Il sistema di indirizzi IP basato su 4 numeri si chiama IPv4. Con questo metodo il numero di indirizzi diversi che si possono generare è pari a 232 = 4.294.967.296 (32 è il numero di bit di un indirizzo IPv4). Sebbene questo valore possa sembrare enorme, la realtà è che, a causa del grande numero di computer e di altri dispositivi collegati alla rete, il numero di indirizzi IP disponibili si sta rapidamente esaurendo.
Quando IPv4 è stato inventato (nel 1981) la rete Internet stava muovendo i primi passi e in tutto il mondo c'erano circa un centinaio di nodi: nessuno poteva prevedere l'espansione vertiginosa degli ultimi anni!
Oggi, malgrado le sue sempre più evidenti limitazioni, il sistema IPv4 è ancora largamente usato e ciò dimostra (a oltre 30 anni di distanza) la bontà del progetto originario. Tuttavia si è reso necessario inventare alcuni "stratagemmi" per affrontare la scarsità di indirizzi IP disponibili e qui nel seguito vedremo i principali.
Il nostro PC si connette a Internet attraverso un modem-router ADSL condiviso con altri dispositivi (collegati via cavo e WIFI): si tratta di un caso particolare di una rete LAN (la nostra rete domestica) che si collega alla più grande rete Internet esterna. La nostra LAN utilizza però due indirizzi IP diversi:
- un IP pubblico, assegnato dal nostro provider ISP, che è
l'indirizzo con cui la nostra rete viene vista all'esterno e
che la identifica univocamente.
- un IP privato, che invece viene assegnato internamente dal modem-router a tutti i dispositivi connessi sulla nostra rete e che identifica il nostro PC all'interno della rete locale. Questo indirizzo non è noto esternamente e non è univoco, nel senso che altri router dello stesso modello assegneranno gli stessi indirizzi ad altri computer in altre reti.
Facendo un'analogia con un'azienda o una scuola gestita attraverso un centralino telefonico, l'IP pubblico corrisponde al numero del centralino, mentre gli IP privati sono i numeri interni dei singoli uffici.
Siccome reti diverse possono condividere gli stessi IP privati, questo permette di ridurre il numero di IP necessari: è sufficiente che l'IP pubblico, che è lo stesso per tutti i PC di una stessa LAN, sia unico e riservato.
L'indirizzo IP pubblico ci viene assegnato dal nostro Internet Service Provider (ISP). Per quanto riguarda invece l'indirizzo privato, questo può essere assegnato manualmente da chi amministra la rete (se si tratta di una LAN domestica l'amministratore è l'utente stesso!), configurando le schede di rete dei singoli computer collegati.
In alternativa l'indirizzo IP privato può esserci assegnato automaticamente da nostro modem/router che, in questa situazione, si dice che agisce come un server DHCP. La figura seguente mostra la scheda di configurazione dell'indirizzo IP su un PC con Windows. Si osservi la scelta possibile fra "Ottieni automaticamente un indirizzo IP" (DHCP) e "Utilizza il seguente indirizzo IP":
La sigla DHCP sta per Dynamic Host Configuration Protocol (protocollo dinamico di configurazione host) ed è in poche parole una tecnica (più precisamente un protocollo) per l'assegnazione automatica degli indirizzi IP in una rete locale.
Senza entrare nei dettagli di questo meccanismo, ci basti sapere che utilizzando il DHCP si ottiene automaticamente, oltre all'indirizzo IP privato, anche l'assegnazione dell'indirizzo del server gateway e dei server DNS (tutte cose di cui parleremo fra breve). In pratica l'uso del DHCP risparmia all'amministratore di rete un bel po' di lavoro (soprattutto se si tratta di una rete di grandi dimensioni!) ed evita anche il rischio di assegnare per errore due IP uguali a due diversi computer.
Anche il nostro fornitore di servizi ISP utilizza un server DHCP (ben più complesso di quello che gira sul nostro modem/router domestico) per assegnare gli indirizzi IP agli utenti ogni volta che si connettono a Internet.
Un indirizzo IP viene detto statico quando viene assegnato permanentemente a un certo computer, anche quando questo non è connesso alla rete. Normalmente questa è la soluzione adottata dalle aziende o dai computer che funzionano come server di rete.
Per le utenze domestiche invece di solito si usano indirizzi IP dinamici, i quali vengono assegnati dal provider di servizi Internet (ISP) ad ogni collegamento e che quindi possono cambiare ad ogni nuova connessione. Questa soluzione è più economica della precedente, in quanto consente di riassegnare l'indirizzo IP a un altro utente quando ci si disconnette.
Abbiamo visto come, con la distinzione fra IP pubblici e privati, statici e dinamici, sia possibile diminuire il numero di indirizzi IP utilizzati contemporaneamente a livello mondiale.
Una soluzione più radicale per superare i limiti dell'indirizzamento IPv4 consiste nell'aumentare il numero di bit utilizzati per ogni indirizzo. Questa è appunto la strategia utilizzata dal nuovo standard, detto IPv6, il quale usa 128 bit.
Con 128 bit si possono avere 2128 indirizzi diversi. Si tratta di un valore enorme, pari a circa 34 seguito da 37 zeri, cioè a 340 miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di indirizzi diversi. Un numero talmente grande che è probabile che non si esaurirà mai. Gli indirizzi IPv6 sono rappresentati per mezzo di 8 gruppi di 4 cifre esadecimali ciascuno, come per esempio
2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344.
La soluzione è sicuramente ottima e, in prospettiva, potrebbe consentire di superare completamente la distinzione fra IP privati, pubblici, statici e dinamici. Con un numero di possibili indirizzi così grande ciascun nodo potrebbe vedersi assegnato un indirizzo univoco statico e pubblico! Tuttavia il passaggio da IPv4 a IPv6 non è così semplice come potrebbe sembrare a prima vista, in particolare per quanto riguarda la retrocompatibilità verso IPv4.
Il sistema IPv6 andrà gradatamente a sostituire l'IPv4 in un futuro più o meno prossimo. Si stima che per una transizione completa occorreranno decine di anni. Nel frattempo i due sistemi di indirizzi convivono sugli stessi computer per mezzo di un meccanismo detto dual stack.
Video
lezione 5: il protocollo DHCP
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