Hur och varför alla enheter i ditt hem delar en IP-adress

Om du är som de flesta, hämtar din Internetleverantör dig en enda Internet Protocol-adress och din router delar den bland alla anslutna enheter i ditt hem.

Detta strider faktiskt mot slutet-till-slut-principen, som Internet utformades runt. Det finns dock bara så många IP-adresser att vi går runt - vi löper ut.

Offentliga IP-adresser är en begränsad resurs

Det finns mindre än 4,2 miljarder tillgängliga IPv4 IP-adresser. Med andra ord finns det fler anslutna enheter på planeten än det finns unika, offentliga IP-adresser för dem. Internet går tom för IPv4-adresser, även om vi rantar dem.

I stället för att din Internetleverantör tilldelar en unik offentlig IP-adress till varje enhet i ditt hem - du behöver en ytterligare IP-adress varje gång du köpte en ny dator, surfplattform, smartphone, spelkonsol eller något annat - din internetleverantör tilldelar dig allmänt en enda IP-adress.

Offentliga vs privata IP-adresser

Din router är ansluten direkt till Internet, och den har tilldelats din offentliga IP-adress (som kan ändras över tiden). Din router ansvarar då för att dela din offentliga IP-adress bland andra datorer och anslutna enheter i ditt hem.

Din router tilldelar lokala IP-adresser till dina anslutna enheter. Detta gör det möjligt för dem att kommunicera med varandra bakom din router i ditt hem. Dessa lokala IP-adresser kan dock inte nås från Internet. Med andra ord kan din offentliga IP-adress vara ungefär 23.24.35.63. Någon på Internet kan försöka ansluta till den här adressen, och de skulle nå din router. Din dators privata IP-adress kan vara ungefär 192.168.1.100. När någon på Internet försöker ansluta till den här adressen kommer deras dator att leta efter adressen 192.168.1.100 på sitt lokala nätverk.

Om det här är lite förvirrande, försök att tänka på en kontorsbyggnad. Kontorsbyggnadens adress kan vara 500 Fake Street, Fake Town, USA. Vem som helst kan skicka mail till den här adressen från var som helst i världen - den här adressen motsvarar en allmän adress. Ett kontor i kontorsbyggnaden kan vara "Room 203." Som lokala IP-adresser är "Room 203" inte en globalt unik adress - den används i många kontorsbyggnader. Du kan inte adressera mail direkt till Room 203 om du bor på andra sidan världen. Du måste adressera mail till kontorsbyggnaden själv.

Nätverksadress översättning (NAT) och port vidarebefordran

När du ansluter till något på Internet - till exempel - en webbplats skickar paketet via din router. Din router ändrar paket och tilldelar en unik port till varje utgående anslutning på routern. När webbplatsen eller annan server skickar data tillbaka till dig skickar den data tillbaka till den specifika porten och din router vet att den ska skicka data tillbaka till samma enhet som initierade den ursprungliga anslutningen. Så här hanterar routrar Internet-trafik för flera datorer samtidigt med en enda IP-adress och vet var all trafik ska gå.

Detta kan dock brytas ner när det gäller oönskad inkommande trafik. Om någon till exempel försöker ansluta till din routers IP-adress på egen hand, har din router ingen aning om var den ska skicka den trafiken. Alla dina router kan göra är att ta trafiken och kassera den. Detta innebär i huvudsak att din router fungerar som en brandväg, och kasserar oönskad inkommande trafik.

Om du vill ta emot denna inkommande trafik kan du ställa in port vidarebefordran på din router. Till exempel kan du berätta för routern att du kör en Minecraft-server på port 25565 vid en specifik lokal IP-adress. När din router får en anslutning på port 25565 vet den att den ska överföra den trafiken till den lokala IP-adressen du angav. Det är därför portöverföring krävs för applikationer som fungerar som servrar och får oönskad inkommande trafik från ditt lokala nätverk.

Två möjliga framtider

Som vi nämnde ovan, kör vi ut IPv4 IP-adresser trots att rationeringen är klar. På sikt kommer varje enhet förhoppningsvis att ha sin egen IP-adress. På kort sikt kanske du inte ens har en enda offentlig IP-adress för din egen.

• IPv6-adresser för varje enhet: IPv4 har mindre än 4,2 miljarder adresser, men IPv6 kan erbjuda 2¹²⁸ möjliga IP-adresser. Wolfram Alpha kan hjälpa oss att sätta detta stora antal i perspektiv: Det är 340282366920938463463374607431768211456 olika IP-adresser eller cirka 50100000000000000000000000000 unika IP-adresser för varje person på planeten. När IPv6 blir mer utbredd och ersätter IPv4 kan vi tilldela varje ansluten enhet en unik IP-adress på Internet.
• Carrier-Grade NAT: På kort sikt kämpar vissa Internetleverantörer att tillhandahålla IPv4-adresser till sina kunder. Carrier-grade NAT är en föreslagen lösning som vissa Internetleverantörer letar efter. En Internetleverantör med bärbar NAT använder sig av sina offentliga IP-adresser. Det skulle använda NAT (som ditt hemrouter gör) för att ge ut lokala IP-adresser till alla sina kunder. Kunderna skulle inte ha en unik offentlig IP-adress på egen hand på Internet och skulle inte kunna använda serverns programvara som kräver portleverans eller direktanslutningar.

Internet designades aldrig för så många anslutna enheter, och routrar med NAT-teknik är den enda anledningen till att vi kan ansluta så många enheter utan att migrera till IPv6.

Bildkredit: Matt J Newman på Flickr, Bob Mical på Flickr, webhamster på Flickr, Jemimus på Flickr