Mengenal IPv4: Pengertian, Fungsi, dan Cara Kerjanya
Internet Protocol version 4 (IPv4) adalah salah satu protokol jaringan yang paling banyak digunakan di dunia untuk mengidentifikasi perangkat dan mengatur komunikasi data di jaringan komputer. Meskipun saat ini sudah ada penerusnya, yaitu IPv6, IPv4 tetap menjadi tulang punggung komunikasi internet global. Artikel ini akan membahas secara mendalam tentang IPv4, mulai dari pengertian, struktur alamat, fungsi, cara kerja, kelebihan dan kekurangannya, hingga perbandingan dengan IPv6.
Apa Itu IPv4?
IPv4 adalah versi keempat dari Internet Protocol (IP), yang merupakan protokol utama dalam komunikasi data di jaringan komputer dan internet. IPv4 menggunakan alamat 32-bit untuk mengidentifikasi perangkat, sehingga dapat menghasilkan sekitar 4,3 miliar alamat unik. Setiap perangkat yang terhubung ke internet, seperti komputer, smartphone, atau server, memerlukan alamat IP agar dapat berkomunikasi dengan perangkat lain secara efektif.
IPv4 dikembangkan sejak awal 1980-an dan mulai digunakan secara luas pada tahun 1983 sebagai bagian dari ARPANET, cikal bakal internet modern. Protokol ini beroperasi pada lapisan jaringan (network layer) dalam model OSI, bertugas mengirimkan paket data dari sumber ke tujuan melalui berbagai jaringan perantara.
Struktur Alamat IPv4
Alamat IPv4 adalah sebuah bilangan biner sepanjang 32 bit yang digunakan untuk mengidentifikasi perangkat dalam jaringan komputer. Alamat ini biasanya ditulis dalam format desimal bertitik (dotted decimal notation), yang membagi 32 bit tersebut menjadi empat bagian yang disebut oktet, masing-masing berukuran 8 bit. Setiap oktet ditulis sebagai angka desimal dari 0 hingga 255, dan dipisahkan oleh tanda titik.
Contoh alamat IPv4 dalam format desimal bertitik adalah:
192.168.1.1
Di sini, setiap angka (192, 168, 1, 1) mewakili satu oktet (8 bit) dari alamat tersebut.
Karena 32 bit, jumlah total alamat unik yang dapat dibentuk adalah 232232, yaitu sekitar 4,3 miliar alamat.
Alamat IPv4 terdiri dari 32 bit yang dibagi menjadi 4 oktet (bagian) masing-masing 8 bit, dan ditulis dalam format desimal bertitik (dotted decimal notation). Contohnya:
192.168.1.1
Setiap oktet bernilai antara 0 hingga 255, sehingga total alamat IPv4 yang mungkin adalah 2^32 atau sekitar 4,3 miliar alamat unik.
Komponen Alamat IPv4
Alamat IPv4 terdiri dari dua bagian utama yang membedakan identitas jaringan dan perangkat dalam jaringan tersebut:
- Network ID (Identifikasi Jaringan)
Bagian ini menunjukkan jaringan tempat perangkat berada. Network ID digunakan oleh router dan perangkat jaringan untuk mengarahkan paket data ke jaringan yang benar. Panjang bagian Network ID bervariasi tergantung kelas alamat dan subnet mask yang digunakan. - Host ID (Identifikasi Host atau Perangkat)
Bagian ini mengidentifikasi perangkat spesifik (host) dalam jaringan yang sudah ditentukan oleh Network ID. Host ID harus unik dalam satu jaringan agar perangkat dapat dikenali dan berkomunikasi tanpa konflik.
Contoh pembagian Network ID dan Host ID
Misalnya alamat IP:
192.168.1.10
Jika menggunakan subnet mask standar kelas C, yaitu 255.255.255.0, maka:
- Network ID adalah
192.168.1(tiga oktet pertama) - Host ID adalah
10(oktet terakhir)
Ini berarti perangkat dengan alamat ini berada di jaringan 192.168.1.0 dan memiliki identitas host 10 dalam jaringan tersebut.
Header Paket IPv4 (Komponen Teknis)
Selain alamat, paket data IPv4 memiliki header yang berisi informasi penting untuk pengiriman paket, antara lain:
- Versi: 4 bit, menunjukkan versi protokol (untuk IPv4 nilainya 4)
- Internet Header Length (IHL): 4 bit, menunjukkan panjang header dalam 32-bit word (minimum 5, maksimum 15)
- Type of Service (ToS) / Differentiated Services Code Point (DSCP): 8 bit, untuk pengaturan prioritas layanan
- Total Length: 16 bit, panjang total paket (header + data)
- Identification, Flags, Fragment Offset: untuk fragmentasi paket
- Time to Live (TTL): 8 bit, batas waktu hidup paket di jaringan
- Protocol: 8 bit, menunjukkan protokol lapisan transport (misal TCP, UDP)
- Header Checksum: 16 bit, untuk deteksi kesalahan pada header
- Source IP Address: 32 bit, alamat pengirim
- Destination IP Address: 32 bit, alamat penerima
- Options (opsional): variabel, untuk fitur tambahan
Header ini memastikan paket data dapat dikirim dengan benar dan efisien dari sumber ke tujuan
Kelas Alamat IPv4
Untuk mengatur pengalamatan, IPv4 membagi alamat menjadi beberapa kelas berdasarkan kebutuhan ukuran jaringan:
| Kelas | Rentang Alamat | Penggunaan |
| A | 1.0.0.1 – 126.255.255.254 | Jaringan besar |
| B | 128.0.0.1 – 191.255.255.254 | Jaringan menengah |
| C | 192.0.0.1 – 223.255.255.254 | Jaringan kecil |
| D | 224.0.0.0 – 239.255.255.255 | Multicast |
| E | 240.0.0.0 – 255.255.255.254 | Eksperimental |
Selain itu, terdapat juga alamat khusus yang digunakan untuk jaringan pribadi, loopback, dan multicast yang tidak dapat diakses langsung dari internet publik.
Fungsi IPv4
IPv4 memiliki beberapa fungsi utama dalam jaringan komputer:
- Pengalamatan Unik
IPv4 memberikan alamat unik untuk setiap perangkat di jaringan, memastikan tidak ada dua perangkat yang memiliki alamat sama dalam satu jaringan. - Routing (Pengiriman Data)
IPv4 memungkinkan pengiriman paket data dari sumber ke tujuan melalui router dengan menentukan rute terbaik berdasarkan alamat IP tujuan. - Fragmentasi Data
IPv4 dapat memecah paket data yang besar menjadi beberapa fragmen agar sesuai dengan batas ukuran maksimum paket di jaringan tertentu, kemudian menggabungkannya kembali di tujuan. - Penanganan Kesalahan
IPv4 menyediakan mekanisme sederhana untuk mendeteksi kesalahan dalam header paket dan membuang paket yang rusak.
Cara Kerja IPv4
Ketika sebuah perangkat mengirim data ke perangkat lain, data tersebut dibungkus dalam paket yang berisi header IPv4. Header ini mencakup alamat IP sumber dan tujuan, serta informasi kontrol lainnya. Prosesnya secara garis besar adalah sebagai berikut:
- Pengalamatan
Setiap perangkat memiliki alamat IPv4 yang unik. Saat mengirim data, alamat IP sumber dan tujuan disisipkan dalam paket. - Routing
Router di jaringan membaca alamat tujuan dan menentukan jalur terbaik untuk meneruskan paket ke perangkat tujuan. - Fragmentasi dan Reassembly
Jika paket terlalu besar untuk jaringan tertentu, paket akan dipecah menjadi fragmen yang lebih kecil dan disatukan kembali di tujuan. - Pengiriman Data
Paket dikirim melalui jaringan hingga sampai ke alamat tujuan, di mana data akan diproses oleh perangkat penerima.
IPv4 merupakan protokol tanpa koneksi (connectionless) dan menggunakan model pengiriman upaya terbaik (best-effort delivery). Artinya, IPv4 tidak menjamin paket sampai dengan urutan yang benar atau bebas duplikasi; fungsi tersebut ditangani oleh protokol lapisan transport seperti TCP.
Cara Perhitungan IPv4 dan Menentukan IPv4
IPv4 menggunakan alamat 32-bit yang dibagi menjadi empat oktet, dan untuk mengelola jaringan secara efisien, alamat ini dibagi lagi menggunakan subnet mask yang memisahkan bagian Network ID dan Host ID.
1. Menentukan Kelas Alamat IPv4
Alamat IPv4 dibagi menjadi kelas A, B, dan C yang umum digunakan, dengan rentang sebagai berikut:
| Kelas | Rentang Oktet Pertama | Default Subnet Mask |
|---|---|---|
| A | 1 – 126 | 255.0.0.0 (/8) |
| B | 128 – 191 | 255.255.0.0 (/16) |
| C | 192 – 223 | 255.255.255.0 (/24) |
Kelas ini menentukan berapa bit yang digunakan untuk Network ID dan Host ID secara default.
2. Subnet Mask dan Cara Menghitungnya
Subnet mask adalah angka 32-bit yang menunjukkan batas antara bagian network dan host dalam alamat IP. Bit yang bernilai 1 menunjukkan bagian network, sedangkan bit 0 menunjukkan bagian host.
Contoh subnet mask kelas C default:
255.255.255.0
= 11111111.11111111.11111111.00000000 (biner)
Jika ingin membuat subnet lebih kecil (membagi jaringan menjadi subnet lebih banyak), beberapa bit host diubah menjadi bit subnet.
Cara Menghitung Subnet Mask Baru
- Tentukan jumlah subnet yang diinginkan, misal 4 subnet.
- Hitung jumlah bit yang dibutuhkan untuk subnet dengan rumus:
Jumlah bit subnet=⌈log2(jumlah subnet)⌉Jumlah bit subnet=⌈log2(jumlah subnet)⌉
Contoh: Untuk 4 subnet, log2(4)=2log2(4)=2 bit subnet.
- Tambahkan bit subnet ini ke bagian network pada subnet mask default.
Misal, subnet mask default kelas C adalah /24 (24 bit network), ditambah 2 bit subnet menjadi /26.
Subnet mask baru dalam biner:
11111111.11111111.11111111.11000000
Konversi ke desimal menjadi:
255.255.255.192
3. Menghitung IP Network, IP Broadcast, dan Rentang Host
Misal alamat IP: 192.168.1.10/26 dengan subnet mask 255.255.255.192.
- IP Network: Hasil operasi AND antara alamat IP dan subnet mask.Contoh:text
IP: 192.168.1.10 = 11000000.10101000.00000001.00001010 Subnet: 255.255.255.192= 11111111.11111111.11111111.11000000 AND: 192.168.1.0 = 11000000.10101000.00000001.00000000 - IP Broadcast: Alamat terakhir dalam subnet, diperoleh dengan operasi OR antara IP network dan invers subnet mask.text
Invers subnet mask: 00000000.00000000.00000000.00111111 IP Broadcast: 192.168.1.63 = 11000000.10101000.00000001.00111111 - Rentang Host: Alamat yang dapat digunakan untuk perangkat adalah dari IP network + 1 sampai IP broadcast – 1.Jadi, host pada subnet ini adalah dari
192.168.1.1sampai192.168.1.62.
4. Menghitung Jumlah Host per Subnet
Jumlah host per subnet dapat dihitung dengan rumus:Jumlah host=2jumlah bit host−2Jumlah host=2jumlah bit host−2
Bit host adalah sisa bit setelah bit network dan subnet.
Contoh: Pada subnet mask /26, bit host = 32 – 26 = 6.
Jumlah host:26−2=64−2=62 host26−2=64−2=62 host
Dua alamat dikurangi karena satu untuk alamat network dan satu untuk alamat broadcast.
Ringkasan Langkah Menentukan IPv4 dan Subnet
- Tentukan kelas alamat IP dan subnet mask default.
- Tentukan jumlah subnet yang diinginkan.
- Hitung bit subnet yang dibutuhkan dengan rumus log2log2.
- Tambahkan bit subnet ke subnet mask default untuk mendapatkan subnet mask baru.
- Hitung IP network dengan operasi AND antara IP dan subnet mask.
- Hitung IP broadcast dengan operasi OR antara IP network dan invers subnet mask.
- Tentukan rentang host yang dapat digunakan.
- Hitung jumlah host per subnet dengan rumus 2bit host−22bit host−2
Kelebihan IPv4
IPv4 memiliki beberapa keunggulan yang membuatnya masih digunakan luas hingga kini:
- Kompatibilitas luas, didukung oleh hampir semua perangkat dan infrastruktur jaringan.
- Struktur sederhana dan mudah diimplementasikan.
- Infrastruktur dan alat pendukung yang matang, termasuk monitoring dan keamanan jaringan.
Kekurangan IPv4
Namun, IPv4 juga memiliki keterbatasan signifikan:
- Ruang alamat terbatas, hanya sekitar 4,3 miliar alamat, yang tidak cukup untuk jumlah perangkat yang terus bertambah pesat, terutama dengan perkembangan Internet of Things (IoT).
- Keamanan bawaan yang kurang, rentan terhadap serangan spoofing dan Distributed Denial of Service (DDoS).
- Konfigurasi alamat yang sering memerlukan pengaturan manual atau DHCP, kurang efisien untuk jaringan besar dan dinamis.
Alamat Khusus dan Jaringan Privat IPv4
IPv4 menyediakan beberapa blok alamat khusus yang tidak dapat digunakan di jaringan publik dan memiliki fungsi tertentu:
| Blok Alamat | Rentang Alamat | Fungsi |
| 10.0.0.0/8 | 10.0.0.0 – 10.255.255.255 | Jaringan pribadi besar |
| 172.16.0.0/12 | 172.16.0.0 – 172.31.255.255 | Jaringan pribadi menengah |
| 192.168.0.0/16 | 192.168.0.0 – 192.168.255.255 | Jaringan pribadi kecil |
| 127.0.0.0/8 | 127.0.0.1 (loopback) | Alamat loopback perangkat lokal |
| 169.254.0.0/16 | Link-local address | Alamat otomatis saat DHCP gagal |
Alamat di jaringan pribadi ini tidak dapat diakses langsung dari internet publik dan biasanya digunakan dalam jaringan lokal, dengan NAT (Network Address Translation) untuk menghubungkan ke internet.
Perbandingan IPv4 dan IPv6
IPv6 dikembangkan sebagai solusi atas keterbatasan IPv4, terutama ruang alamat yang sangat terbatas. Berikut perbandingan utama antara IPv4 dan IPv6:
| Fitur | IPv4 | IPv6 |
| Panjang Alamat | 32-bit | 128-bit |
| Jumlah Alamat | ~4,3 miliar | ~340 undecillion (3,4×10^38) |
| Notasi Alamat | Desimal bertitik (contoh: 192.168.1.1) | Hexadecimal dengan tanda titik dua (contoh: 2001:0db8::1) |
| Keamanan | Tambahan (IPSec opsional) | IPSec bawaan |
| Konfigurasi | Manual/DHCP | Otomatis (SLAAC) |
| Routing | Lebih sederhana | Lebih efisien dan hierarkis |
| Kompatibilitas | Didukung luas | Perlu dukungan perangkat dan jaringan terbaru |
IPv6 menawarkan ruang alamat yang sangat besar, memungkinkan setiap perangkat di dunia memiliki alamat unik tanpa perlu NAT. Selain itu, IPv6 juga membawa peningkatan keamanan dan efisiensi routing.
Penggunaan IPv4 Saat Ini dan Masa Depan
Meskipun IPv6 sudah mulai diadopsi secara luas, IPv4 masih digunakan secara ekstensif karena kompatibilitas dan infrastruktur yang sudah mapan. Banyak jaringan dan perangkat masih bergantung pada IPv4, dan transisi penuh ke IPv6 diperkirakan akan memakan waktu bertahun-tahun.
Teknologi seperti NAT dan subnetting juga membantu memperpanjang usia IPv4 dengan mengoptimalkan penggunaan ruang alamat yang terbatas.
Kesimpulan
IPv4 adalah protokol fundamental yang memungkinkan internet berfungsi selama puluhan tahun dengan memberikan sistem pengalamatan unik untuk perangkat di jaringan. Dengan struktur alamat 32-bit, IPv4 mampu menyediakan sekitar 4,3 miliar alamat unik, namun keterbatasan ruang alamat ini menjadi tantangan utama di era digital saat ini.
Meski memiliki kekurangan, IPv4 masih menjadi tulang punggung komunikasi internet global. Perkembangan teknologi dan kebutuhan akan ruang alamat yang lebih besar mendorong pengembangan IPv6 sebagai penerus yang menawarkan solusi jangka panjang.
Pemahaman mendalam tentang IPv4, termasuk struktur, fungsi, dan cara kerjanya, sangat penting untuk mengerti bagaimana jaringan komputer dan internet beroperasi, serta bagaimana masa depan jaringan akan berkembang dengan IPv6.
Referensi:
https://www.cloudaja.id/artikel/ipv4-pengertian-fungsi-struktur/
https://idcloudhost.com/blog/mengenal-apa-itu-ipv4/
https://www.dewaweb.com/blog/apa-itu-ipv4/
https://www.hostinger.co.id/tutorial/perbedaan-ipv4-dan-ipv6
