IPv4 คืออะไร? ทำงานอย่างไร สรุปความต่างระหว่าง IPv4 กับ IPv6

IPv4 คืออะไร ทำไมเราถึงเห็นตัวเลขชุดนี้อยู่บ่อยครั้งทั้งในการตั้งค่าเราเตอร์และโปรแกรมต่างๆ และทำไมโลกอินเทอร์เน็ตถึงค่อยๆ เปลี่ยนไปใช้ IPv6 บทความนี้สรุปนิยาม วิธีการทำงาน สาเหตุที่ IPv4 เริ่มหมด พร้อมตารางเปรียบเทียบ IPv4 กับ IPv6 ต่างกันอย่างไร อย่างละเอียดที่สุดในฉบับภาษาไทย

IPv4 คืออะไร

IPv4 คือ Internet Protocol version 4 หรือโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตเวอร์ชันที่ 4 ซึ่งเป็นระบบกำหนดหมายเลขประจำตัวให้กับอุปกรณ์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต เพื่อให้ข้อมูลถูกส่งไปยังปลายทางได้ถูกต้อง โดยเปิดตัวครั้งแรกในปี 1981 และเป็นเวอร์ชันที่โลกใช้งานกันมากที่สุดมาจนถึงทุกวันนี้ ตามข้อมูลจากเว็บไซต์เทคโนโลยีไทยที่รวบรวมไว้อย่างละเอียด

รูปแบบของที่อยู่ IPv4 ประกอบด้วยตัวเลข 4 ชุด คั่นด้วยจุด โดยแต่ละชุดมีค่าได้ตั้งแต่ 0 ถึง 255 เช่น 192.168.1.1 ซึ่งทั้งหมดนี้คือเลขฐานสองขนาด 32 บิตที่ถูกแปลงให้อ่านง่ายสำหรับมนุษย์ ที่อยู่บางช่วงถูกสงวนไว้ใช้ภายในเครือข่ายส่วนตัว เช่น 192.168.0.0 ถึง 192.168.255.255 หรือ 10.0.0.0 ถึง 10.255.255.255 ตามข้อมูลทางเทคนิคที่ผู้ผลิตอุปกรณ์เครือข่ายเผยแพร่

IPv4 ทำงานอย่างไร

หลักการทำงานของ IPv4 คือการกำหนดหมายเลขให้ทุกอุปกรณ์แล้วส่งข้อมูลเป็นชิ้นเล็กๆ เรียกว่าแพ็กเก็ตผ่านเครือข่ายไปยังหมายเลขปลายทาง โดยไม่ต้องสร้างการเชื่อมต่อถาวรก่อน ลักษณะนี้เรียกว่าโปรโตคอลแบบไม่ต้องเชื่อมต่อหรือ Connectionless ซึ่งทำให้การส่งข้อมูลเร็วและมีประสิทธิภาพแม้เส้นทางบางส่วนจะขัดข้องไปชั่วคราว

เราเตอร์ตามเส้นทางต่างๆ ทำหน้าที่อ่านหมายเลขปลายทางบนแพ็กเก็ตแต่ละชิ้นแล้วเลือกเส้นทางที่ดีที่สุดส่งต่อไป จนกว่าจะถึงเครื่องปลายทางที่จะตรวจสอบและนำแพ็กเก็ตมาเรียงต่อกันเป็นข้อมูลสมบูรณ์

ลองพิมพ์ที่อยู่ IPv4 ที่คุณพบเจอลงในเครื่องมือด้านล่างเพื่อดูว่าแต่ละชุดตัวเลขถูกแกะออกมาเป็นเลขฐานสองอย่างไร

ทำไม IPv4 ถึงเริ่มหมด

เมื่อ IPv4 ออกแบบในยุคแรก พื้นที่ที่อยู่กว่า 4.29 พันล้านหมายเลขดูเหมือนจะมากมายมหาศาล แต่ด้วยการเติบโตของอินเทอร์เน็ตที่ไม่มีใครคาดคิด ทั้งคอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน เซิร์ฟเวอร์ และอุปกรณ์ IoT ทุกชิ้นต้องการหมายเลขของตัวเอง จนปี 2011 หน่วยงานจัดสรรหมายเลขระดับโลกหรือ IANA ต้องแจกบล็อกที่อยู่ชุดสุดท้ายให้กับทะเบียนภูมิภาคทั้งห้าแห่ง

สิ่งที่ช่วยยืดอายุ IPv4 ให้ยังใช้งานได้จนถึงวันนี้คือเทคโนโลยี NAT หรือ Network Address Translation ที่ช่วยให้อุปกรณ์หลายเครื่องในบ้านหรือองค์กรใช้ที่อยู่สาธารณะเพียงหมายเลขเดียวร่วมกันได้ อย่างไรก็ตามตลาดซื้อขายที่อยู่ IPv4 มือสองจึงเกิดขึ้น โดยมีรายงานว่าราคาอยู่ที่ราว 50 ถึง 60 ดอลลาร์สหรัฐต่อหมายเลขหนึ่งชุด สะท้อนถึงความขาดแคลนที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

IPv4 กับ IPv6 ต่างกันอย่างไร

อ้างอิง: iproyal

IPv6 คือโปรโตคอลรุ่นถัดไปที่ออกแบบมาแทนที่ IPv4 โดยตรง ตารางด้านล่างสรุปความแตกต่างทางเทคนิคที่สำคัญทั้งหมดไว้ให้เปรียบเทียบกันทีเดียว

จากตารางจะเห็นว่าความแตกต่างสำคัญที่สุดคือขนาดที่อยู่ ที่ IPv6 มีมากกว่า IPv4 อย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งหมายความว่าทุกอุปกรณ์บนโลกสามารถมีหมายเลขสาธารณะเป็นของตัวเองได้โดยไม่ต้องแย่งกันอีกต่อไป

สำหรับผู้ที่ต้องการทราบว่าหมายเลข IP ของตัวเองคืออะไรและจะจัดการกับมันอย่างไรให้ปลอดภัย สามารถอ่านต่อได้ที่ IP Address คืออะไร วิธีหา IP Address และวิธีซ่อน IP Address ซึ่งสรุปขั้นตอนทั้งหมดไว้ให้แล้ว หรือศึกษาเพิ่มเติมเรื่องพื้นฐานการทำงานของอินเทอร์เน็ตได้จาก อินเทอร์เน็ตคืออะไร ทำไม VPN ถึงเป็นเกราะป้องกันในโลกไซเบอร์

IPv6 คืออะไร ตัวแทนของอนาคต

IPv6 คือ Internet Protocol version 6 ที่เริ่มพัฒนาตั้งแต่ปี 1995 เพื่อตอบโจทย์วิกฤตที่อยู่ IPv4 โดยมีขนาดที่อยู่ 128 บิต ซึ่งมากพอที่จะกำหนดหมายเลขให้อุปกรณ์ทุกชิ้นบนโลกได้พร้อมกันโดยไม่ต้องใช้ NAT อีกต่อไป ตามข้อมูลที่เว็บไซต์เทคโนโลยีไทยและสำนักงานนโยบายดิจิทัลของฮ่องกงรวบรวมไว้

นอกจากพื้นที่ที่อยู่ที่มากขึ้นแล้ว IPv6 ยังได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าในหลายด้าน ได้แก่การตั้งค่าอุปกรณ์อัตโนมัติ การสนับสนุน Multicast ที่ดีขึ้น การกำจัดความซับซ้อนของ NAT การรองรับคุณภาพบริการ และการออกแบบให้ IPsec ทำงานได้ในตัว ตามบทสรุปของหน่วยงานภาครัฐระดับประเทศที่ศึกษาเรื่องนี้โดยเฉพาะ

ผู้ที่สนใจรายละเอียดเพิ่มเติมสามารถอ่านคำอธิบายภาษาไทยฉบับเข้าใจง่ายได้จาก บทความรวมทุกเรื่องของ IPv4 และ IPv6 บน Thaiware หรือศึกษาบริบทการหมดที่อยู่ IPv4 จาก คำอธิบายของสำนักงานนโยบายดิจิทัลฮ่องกง

การเปลี่ยนผ่านจาก IPv4 สู่ IPv6 ทำอย่างไร

ปัญหาสำคัญคือ IPv4 และ IPv6 ไม่สามารถสื่อสารกันโดยตรงได้ เพราะใช้โครงสร้างที่อยู่คนละแบบ โลกจึงต้องเปลี่ยนผ่านแบบค่อยเป็นค่อยไปด้วยเทคนิคที่เรียกว่า Dual Stack คือการให้เครือข่ายและอุปกรณ์รองรับทั้งสองโปรโตคอลพร้อมกัน โดยมีรายงานว่าปัจจุบันอินเทอร์เน็ตทั่วโลกมีปริมาณการใช้งาน IPv6 ราว 40% ของทั้งหมดแล้ว

องค์กรและผู้ดูแลระบบที่ต้องการเริ่มเตรียมตัวสามารถใช้เช็กลิสต์พื้นฐานในองค์ประกอบด้านล่างเป็นแนวทางได้ โดยหน่วยงานมาตรฐานทั่วโลกยังคงแนะนำให้ใช้ทั้งสองโปรโตคอลควบคู่กันไปอีกระยะหนึ่งจนกว่าการรองรับ IPv6 จะครอบคลุมทุกบริการบนอินเทอร์เน็ต

บทสรุป

สรุปแล้ว IPv4 คืออะไร คือโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตรุ่นที่ 4 ที่เปิดใช้มาตั้งแต่ปี 1981 ด้วยที่อยู่ขนาด 32 บิตจำนวนราว 4.3 พันล้านหมายเลข ที่ทำหน้าที่ระบุตัวตนอุปกรณ์และส่งแพ็กเก็ตข้อมูลแบบไม่ต้องเชื่อมต่อ ซึ่งได้รับการยืนยันแล้วว่าที่อยู่เริ่มหมดตั้งแต่ปี 2011 และถูกยืดอายุด้วยเทคโนโลยี NAT มาจนถึงปัจจุบัน

ส่วนความแตกต่างระหว่าง IPv4 กับ IPv6 ต่างกันอย่างไร คือ IPv6 ขยายที่อยู่เป็น 128 บิตพร้อมปรับปรุงประสิทธิภาพหลายด้าน ทั้งการตั้งค่าอัตโนมัติ การกำจัด NAT และการออกแบบให้ IPsec ทำงานในตัว

ทั้งนี้โลกอินเทอร์เน็ตกำลังเปลี่ยนผ่านแบบ Dual Stack ไปสู่ยุค IPv6 อย่างค่อยเป็นค่อยไป ดังนั้นการเข้าใจทั้งสองโปรโตคอลจึงยังคงเป็นความรู้พื้นฐานที่ผู้ใช้อินเทอร์เน็ตและผู้ดูแลระบบทุกคนควรมี

คำถามที่พบบ่อย

IPv4 คืออะไร สั้นที่สุดตอบอย่างไร

IPv4 คือโปรโตคอลกำหนดหมายเลขประจำตัวให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ใช้ที่อยู่ขนาด 32 บิตเขียนเป็นเลข 4 ชุดคั่นด้วยจุด เช่น 192.168.1.1 ซึ่งเป็นระบบที่โลกใช้งานมากที่สุดมาตั้งแต่ปี 1981

IPv4 กับ IPv6 ต่างกันอย่างไร แบบสั้นที่สุด

ต่างกันที่ขนาดที่อยู่เป็นหลัก โดย IPv4 ใช้ 32 บิตมีที่อยู่ราว 4.3 พันล้านหมายเลข ส่วน IPv6 ใช้ 128 บิตมีที่อยู่มากกว่าแบบที่ไม่ต้องใช้ NAT และยังมีประสิทธิภาพดีกว่าหลายด้าน เช่นตั้งค่าอัตโนมัติและส่วนหัวแพ็กเก็ตขนาดคงที่

ทำไมไม่มี IPv5

จริงๆ แล้วมี IPv5 มาก่อน แต่ชื่อจริงคือ Internet Stream Protocol ที่พัฒนาเพื่อทดลองส่งสตรีมมิงวิดีโอโดยเฉพาะ และไม่เคยถูกประกาศเป็นมาตรฐานอย่างเป็นทางการ จึงข้ามไปใช้เลข 6 เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน ตามบันทึกทางเทคนิคที่รวบรวมไว้ในแหล่งข้อมูลภาษาไทย

IPv4 จะเลิกใช้เมื่อไร

ไม่มีกำหนดการชัดเจนว่าจะเลิกใช้เมื่อไร เพราะอินเทอร์เน็ตทั้งระบบยังต้องรองรับทั้งสองโปรโตคอลควบคู่กันไปอีกระยะหนึ่ง โดยแนวโน้มคือบริการใหม่ๆ จะออกแบบมาให้ทำงานกับ IPv6 เป็นหลักมากขึ้นเรื่อยๆ ขณะที่ IPv4 จะยังคงถูกใช้ผ่านเทคโนโลยี Dual Stack ต่อไป

แหล่งอ้างอิง

1. Thaiware — IPv4 คืออะไร IPv6 คืออะไร ต่างกันอย่างไร
2. Ascent Optics — IPv4 คืออะไร IPv6 คืออะไร รวมถึงความแตกต่างระหว่างทั้งสอง
3. Digital Policy Office Hong Kong — IPv4 Address Exhaustion