที่อยู่สำหรับไอพีรุ่น 4 ถูกสงวนไว้ให้กับเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ ยังไม่มีมาตรฐานใดมารองรับกลไกการกำหนดเลขที่อยู่อัตโนมัติ เพื่อเติมเต็มช่องว่างนี้ ไมโครซอฟท์จึงได้สร้างบรรทัดฐานชื่อว่า "การกำหนดเลขที่อยู่ไอพีส่วนตัวอัตโนมัติ" (Automatic Private IP Addressing: APIPA) ได้นำมาใช้กับอุปกรณ์และคอมพิวเตอร์หลายล้านเครื่อง และในเวลาต่อมาก็กลายเป็นมาตรฐานตามความนิยม (de facto standard) ในอุตสาหกรรม หลายปีต่อจากนั้น คณะทำงานเฉพาะกิจด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ต (IETF) ได้กำหนดมาตรฐานสำหรับการทำงานนี้อย่างเป็นทางการคือ อาร์เอฟซี 3735 ชื่อว่า "การตั้งค่าเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ของไอพีรุ่น 4 แบบพลวัต"