Многие из пользователей довольно часто сталкиваются с терминами «IP», «IPv4», «IPv6», «IPng», меняют IP-настройки своего компьютера, обсуждают специфику динамического и статического IP-адреса, и при этом часто не до конца владеют смысловой нагрузкой данных слов.
А ведь современный интернет построен на действии интернет-протокола (IP) и его вариаций, по правилам которых передаётся и принимается нужная нам информация. В этом материале я расскажу, что это такое IPV6 и IPV4, опишу специфику их функционала и характерные особенности.
Что такое IP
Прежде чем начать рассказ о том, что это IPv6 и IPv4, следует обозначить, что же значит сам термин «IP».
IP (сокращённое от Internet Protocol – Интернет Протокол) – это маршрутизируемый сетевой протокол, который устанавливает технический формат пакетов и схему адресации для компьютеров, обменивающихся друг с другом информацией через сеть.
Большинство сетей объединяют IP с протоколом более высокого уровня, называемым TCP (Transmission Control Protocol – Протокол управления передачей), который создаёт виртуальное соединение между начальным пунктом и пунктом назначения.
IP можно легко сравнить с почтовой системой. IP позволяет адресовать пакеты и отправлять их в систему, но не существует прямой связи между отправителем и получателем. TCP/IP же позволяет создавать соединение между хостами так, что они могут обмениваться сообщениями за определённый промежуток времени.
IPV6 и IPV4 — специфика функционала
Ныне существуют две версии Интернет Протокола (IP) – IPv4 (IP версия 4) и более новая версия, называя IPv6 (IP версия 6). IPv6 является следующей эволюционной ступенью в развитии IP, и ещё некоторое время будет сосуществовать параллельно с более старой версией IPv4. В ответе на вопрос, что значит IPv6 и IPv4 более подробно остановимся на каждом из них.
Что такое IPv4
IPv4 (Интернет Протокол версии 4) является четвёртой версией Интернет Протокола (IP), и используется для идентификации устройств в сети через адресную систему, позволяя, так же, соединять устройства через веб.
IPv4 использует 32-битную адресную схему, позволяя существование 2^32 (более 4 миллиардов) адресов. При этом вместе с ростом Интернета ожидается, что количество неиспользуемых IPv4 адресов достаточно быстро закончится, так как каждое устройство, включая компьютеры, смартфоны и игровые консоли при подключении к Интернету требует для себя IP-адрес.
Новый адресная система Интернет использующая Интернет-Протокол версии 6 (IPv6) разрабатывалась для того, чтобы полностью удовлетворить возрастающую потребность в необходимом числе свободных интернет-адресов.
После того, как мы определились с тем, что это IPv4, перейдём к особенностям протокола IPv6.
Что такое IPv6
IPv6 (Интернет-протокол версии 6) также называемый IPng (Internet Protocol next generation – Интернет-протокол следующего поколения) – это обновлённая версия интернет-протокола (IP) созданная с учётом стандартов Инженерного Совета Интернета для замены текущей версии IPv4.
IPv6 является наследником IPv4, и был задуман как революционное обновление существующей доныне версии Интернет Протокола, и в настоящее время сосуществует с более старым IPv4.
Новый IPv6 создан чтобы обеспечить интернету устойчивый и надёжный рост, касающийся как номера наличных хостов, так и общего количества передаваемого траффика, поддерживая 2^128 адресов – намного больше устаревшего протокола IPv4.
IPv6 часто называют «следующей генерацией» стандартов Интернета, который постоянно развивается с середины 1990х до сегодняшнего дня. Он был рождён как ответ на тревоги о том, что количество требуемых IP-адресов скоро превысит граничные возможности сети Интернет. После того, как мы узнали что это такое IPv6, рассмотрим дополнения существующие в ней.
Преимущества IPv6 по сравнению с IPv4
Вместе с увеличением количества возможных адресов, существуют и другие важные технологические изменения в IPv6 по сравнению с IPv4:
- Нет необходимости в NAT (трансляции сетевых адресов);
- Авто-конфигурация;
- Больше нет коллизий приватных адресов;
- Упрощённая, более эффективная, маршрутизация;
- Лучшая многоадресная маршрутизация;
- Более простой формат заголовка;
- Подтверждённое качество обслуживания (QoS), также называемое «маркировкой потока»;
- Встроенная аутентификация и поддержка конфиденциальности.
При этом, в IPv6 существуют несколько вариантов адресов:
- Unicast (одноадресные) – используется в сервисах персонального характера, направляется из одного, определённого, источника к одному IP-aдресу
- Anycast (групповые) – позволяет посылать данные ко всем абонентам определённой ip-сети;
- Multicast (многоадресные) – данные передаются для неограниченного количества абонентов.
Разница между адресацией IPv4 и IPv
После того, как мы определились c тем, что такое IPv6 и IPv4, остановимся на вопросе «какова разница между IPv6 и IPv4?».
De facto, IP-адрес являет собой двоичное число, но он также может быть записан в более удобном для человека формате.
Например, 32-битный числовой адрес, используемый в IPv4, может быть оформлен в десятичной системе 4 цифрами, причём каждое цифра может иметь значение от 0 до 255. Например, это могут быть цифры 172.16.254.1.
Адреса протокола IPv6 являются 128-битными, и оформлены в шестнадцатеричной системе. К примеру, адрес в IPv6 может быть записан как 3ffe:1904:4546:3:201:f8ff:fe22:68cf.
Настройка IPv6 на Windows 7 (видео)
Выше мной были рассмотрены IPV6 и IPV4, мы узнали что это такое, обозначена специфика данных протоколов и описаны преимущества протокола IPv6 над IPv4.
Несмотря на очевидный характер данных преимуществ, внедрение IPv6 идёт достаточно неспешно, множество специалистов фиксируют различные баги и проблемы в работе шестой версии протокола.
Но в обозримом будущем, volens-nolens, более старый IPv4 уступит своё доминирующее положение более модерному, оптимальному и продвинутому протоколу IPv6. Эволюцию не остановить.
IPv6 протокол: разница, сравнение с IPv4, переход на IPv6
В этом материале расскажем о различиях двух действующих версий интернет-протокола IP — v4 и v6, о преимуществах IPv6, его внедрении и методах миграции с IPv4 на IPv6.
IPv4
Четвёртая версия интернет-протокола IP работает с 1982 года, с момента развертывания в спутниковой сети SATNET, сформировавшей основу для сети Интернет. До сих пор IPv4 — основной протокол в Интернете.
IPv4 обеспечивает возможность адресации примерно 4,3 млрд адресов.
Каждое устройство в публичных и частных сетях, использующих протокол TCP / IP, должно иметь IP-адрес для идентификации устройства и определения его местоположения.
После быстрого роста интернет-трафика в 1990-х годах стало очевидно, что для подключения всех пользователей потребуется гораздо больше адресов, чем было доступно в адресном запасе IPv4.
Он работает на сетевом уровене моделей OSI. Будучи протоколом, не требующим установления соединения, он отправляет пакеты к месту назначения по различным маршрутам.
Deep Packet Inspection
Четвертая версия протокола поддерживает 32-битные адреса. Такой адрес состоит из 4 частей, каждая из которых разделена точкой. Например: 100.101.102.103. Диапазон каждой части — 0-255. Адреса IPv4 были разделены на различные классы в зависимости от диапазона IP-адресов.
IPv6
Протокол IPv6 был представлен в декабре 1995 года. Он был разработан Инженерным советом интернета (IETF) и является самой последней версией интернет-протокола. IPv6 более продвинутый, чем IPv4, и предоставляет лучшую функциональность.
Как было обозначено выше, каждому устройству в интернете назначается определенный уникальный IP-адрес. Новый протокол может предоставить практически бесконечное количество адресов для устройств и заменяет прошлую версию для обслуживания растущего числа трафика по всему миру и решения проблемы нехватки IP-адресов.
Количество адресов в IPv6 составляет 5 x 10 ^ 28 (около 79 228 162 514 264 337 593 543 950 336 октиллионов). Это означает, что протокол обеспечит возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли.
В отличие от IPv4, типичный адрес IPv6 состоит из 128 бит. Он состоит из восьми групп, каждая из которых включает четыре шестнадцатеричных цифр, разделенных «:». Вот пример: 3005: 0db6: 82a5: 0000: 0000: 7a1e: 1460: 5334.
Протокол IPv6: адресов хватит всем
Эту проблему призван решить новый протокол, получивший имя IPv6. Далее мы расскажем о технических и исторических предпосылках появления нового протокола и коснемся некоторых фундаментальных изменений по сравнению с IPv4.
Краткая история IPv6
Впервые о проблеме нехватки адресов заговорили еще в середине-конце 1980-х.
Если в 1981 году, когда IPv4 только-только появился на свет, интернетом пользовались лишь крупные государственные организации и научные институты, то к 1987 году количество подключений по всему миру кратно возросло. Среди клиентов были и представители госучреждений, и медицинские центры, и простые пользователи домашних ПК.
В 1992 году различные группы выдвинули ряд предложений по изменению инфраструктуры интернета, а IFFT объявила собственный конкурс на создание некоего IPng (сокращение от IP next generation). К 1996 году в серии рабочих предложений (RFC) новый протокол IPv6 был полностью определен.
Решение «пропустить» цифру 5 в названии было принято, чтобы избежать путаницы: ранее название IPv5 присвоили экспериментальному протоколу для передачи видео- и аудио-информации.
IPv4: обратный отсчет
Сроки окончательного исчерпания адресов из пула IPv4 то и дело колебались. Так, в начале 2000-х директор APNIC Пол Уилсон предрек, что IPv4 продержится еще порядка 15 лет. Уже к 2005 году прогноз Уилсона подвергся сомнениям и критике: по подсчетам Cisco, пул должен был исчерпаться не позднее 2010 года.
В 2015-17 гг о дефиците IPv4-адресов заявили практически все региональные регистраторы, а на сегодняшний день свободных адресов почти не осталось.
Хронологически процесс исчерпания IPv4-адресов (2011 год) выглядит так:
При этом в том же 2011 году всего 5% компьютеров, подключенных к интернету, использовали IPv6.Caption
Хронология исчерпания
В региональном разрезе исчерпание пула «устаревших» адресов происходило (и происходит) неравномерно.
У IANA (Internet Assigned Numbers Authority, исполняется Public Technical Identifiers под контролем ICANN) адреса закончились в феврале 2011 года.
APNIC (Китай, Индия и прочие страны, в которых активно развивается интернет) завершил свободное выделение IPv4-адресов в апреле 2011-го. «В одни руки» стало возможно получить не более 1024 адресов. Это было связано с тем, что запас свободных адресов у регистратора достиг чрезвычайно низкой отметки в один блок /8.
RIPE NCC (Европа) исчерпал свои запасы и также достиг критической отметки в сентябре 2012-го, а к 2019 году полностью прекратил выдачу адресов.
В 2015 году все региональные регистраторы, кроме AfriNIC (Маврикий), начали политику ограничения выдачи новых IPv4-адресов. Регистратор ARIN (Канада, США, Карибские и Североатлантические острова) сообщил о полном исчерпании пула.
LACNIC (Latin American and Caribbean Internet Addresses Registry) к 2018 году также прекратил выдачу IPv4-адресов.
Важен еще один нюанс: срок исчерпания адресов IPv4 напрямую зависит от политики самих региональных регистраторов.
Ранее, когда эта проблема не стояла так остро, регистраторы выделяли различным организациям миллионные пулы адресов, из которых фактически использовались только сотни или тысячи. К примеру, Стэнфордский университет «вернул» 16 млн неиспользуемых адресов в общий пул.
Так же поступили Минобороны США, Interop и BBN. Подобная неосмотрительность вкупе с общим ростом количества подключенных к интернету устройств существенно сократила срок самостоятельной жизни IPv4.
Преимущества протокола IPv6
На самом деле, ничего плохого в исчерпании IPv4-адресов нет. Четырехбайтные адреса продолжат работать в паре с новым протоколом, IPv6.
IPv6 становится популярнее: интернету вещей нужны новые адреса
Цифровизация
29 Сентября 2020 16:45 29 Сен 2020 16:45 |
По прогнозам аналитиков уже в ближайшее время в мире будут работать десятки миллиардов устройств интернета вещей. Старая система адресации, основанная на протоколе IPv4, которая была более-менее способна обеспечить IP-адресами «интернет людей», практически бесполезна в эпоху грядущего «интернета машин». Решить проблему призван новый протокол, IPv6.
Послуживший интернету верой и правдой протокол IPv4, разработанный в 1981 г., имеет 32-битную схему адресации, достаточную для поддержки 4,3 млрд сетевых устройств. Когда-то казалось, что этого количества хватит всем и навсегда, так же, как и пресловутых «640 килобайт памяти».
Однако уже в начале 90-х годов, по мере роста количества сайтов и пользователей интернета, стало ясно, что 4 млрд закончатся уже в обозримом будущем. Тогда же началась разработка нового протокола IPv6.
С появлением в 1999 г. концепции интернета вещей эти опасения многократно усилились. И если в 2000 г.
предполагалось, что «мощностей» IPv4 хватит на пару десятков лет, то уже в 2005-м высказывалось мнение, что не более, чем на 5.
Второй прогноз оказался ближе к истине: «запасы» больших блоков адресов у региональных регистраторов стали заканчиваться в 2011 г. А в ноябре 2019 г.
RIPE NCC, интернет-регистратор, занимающийся выделением интернет-ресурсов и координацией деятельности по поддержке глобального функционирования интернета в Европе и на Ближнем Востоке, объявил о том, что распределил последний блок адресов IPv4 и далее будет работать только с возвращаемыми адресами.
На какое-то время жизнь IPv4 продлила технология трансляции сетевых адресов (Network Address Translation, NAT). Она позволяет преобразовывать частные IP-адреса в общедоступные сетевые и за счет этого «экономить» IPv4-адреса, позволяя использовать один общедоступный IP-адрес множеству компьютеров с частными IP-адресами.
Для этого в корпоративной сети устанавливается маршрутизатор или межсетевой экран, поддерживающий технологию NAT и имеющий общедоступный IP-адрес. На него попадают пакеты, которые отправляются с частных сетевых адресов, за пределы корпоративной сети.
Устройство NAT отмечает адрес источника и назначения пакета в таблице трансляции, заменяет его на свой общедоступный IP-адрес и отправляет по назначению.
А принимая ответный пакет, NAT преобразует адрес назначения в частный IP-адрес компьютера, который инициировал обмен данными.
Что дает IPv6?
Протокол IPv6 — зачем и для чего он необходим
IPv6 — Internet Protocol version 6 — новая версия интернет-протокола (IP), призванная решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в Интернет, за счёт целого ряда принципиальных изменений. Как всегда при рассмотрении протоколов начинаем с места протокола ipv6 в модели OSI и TCP/IP.
Место IPv6 в моделях OSI и TCP/IP
IPv6 в модели OSI находится на сетевом уровне, а в модели TCP/IP на соответствующем ему уровне интернет.
В стеке протоколов TCP/IP протокол IPv6 находится на сетевом уровне, там же где находится IPv4. Назначение IPv6 точно такое же как и у IPv4 — передача данных на сетевом уровне. IPv6 несовместим с IPv4, но совместим со всеми остальными протоколами стека TCP/IP, такими как ICMP, DHCP, TCP, UDP, HTTP, DNS и другими.
Цели создания IPv6
Может возникнуть вопрос, зачем нужен еще один протокол сетевого уровня, если уже есть протокол IPv4, который работает хорошо. Проблема протокола IPv4 заключается в нехватке IP адресов.
Длина IP адресов в протоколе IPv4 — 4 байта, то есть максимальное количество адресов IPv4 примерно 4,3 миллиарда.
Когда протокол создавался это было большое количество IP адресов, но сейчас, когда интернет стал очень популярной сетью, стало понятно, что 4 миллиарда адресов это не так уж и много.
- Для сравнения, население Земли сейчас составляет более, чем 7 миллиардов, при этом многие люди используют не одно устройство, а несколько, это может быть ноутбук, планшет, смартфон, умные часы и многое другое.
- Также, необходимо учитывать сервер и сетевое оборудование в инфраструктуре интернет и сетевых сервисов, а такие технологии, как интернет вещей еще больше увеличивают требования к количеству IP адресов.
- Количество доступных адресов IPv4 стремительно сокращается, последний крупный блок адресов IPv4 класса А, был выдан в 2011 году, и уже близко то время, когда какая-то компания или человек захотят подключиться к интернет, но не смогут этого сделать, из-за того что им не хватит адреса IPv4.
Было предложено несколько временных решений, проблемы нехватки IP адресов, которые оказались достаточно успешными. Самые популярные это технология трансляции сетевых адресов NAT, эта технология позволяет подключиться к сети интернет используя всего лишь один IP адрес, сеть, состоящую из большого количества устройств с использованием частных или приватных IP адресов.
Также справиться с проблемой нехватки IP адресов помогла технология бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR), которая обеспечила возможность использовать маски переменной длины, и распределять IP адреса блоками разной длины, а не классами A, B и C как было раньше.
Протокол IPv6 создан для долговременного решения проблемы нехватки IP адресов. Для этого длина IP адресов в протоколе IPv6 увеличена до 16 байт, количество IP адресов в протоколе IPv6 — 3,4*1038. Такого количества IP адресов хватит, для того чтобы подключить к интернету все устройства, как сейчас так и в достаточно далеком будущем.
Также при разработке IPv6 постарались упростить протокол, для того чтобы маршрутизаторы могли обрабатывать пакеты IPv6 быстрее, и обеспечили возможность защиты данных с помощью шифрования.
IPv6 считается новым протоколом, однако работа над ним началась еще в 1990 году, когда впервые задумались о возможной проблеме исчерпания адресов IPv4.
Первый вариант стандарта протокола IPv6 был принят в документе RFC 1883 в 1995 году, а действующий стандарт протокола IPv6 документ RFC 2460 был принят в 1998 году.
Таким образом протоколу IPv6 уже больше 20 лет, и новым его можем называть только по сравнению с протоколом IPv4.
Формат заголовка IPv6
Давайте рассмотрим формат заголовка протокола IPv6. Основное изменение это более длинные адреса отправителя и получателя, каждая из которых занимают по 16 байт.
- Первое поле в заголовке протокола IPv6 также, как и в заголовке протокола IPv4, это номер версии 4 для IPv4 и 6 для IPv6.
- Затем идет поле класс трафика, оно необходимо для реализации качества обслуживания. Самый простой вариант, разбиение трафика на два класса, обычный и важный. Маршрутизаторы, которые поддерживают обеспечение качества обслуживания, передают важный трафик быстрее используя специальную выделенную очередь, также возможны и другие варианты использования классов трафиков.
- Следующее поле в заголовке IPv6 это метка потока, это поле используется для того чтобы объединить преимущества сетей коммутации пакетов с сетями с коммутацией каналов. У набора пакетов, которые передаются от одного отправителя к одному получателю, и требует определенного типа обслуживания, устанавливается одна и та же метка. Маршрутизаторы, которые поддерживают работу в таком режиме, обрабатывают пакет на основе метки, что гораздо быстрее.
- Следующее поле это длина полезной нагрузки, в отличии от протокола IPv4, где в подобном поле указывается общая длина пакета, здесь указывается только размер данных без размера заголовка.
- Затем идет поле следующий заголовок, которое необходимо, если используются дополнительные заголовки, в этом поле указывается тип первого дополнительного заголовка.
- В IPv6 поле время жизни пакета переименовали в максимальное число транзитных участков, потому что на практике вместо времени жизни, даже в протоколе IPv4, указывается максимальное количество маршрутизаторов через которое может пройти пакет, перед тем как он будет отброшен.
По сравнению с заголовком протокола IPv4 в протоколе IPv6 нет полей, которые отвечают за фрагментацию, и за контрольную сумму.
Расчет контрольной суммы создает большую нагрузку на маршрутизаторы, однако эта операция часто является излишней, так как контрольная сумма рассчитывается на канальном уровне, и на сетевом уровне.
Поэтому от расчета контрольных сумм в протоколе IPv6, было решено отказаться.
Также было принято решение отказаться от фрагментации, потому что она так же как и расчет контрольной суммы, создает большую нагрузку на маршрутизаторы.
На практике во многих сетях сейчас используется один и тот же размер пакета, соответствующий размеру кадра Ethernet 1500 байт, поэтому фрагментация часто являются ненужной.
Если все же где-то по пути пакета встретиться сеть с меньшим максимальным размером пакета, то вместо фрагментации необходимо использовать технологию Path MTU Discovery.
Также как и заголовок протокола IPv4, заголовок протокола IPv6 состоит из двух частей обязательный и необязательной. В необязательные части может быть несколько дополнительных заголовков.
Дополнительные заголовки IPv6
В IPv6 могут быть дополнительные заголовки следующих типов:
- Заголовок параметры маршрутизации — содержит данные, которые необходимы маршрутизаторам для того, чтобы корректно обрабатывать пакеты.
- Заголовок параметры получателя — содержит данные, которые необходимы для обработки пакета на стороне получателя.
- Дополнительный заголовок маршрутизация — содержит список маршрутизаторов, через который пакет должен обязательно пройти.
В протоколе IPv6 фрагментация преимущественно не используется, вместо неё используется технология Path MTU Discovery, но как вариант все-таки маршрутизаторы могут фрагментировать пакеты, для этого используется не обязательная часть заголовка.
Важным добавлением в протокол IPv6 является механизм защиты данных, которых не было в IPv4 это аутентификация и шифрование. Обе технологии не являются частью протокола IPv6, а описаны в отдельных документах.
RFC 2402 IP Authentication Header используется для аутентификации, а документ RFC 2406 описывает технологию шифрования IP Encapsulation Security Payload, сейчас активными являются обновленные версии этих документов.
Влияние IPv6 на IPv4
Некоторые технологии, которые предложены в протоколе IPv6 были внедрены и в протокол IPv4.
Например, поле тип сервиса, которое использовалось в заголовке IPv4, было заменено на поле класс трафика, в котором используется тот же самый формат, что и в заголовке протокола IPv6.
Также в протокол IPv4 были перенесены аутентификация и шифрования в виде технологии IP Security, сокращенное IPSec.
Внедрение IPv6
Таким образом, IPv6 это новый, улучшенный и упрощенный протокол сетевого уровня, который позволяет решить проблему нехватки и адресов IPv4. Однако проблема заключается в том, что протоколы IPv4 и IPv6 несовместимы друг с другом.
На практике это означает, что если вы хотите использовать IPv6, то необходимо поменять оборудование и программное обеспечение, на то которое поддерживает протокол IPv6 и провести значительную перенастройку сетевого оборудования, и все эти действия заметны, как пользователям так и администраторам.
Заменить все сетевое оборудование и программное обеспечение в один момент невозможно, поэтому разработчики IPv6 предполагали, что две версии протокола, будут сосуществовать в интернет достаточно долгое время.
Для того, чтобы можно было плавно перейти на протокол IPv6 были предложены две возможные технологии:
- Первая технология это двойной стек, все современное оборудование и программное обеспечение поддерживает работу как, по протоколу IPv4, так и по протоколу IPv6. Таким образом, для того чтобы начать использование IPv6, вам нужно просто сконфигурировать протокол IPv6 на своем оборудовании, и скорее всего все начнет работать. Но имейте ввиду чтобы подключиться к интернет по протоколу IPv6, эту версию протокола должен поддерживать ваш провайдер.
- Другая возможность совместного использования протоколов IPv4 и IPv6, это туннелирование, предположим что у нас есть несколько сетей внутри которых используется протокол IPv6, но эти сети разрознены и между ними находится сеть IPv4. В этом случае можно создать так называемый туннель, в туннеле пакеты IPv6 будут вкладываться внутрь пакетов IPv4, и таким образом передаваться из одной сети IPv6 в другую сеть IPv6, между которыми есть соединение только по протоколу IPv4.
Актуальность протокола IPv6
IPv6 разрабатывался с целью устранения дефицита сетевых адресов, которые доступны в протоколе версии IPv4. Он был готов к использованию еще в 1998 году, но, несмотря на его преимущества в плане эффективности и безопасности, внедрение этой версии происходит очень медленно.
Сейчас угроза исчерпания интернет-адресов полностью исчезла, потому что, все же медленно, но верно начался переход с IPv4 на IPv6. Давайте немного углубимся в азы интернет-адресации, чтобы понять, в чем обстоит дело.
Протокол IPv6 и его важность
IPv6 – это новейшая версия интернет-протокола, которая дает возможность идентифицировать все устройства в сети Интернет, для их взаимодействия друг с другом.
Каждое устройство сети идентифицируется с помощью своего собственного уникального IP-адреса.
Представьте себе, вы хотите отправить почтовое письмо своему другу, и чтобы это сделать, вам нужно знать его точный адрес – индекс, улицу и номер дома. В сети же этими данными является IP-адрес.
В версии протокола IPv4 используется 32-битная длина адреса, которая рассчитана на 4,3 млрд. адресов, и во время его создания считалось, что их хватит, но из-за лавинообразного роста количества персональных компьютеров, смартфонов и прочих устройств, имеющих возможность подключения к сети Интернет, стало понятно, что с такими темпами они скоро закончатся.
К счастью, еще 20 лет назад сообщество Internet Engineering Task Force (IETF) эту вероятность предусмотрело. В 1998 году был создан протокол IPv6, который использует уже 128-битную адресацию и поддерживает около 340 триллионов адресов.
Каковы преимущества IPv6?
Протокол IPv6 имеет усовершенствованный принцип работы, улучшенную производительность и повышенную безопасность, а также более эффективно обрабатывает пакеты данных. Использование этой версии позволяет Интернет-провайдерам уменьшить размер своих таблиц маршрутизации, делая их более иерархичными.
Кто использует IPv6?
Первопроходцами, которые начали развертывание IPv6 в своих сетях стали мегакорпорации и интернет-провайдеры США. За ними следуют веб-сайты, чуть менее 30% популярнейших веб-сайтов из списка «Alexa Top 1000» уже доступны по IPv6 адресу. Причинами же столь медленного внедрения являются сложность, затраты и время.
Когда произойдет бум на IPv6-адреса?
Что такое IPv6?
IPv6 это новый интернет-протокол, который разрабатывался как замена для устаревшего протокола IPv4. Новый протокол призван решить проблемы, с которыми столкнулся его предшественник.
Основной причиной замены протокола IPv4 на IPv6 является нехватка IPv4 адресов. После запуска IPv4 проявились проблемы в плане его масштабируемости и возможностей. В версии IPv6 проблемы эти проблемы были успешно решены.
Длинна IPv6 равна 128 битам и представляет собой восемь 16-битных 16-теричных блоков, которые разделены двоеточиями. IPv4 имеет длину в 32 бита, используя при этом четыре блока по три десятичных числа, через знак «/» можно указать маску подсети.
Окно настройки IPv4 в Windows 10
Окно настройки IPv6 в Windows 10
В IPv6 не применяется маска адреса, в отличие от IPv4.
Для автоматического определения адреса IPv4 применяется сервер DHCP.
Обновлённый сервер DHCPv6, который используется в протоколе IPv6, автоматически настраивает состояние, а также предоставляет возможность автоматической настройки узлов, не учитывая состояние.
Данная функция позволяет использовать технологию «plug and play», для наиболее быстрого определения и конфигурирования пользовательского устройства, что значительно упрощает управление адресами и администрирование сети в целом.
Протокол IPv6 позволяет автоматически конфигурировать адреса, что позволяет администраторам сети настраивать сетевые адреса, не имея доступа к клиенту.
Основным достоинством протокола IPv6 является не только решение проблемы дефицита IPv4-адресов, но и всех последующих протоколов. Благодаря протоколу IPv6 была сокращена потребность в изменении сетевых адресов – NAT, которая ранее решала проблему недостатков IPv4-адресов.
- Протокол IPv6 использует многоадресную маршрутизацию и упрощённые заголовки, что значительно увеличивает эффективность маршрутизации.
- В протоколе IPv6 применяется встроенная аутентификация, защита конфиденциальности, а также гибкие опции с поддержкой расширений.
- Протоколы IPv4 и IPv6 имеют одинаковый уровень безопасности.
Вместе с появлением протокола IPv6 появилась возможность шифровать трафик с помощью стандарта шифрования IPSec. Такой способ шифрования менее распространен, чем стандарт SSL, поскольку для его использования требуется дополнительное оборудование. На практике IPSec вполне можно применить и к протоколу IPv4.
Есть мнение, что пока не произошёл полный переход на новый протокол, пользователи IPv6 подвержены большей опасности, поскольку интернет-провайдеры могут использовать IPv6-туннели для того чтобы предоставить пользователям протокола IPv4 доступ к IPv6-контенту. Злоумышленники, в свою очередь, могут использовать эти туннели для проведения собственных атак.
- На сегодняшний день скорость работы протокола IPv6 не отличается от протокола IPv4, поскольку IPv6-туннели создают задержку при преобразовании запроса в IPv4 и наоборот.
- В теории при полном переходе на протокол IPv6 скорость его работы должна увеличиться из-за более простого формата.
- Основная проблема перехода на новый протокол — это стоимость и время.
На сегодняшний день основная часть серверов, маршрутизаторов и коммутаторов зависят исключительно от протокола IPv4. Для того чтобы одномоментно заменить всё оборудование потребуется очень много денег и времени для настройки.
Из-за нехватки IP-адресов большинство интернет-провайдеров используют DHCP- сервера для автоматического определения IP-адреса на оборудовании клиента. После отключения пользовательского устройства IP-адрес освобождается для того что бы другое пользовательское устройство смогло его «арендовать». Это так же является проблемой для полного перехода на новую версию протокола.
IPv6: что это и зачем
Многие слышали про последнюю версию протокола IP — IPv6, которая должна заменить IPv4. Однако зачем нужна эта замена? Разбираемся в вопросе, попутно рассматривая разницу между обеими версиями и преимущества новой.
Зачем менять IPv4 на что-то другое?
Потому что адресов IPv4 уже не хватает.
IP-уровень стека протоколов TCP/IP — наиболее важная часть всей архитектуры Интернета. Тем не менее вскоре после запуска IPv4 стали очевидны его ограничения в плане масштабируемости и возможностей.
IPv4 для работы необходимо несколько надстроек вроде ICMP и ARP. К середине 1990-х разработали замену IPv4 — IPv6.
Требований к Интернету становилось всё больше, а IPv6 отвечал им лучше, чем предыдущая версия.
Каковы самые очевидные отличия IPv4 и IPv6?
Чем IPv6 лучше?
IPv6 более безопасен, чем IPv4?
Нет, в теории они одинаково безопасны.
После запуска IPv6 появилась встроенная возможность шифровать интернет-трафик с помощью распространённого (но не настолько, как SSL) стандарта шифрования IPSec, который не даёт прочитать содержимое трафика при его перехвате. Однако шифрование и расшифровка данных требует оборудования, которое стоит денег. К тому же IPSec можно реализовать и на IPv4, что в теории означает, что IPv4 и IPv6 одинаково безопасны.
Некоторые эксперты утверждают, что пока переход не завершён, пользователи шестой версии находятся в большей опасности, чем пользователи четвёртой. Провайдеры могут использовать IPv6-туннели для предоставления пользователям IPv4 доступа к IPv6-контенту. Злоумышленники могут использовать эти туннели для проведения своих атак.
Ещё одна потенциальная проблема связана с автоконфигурацией — новой функцией IPv6.
Она позволяет устройствам самостоятельно назначать себе IP-адрес на основе MAC-адреса, что может быть использовано сторонними лицами для отслеживания определённых пользователей.
Тем не менее на устройствах под управлением популярных операционных систем уже установлены расширения конфиденциальности, поэтому для большинства людей это не будет проблемой.
IPv6 быстрее IPv4?
Скорость интернета с IPv6 не будет сильно отличаться от скорости с IPv4. С одной стороны, работа IPv6 должна быть быстрее из-за более простого формата. Однако во время перехода некоторые методы вроде IPv6-туннелей будут создавать дополнительную задержку при преобразовании запросов в IPv4 и наоборот.
Так почему бы просто не перейти на IPv6?
Основная причина — стоимость. Для обновления всех серверов, маршрутизаторов и коммутаторов, которые всё это время зависели только от IPv4, требуется уйма денег и времени.
Кроме того, чтобы справиться с нехваткой адресов, провайдеры назначают пользователям динамический адрес, который может меняться при подключении к другой сети. После отключения от сети устройства освобождают свой адрес, делая его доступным для других устройств. По сути вы арендуете, но не владеете адресом. Это сильно замедляет переход с IPv4 на IPv6.
Что такое IPv6? Зачем он нужен и сравнение с IPv4-адресом
IPV6 — это 6-я версия интернет-протокола, которая используется на уровне IP пакета протоколов TCP / IP для идентификации каждого устройства, подключенного к Интернету. Обеспечивает больше функций, чем IPV4.
IPv6 является уникальным и универсальным. Длина 128 бит или 16 байт, имеющая адресное пространство 2 ^ 128. Использует четыре нотации для отображения, десятичную запись с точками, шестнадцатеричное представление с двоеточием, смешанное представление. Может быть: одноадресным, произвольным или многоадресным.
Для чего нужен IPv6
Бурный рост технологий и модернизация различных конфигураций мобильных устройств, компьютеров, планшетов, беспроводных портативных устройств привели к увеличению потребности в распределении адресов.
IPv6 предназначен для замены широко используемого IPv4, который считался основой современной всемирной паутины. IPv6 разработан для преодоления исчерпания IPv4.
Перед подробным объяснением потребностей IPv6, давайте посмотрим на IPv4 и его недостатки.
IPv4 и его недостатки
IPv4 является четвертой версией разработки интернет-протокола. Он выступает в качестве одного из основных протоколов основанных на стандартах межсетевого взаимодействия в Интернете и сетях с коммутацией пакетов. Поддерживает 32-битную адресацию и по-прежнему обрабатывает интернет-трафик.
IPv4 ограничивает адресное пространство до 2 ^ 32, а также резервирует блоки для частных сетей и многоадресных адресов. В основном адреса записываются в виде четырех октетов в десятичных числах, разделенных точками. Это также выражается в шестнадцатеричном формате с точками. Его можно разделить на две части: идентификатор сети и идентификатор хоста.
Сетевой идентификатор содержит наиболее значимый октет, а хост — остальную часть. Чтобы преодолеть этот предел, создаются сетевые классы. Используются пять классов.
Адреса специального назначения содержат диапазон с количеством адресов в разных областях. И он будет ограничен для общего использования.
В основном используется в частных сетях для предоставления адресного пространства и для многоадресного трафика.
IPv4 исчерпан из-за четырех основных причин
- Быстрый рост интернет-пользователей.
- Всегда присвоен одному устройству.
- Высокое применение на смартфонах, ноутбуках, компьютерах.
- Неэффективное использование.
Из-за исчерпания адресов интернет-протокол 4 поколения превратился в угрозу. Но помог выявить и преодолеть ее с помощью нескольких методологий, таких как: бесклассовая междоменная маршрутизация, трансляция сетевых адресов и политики, и др.
, которые были созданы для строгого распределения.
Эти технологии помогли решить проблему в течение некоторого времени, внося изменения в инфраструктуру распределения и маршрутизации Интернета. Основное истощение в IPv4 вызвало недостаточную пропускную способность в первоначальном дизайне интернет-инфраструктуры. Каждая из проблем увеличила спрос на ограниченное предложение адресов следующим образом:
- Регионы интернета. Развитие Интернет в течение 15 лет с 1990 года привело к широкому использованию широкополосного соединения. Развивающиеся страны, такие как Индия, Китай почти исчерпали адреса.
- Неэффективное использование. Организации, получившие IP-адреса в начале 1980-х годов, использовали их неэффективно. Потому что первоначальный метод классного сетевого распределения был неадекватен, чтобы отразить разумное использование. Это имело ограничение в IP-адресации для устройств, которые не доступны за пределами их локальной сети (LAN). Эта неэффективность также существует в различных сценариях глобального распределения. Подсеть была причиной неэффективности и не позволяла использовать адреса в блоке.
- Широкополосные соединения. Телефонный модем был основным способом доступа в Интернет. Поскольку пул модемов имеет общий IP, и ему присваиваются IP, и он распределяется на основе базы потребителей. Быстрый рост коммутируемых сетей увеличил скорость потребления адресов. С каждым годом широкополосное соединение увеличивало свое распространение. Поскольку соединение остается всегда активным и шлюзы редко отключаются.
- Мобильные устройства. Когда в эпоху мобильных телефонов появилась новая технология, потребление Интернет-доступа возросло. Цифровая связь и стоимость встраивания значительной вычислительной мощности в портативные устройства были снижены. Новые спецификации 4G / 5G требуют IPv6-адресации для высокоскоростной связи.
Это были основные причины, по которым началось исчерпание адреса и началось постепенный переход на IPv6 с требованием изменений в интернет-инфраструктуре.
Пакеты IPv6 и его использование
Чтобы преодолеть инфраструктуру межсетевого взаимодействия IPv4, IPv6 был построен с расширенными октетами (до 40 октетов) и предоставил возможность расширить протокол в будущем, не затрагивая структуру базовых пакетов. Он ввел «Jumbograms», что означает, что пакет может обрабатывать ограничение 2 ^ 32. Jumbograms улучшают производительность по каналам с высоким MTU и полезную нагрузку.
IPv6 содержит 128 битов, а его размер в адресном пространстве достаточно велик для будущего использования. Идентификатор в подсети является уникальным для хоста, подключенного к сети. Он разделен на 8 групп по 16 бит в каждой. Каждая группа разделяется двоеточием в шестнадцатеричном формате.
Преимущества
Ниже приведены пункты, объясняющие преимущества IPv6:
- Протокол более эффективно обрабатывает пакеты с большим адресным пространством.
- Улучшает производительность и повышает безопасность.
- IPv6 позволяет корпоративной машине с частными IP отправлять и получать пакеты от машин, расположенных за пределами частной сети с публичными IP.
- Конфигурирование адреса без сохранения состояния и с сохранением состояния как при отсутствии, так и при наличии сервера DHCP.
- Поле метки потока обеспечивает лучшую поддержку для приоритетной доставки.
Разработка IPv6
Ниже приведено объяснение, кто разработал IPv6:
- IPv6 был разработан Internet Engineering Task Force (IETF).
- Сети R & D с инфраструктурой IPv6, AARNET (Австралия), Abeline (США), Gigabit European Academic Network (Европа) и многие другие.
Вывод — что такое IPv6?
Результаты и включение в IPv4 показывают, что ядро IPv6 хорошо поддерживается и доказано своей совместимостью. Оно внедряется в последних поколениях маршрутизаторов и ОС. Таким образом, он расширяется инфраструктурой для поддержки полного перехода на современный интернет-протокол.
Загрузка...
