books internet protocol version 4

الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت (بالإنجليزية: Internet Protocol Version 4 اختصاراً IPv4)‏ هو بروتوكول تشبيك يعمل في طبقة الشبكة بحسب نموذج الاتصالات المعياري. طوّر هذا البروتوكول في عام 1981م كجزء من عمل وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية، وكان أحد الركائز التي قامت شبكة الإنترنت على أساسها.

يُعنى هذا البروتوكول بوظيفتين أساسيتين هما العنونة والتقطيع. والعنونة هي منح مُعرفات لتمييز مضيف أو مجموعة من المضيفين في الشبكة المحلية أو في الإنترنت، ويُسمّى العنوان الممنوح عنوان برتوكول الإنترنت. قد يستخدم العنوان لتمييز مُضيف ما بشكلٍ فريد بعينه، أو لتحديد أعضاء مجموعة من المضيفين الذين يستضيفون العنوان في نفس الوقت، وليس هناك مانع من استضافة المُضيف لأكثر من عنوان بروتوكول إنترنت في الوقت نفسه.

يُعرِّف الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت فضاءً من العناوين يبلغ طول كل منها 32 بتاً، وقسِّم هذا الفضاء بحسب العنونة الصنفية إلى عدد من الأصناف على أساس رياضي، وشمل الصنف الأول، والذي يُسمّى الصنف A، جميع العناوين التي تبدأ بالبت (0) في الخانة الأكثر أهمية، وقُسِّم فضاء هذا الصنف إلى 128 فضاءً جزئياً في كل منها 16777216. أما فضاء الصنف B، فضم جميع العناوين التي تبدأ بالبتين (10)، وقُسِّم فضاء هذا الصنف إلى 16384 فضاءً جزئياً في كل منها 65536 عنواناً. وأما فضاء الصنف C، فضم جميع العناوين التي تبدأ بالبتات (110)، ثم قسم هذا الفضاء إلى 2097152 فضاءً جزئياً في كل منها 255 عنواناً. كما اقتطع من الفضاء الأصلي فضاء مخصص للبث المجموعاتي، وهو الفضاء الذي تبدأ جميع عناوينه بالبتات (1110)، في حين حجز الفضاء الذي تبدأ عناوينه بالبتات (1111) لاستخدامات مستقبلية. بالإجمال، هناك 2³² أي ما يعادل 4294967296 عنواناً في فضاء الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت.

يكتب عنوان الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت باستخدام نظام العد الثنائي، ويمكن تمثيله أيضاً باستخدام نظام عد خاص هو النظام العشري المُنقَّط ، وفيه يُقسَّم العنوان إلى أربعة أجزاء تدعى كل منها خانة وتضم 8 بتات، تكتب هذه الخانات مفصولة بنقاط، وتكون الخانة اليسرى هي الأكثر أهمية. تحتوي كل خانة على ثمانية بتات، ويكون البت الواقع في أقصى اليسار هو الأكثر أهمية ويمكن تمثيل قيمة الخانة بالنظام العشري، فيصبح العنوان مكوناً من أربعة أعداد عشرية مفصولة بنقاط، ومن هنا حصل نظام العدّ على اسمه. ولأن طول الخانة هو 8 بتات فقط، وهي تحتوي قيماً صحيحة موجبة فقط فإن قيمة كل خانة تكون محصورة في مجموعة الأعداد الصحيحة التي تقع بين العددين 0 و 255 ضمناً. فمثلاً هذا هو عنوان من الإصدار الرابع مكتوب بنظام الثنائي ثم العشري المنقط على الترتيب:

00001010.00000000.00000000.00000001

10.0.0.1

يُرفَق كل عنوان بروتوكول إنترنت بقناع شبكة، وهو عدد طوله 32 بت، يُكتب وفقاً لنفس قواعد كتابة عنوان الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت وله نفس البنية رباعية الخانات. يتميّز القناع بنمط فريد من تكرار الأصفار والوحدان فيه، فهو يضمّ تتابع وحيد غير منقطع من الوحدان يليه تتابع وحيد غير منقطع من الأصفار ويحدد طول القناع ححم فضاء العناوين بالعلاقة 2^N حيث N هو عدد الأصفار في القناع. فمثلاً إذا كان عدد الوحدان في القناع 12 واحداً، فإن القناع الموافق للعنوان يكتب بالتمثيل الثنائي بالشكل:

0000 0000. 0000 0000. 0000 1111. 1111 1111

وهذا يقابل القناع 255.240.0.0، أو اختصاراً 12/. والتمثيل الأول هو التمثيل العشري المُنقط، ويمكن الحصول عليه باستبدال القيمة الثنائية لكل خانة بمقابلها العشري. أمّا التمثيل الثاني فهو تمثيل البادئة (بالإنجليزية: Prefix notation)‏، ويمكن الحصول عليه من خلال إحصاء عدد الوحدان المتتالية في القناع، وإضافتها إلى جانب الشريطة المائلة /. تستعمل كلتا الطريقتان للتعبير عن قناع الشبكة، ويضاف القناع دائماً إلى يسار العنوان. إنّ القيم العشرية المُستعملة في كتابة الخانات في أقنعة الشبكة في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت محدودة وعددها 9 فقط، والسبب في ذلك هو شرط الوحدان المتتالية غير المنقطعة، وهذه القيم هي {0، 128، 192، 224، 240، 248، 252، 254، 255}.