อย่างไรและทำไมอุปกรณ์ทั้งหมดในบ้านของคุณแบ่งปันที่อยู่ IP หนึ่งที่อยู่

หากคุณเป็นเหมือนคนส่วนใหญ่ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตของคุณจะส่งที่อยู่อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลเดียวให้คุณและเราเตอร์ของคุณจะใช้ร่วมกับอุปกรณ์เชื่อมต่อทั้งหมดในบ้านของคุณ.

สิ่งนี้เป็นการละเมิดหลักการแบบครบวงจรซึ่งอินเทอร์เน็ตได้รับการออกแบบมา อย่างไรก็ตามมีที่อยู่ IP จำนวนมากเท่านั้นที่จะดำเนินการ - เรากำลังจะหมด.

ที่อยู่ IP สาธารณะเป็นทรัพยากรที่มี จำกัด

มีที่อยู่ IP IPv4 น้อยกว่า 4.2 พันล้านที่มีอยู่ กล่าวอีกนัยหนึ่งมีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกันบนโลกมากกว่าที่อยู่ IP สาธารณะที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับพวกเขา อินเทอร์เน็ตใกล้ที่อยู่ IPv4 ถึงแม้ว่าเราจะปันส่วนให้.

แทนที่จะเป็นผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตของคุณที่กำหนดที่อยู่ IP สาธารณะที่ไม่ซ้ำกันให้กับอุปกรณ์แต่ละเครื่องในบ้านของคุณคุณจะต้องมีที่อยู่ IP เพิ่มเติมทุกครั้งที่คุณซื้อคอมพิวเตอร์แท็บเล็ตสมาร์ทโฟนเกมคอนโซลหรืออื่น ๆ ที่อยู่ IP เดียว.

ที่อยู่สาธารณะกับที่อยู่ IP ส่วนตัว

เราเตอร์ของคุณเชื่อมต่อโดยตรงกับอินเทอร์เน็ตและได้รับการกำหนดที่อยู่ IP สาธารณะของคุณ (ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา) เราเตอร์ของคุณจะรับผิดชอบในการแบ่งปันที่อยู่ IP สาธารณะของคุณกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อในบ้านของคุณ.

เราเตอร์ของคุณจะกำหนดที่อยู่ IP ท้องถิ่นให้กับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อของคุณ วิธีนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถสื่อสารระหว่างกันหลังเราเตอร์ในบ้านของคุณ อย่างไรก็ตามที่อยู่ IP ท้องถิ่นเหล่านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้จากอินเทอร์เน็ต กล่าวอีกนัยหนึ่งที่อยู่ IP สาธารณะของคุณอาจเป็น 23.24.35.63 ทุกคนบนอินเทอร์เน็ตสามารถลองเชื่อมต่อกับที่อยู่นี้และพวกเขาจะไปถึงเราเตอร์ของคุณ ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ของคุณอาจเป็น 192.168.1.100 เมื่อมีคนบนอินเทอร์เน็ตพยายามเชื่อมต่อกับที่อยู่นี้คอมพิวเตอร์ของพวกเขาจะค้นหาที่อยู่ 192.168.1.100 บนเครือข่ายท้องถิ่น.

หากนี่เป็นสิ่งที่ทำให้สับสนลองนึกถึงอาคารสำนักงาน ที่อยู่ของอาคารสำนักงานอาจเป็น 500 ถนนปลอมเมืองปลอมสหรัฐอเมริกา ทุกคนสามารถส่งอีเมลไปยังที่อยู่นี้ได้จากทุกที่ในโลก - ที่อยู่นี้เทียบเท่ากับที่อยู่สาธารณะ สำนักงานในอาคารสำนักงานอาจเป็น "ห้อง 203" เช่นเดียวกับที่อยู่ IP ท้องถิ่น "ห้อง 203" ไม่ใช่ที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันทั่วโลก - มันถูกใช้ในอาคารสำนักงานหลายแห่ง คุณไม่สามารถส่งเมลโดยตรงไปที่ Room 203 หากคุณอาศัยอยู่อีกฝั่งหนึ่งของโลก คุณต้องส่งที่อยู่ไปยังตัวอาคารสำนักงาน.

การแปลที่อยู่เครือข่าย (NAT) และการส่งต่อพอร์ต

เมื่อคุณเชื่อมต่อกับบางอย่างบนอินเทอร์เน็ต - เว็บไซต์เช่น - คอมพิวเตอร์ของคุณจะส่งแพ็คเก็ตผ่านเราเตอร์ของคุณ เราเตอร์ของคุณปรับเปลี่ยนแพ็คเก็ตและกำหนดพอร์ตเฉพาะให้กับแต่ละการเชื่อมต่อขาออกบนเราเตอร์ เมื่อเว็บไซต์หรือเซิร์ฟเวอร์อื่นส่งข้อมูลกลับมาให้คุณข้อมูลดังกล่าวจะส่งข้อมูลกลับไปยังพอร์ตเฉพาะนั้นและเราเตอร์ของคุณรู้ว่าควรส่งข้อมูลกลับไปยังอุปกรณ์เดียวกันที่เริ่มต้นการเชื่อมต่อเดิม นี่คือวิธีที่เราเตอร์จัดการปริมาณการใช้อินเทอร์เน็ตสำหรับคอมพิวเตอร์หลายเครื่องพร้อมกันโดยใช้ที่อยู่ IP เดียวและรู้ว่าการรับส่งข้อมูลทั้งหมดควรไปที่ใด.

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้อาจพังทลายลงเมื่อต้องรับมือกับทราฟฟิกขาเข้าที่ไม่ได้รับการร้องขอ ตัวอย่างเช่นหากมีคนพยายามเชื่อมต่อกับที่อยู่ IP ของเราเตอร์ของคุณเองเราเตอร์ของคุณก็ไม่รู้ว่าจะส่งข้อมูลนั้นไปทางไหน เราเตอร์ของคุณทั้งหมดสามารถทำได้คือรับส่งข้อมูลและทิ้งมันไป นี่หมายถึงว่าเราเตอร์ของคุณทำหน้าที่เป็นไฟร์วอลล์ชนิดหนึ่งโดยไม่ละทิ้งการรับส่งข้อมูลขาเข้า.

หากคุณต้องการรับทราฟฟิกขาเข้านี้คุณสามารถตั้งค่าการส่งต่อพอร์ตบนเราเตอร์ของคุณ ตัวอย่างเช่นคุณสามารถบอกเราเตอร์ของคุณว่าคุณกำลังใช้เซิร์ฟเวอร์ Minecraft ที่พอร์ต 25565 ที่ที่อยู่ IP เฉพาะท้องถิ่น เมื่อเราเตอร์ของคุณได้รับการเชื่อมต่อที่พอร์ต 25565 จะรู้ว่ามันควรผ่านทราฟฟิกนั้นไปยังที่อยู่ IP ในพื้นที่ที่คุณระบุ นี่คือเหตุผลที่การส่งต่อพอร์ตเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันที่ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์และรับการรับส่งข้อมูลขาเข้าที่ไม่ได้รับการร้องขอจากนอกเครือข่ายท้องถิ่นของคุณ.

ฟิวเจอร์สที่เป็นไปได้สองแบบ

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วข้างต้นเรามีที่อยู่ IP ของ IPv4 หมดทั้งๆที่มีการปันส่วน ในระยะยาวทุกอุปกรณ์หวังว่าจะมีที่อยู่ IP ของตัวเอง ในระยะสั้นคุณอาจไม่ได้มีที่อยู่สาธารณะเดียวของคุณเอง.

• ที่อยู่ IPv6 สำหรับแต่ละอุปกรณ์: IPv4 มีที่อยู่น้อยกว่า 4.2 พันล้านที่อยู่ แต่ IPv6 สามารถเสนอได้ 2¹²⁸ ที่อยู่ IP ที่เป็นไปได้ Wolfram Alpha สามารถช่วยเราระบุจำนวนมหาศาลในมุมมอง: นั่นคือ 340282366920938463463374607431768211456 ที่อยู่ IP ที่แตกต่างกันหรือประมาณ 501000000000000000000000000000000 ที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันสำหรับทุกคนบนโลกใบนี้ เมื่อ IPv6 แพร่หลายมากขึ้นและแทนที่ IPv4 เราสามารถกำหนดที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันบนอินเทอร์เน็ต.
• ผู้ให้บริการเกรด NAT: ในระยะสั้นผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตบางรายกำลังดิ้นรนเพื่อให้ที่อยู่ IPv4 แก่ลูกค้า NAT ระดับผู้ให้บริการเป็นโซลูชันที่เสนอโดยผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตบางรายที่กำลังพิจารณา ISP ที่ใช้ NAT ระดับผู้ให้บริการจะเก็บที่อยู่ IP สาธารณะไว้สำหรับตัวเอง มันจะใช้ NAT (เช่นเราเตอร์ที่บ้านของคุณทำ) เพื่อแจกที่อยู่ IP ในพื้นที่ให้กับลูกค้าทุกคน ลูกค้าจะไม่มีที่อยู่ IP สาธารณะที่เป็นเอกลักษณ์ของตนเองบนอินเทอร์เน็ตและจะไม่สามารถใช้ซอฟต์แวร์เซิร์ฟเวอร์ที่ต้องการการส่งต่อพอร์ตหรือการเชื่อมต่อโดยตรง.

อินเทอร์เน็ตไม่เคยออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อจำนวนมากและเราเตอร์โฮมที่มีเทคโนโลยี NAT เป็นเพียงเหตุผลเดียวที่เราสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนมากโดยไม่ต้องย้ายไปใช้ IPv6.

เครดิตรูปภาพ: Matt J Newman บน Flickr, Bob Mical บน Flickr, webhamster บน Flickr, Jemimus บน Flickr