Co jest nie tak z IPv4 i dlaczego przeprowadzamy się do IPv6

Przez ostatnie 10 lat był to rok IPv6 stanie się szeroko rozpowszechnionym. To się jeszcze nie stało. W związku z tym niewiele jest powszechnej wiedzy o tym, czym jest IPv6, jak go używać lub dlaczego jest to nieuniknione.

Co jest nie tak z IPv4?

Używaliśmy IPv4 Odkąd RFC 791 został opublikowany w 1981 roku. W tym czasie komputery były duże, drogie i rzadkie. IPv4 miał zaopatrzenie 4 miliard IP Adresy, które wydawały się ogromną liczbą w porównaniu z liczbą komputerów. Niestety, adresy IP nie są używane. W adresie są luki. Na przykład firma może mieć przestrzeń adresową 254 (2^8-2) adresy i używaj tylko 25 z nich. Pozostałe 229 jest zarezerwowane do przyszłej ekspansji. Te adresy nie mogą być używane przez nikogo innego, ze względu na sposób ruchu sieci. W konsekwencji to, co wydawało się dużą liczbą w 1981 roku, jest w rzeczywistości niewielką liczbą w 2014 roku.

Internetowa grupa zadaniowa (IETF) Rozpoznał ten problem na początku lat 90. i opracował dwa rozwiązania: router bez klasy internetowej (Cidr) i prywatne adresy IP. Przed wynalezieniem CIDR możesz uzyskać jedną z trzech rozmiarów sieci: 24 bity (16 777 214 adresów), 20 bitów (1 048 574 adresów) i 16 bitów (65 534 adresów). Po wynalezieniu CIDR można było podzielić sieci na podsieci.

Więc na przykład, jeśli potrzebujesz 5 ip adresy, twój dostawca usług internetowych dałby ci sieć o wielkości 3 bitów, które dałyby ci 6 ip adresy. Dzięki temu Twojemu dostawcy usług internetowych korzystać z adresów. Prywatne adresy IP pozwalają utworzyć sieć, w której każdy komputer w sieci może łatwo połączyć się z innym komputerem w Internecie, ale gdzie komputery w Internecie jest bardzo trudne. Twoja sieć jest prywatna, ukryta. Twoja sieć może być bardzo duża, 16 777 214 adresów i możesz podłączyć swoją prywatną sieć w mniejszych sieciach, abyś mógł łatwo zarządzać własnymi adresami.

Prawdopodobnie używasz teraz prywatnego adresu. Sprawdź własny adres IP: jeśli jest w zakresie 10.0.0.0 - 10.255.255.255 Lub 172.16.0.0 - 172.31.255.255 Lub 192.168.0.0 - 192.168.255.255, Następnie używasz prywatnego adresu IP. Te dwa rozwiązania pomogły w ubiegłym katastrofie, ale były to środki zatrzymania, a teraz nadszedł czas.

Kolejny problem z IPv4 jest to, że nagłówek IPv4 miał zmienną długość. Było to dopuszczalne, gdy routing odbył się przez oprogramowanie. Ale teraz routery są budowane ze sprzętu, a przetwarzanie nagłówków o zmiennej długości w sprzęcie jest trudne. Duże routery, które pozwalają pakietom przejść po całym świecie, mają problemy z radzeniem sobie z obciążeniem. Najwyraźniej potrzebny był nowy schemat z nagłówkami o stałej długości.

Jeszcze kolejny problem z IPv4 jest to, że kiedy adresy zostały przydzielone, Internet był wynalazkiem amerykańskim. Adresy IP dla reszty świata są rozdrobnione. Potrzebny był schemat, aby umożliwić nieco agregowanie adresów przez geografię, aby tabele routingu mogły być mniejsze.

Kolejny problem z IPv4, a może to zabrzmieć, jest to, że trudno go skonfigurować i trudno się zmienić. Może to nie być dla ciebie oczywiste, ponieważ twój router zajmuje się tymi wszystkimi szczegółami. Ale problemy dla twojego dostawcy dostawcy usług internetowych napędzają ich orzechy.
Wszystkie te problemy zostały uwzględnione w następnej wersji Internetu.

O IPv6 i jego funkcjach

IETF zaprezentował następną generację IP w grudniu 1995 roku. Nowa wersja nazywała się IPv6, ponieważ numer 5 został przydzielony do czegoś innego przez pomyłkę. Niektóre z funkcji IPv6 obejmują.

1. 128 -bitowe adresy (3.Adresy 402823669 × 10³⁸)
2. Schemat logicznie agregujących adresów
3. Nagłówki o stałej długości
4. Protokół automatycznego konfigurowania i rekonfigurowania sieci.

Spójrzmy na te funkcje jeden po drugim:

Adresy

Pierwsza rzecz, o której wszyscy zauważają IPv6 jest to, że liczba adresów jest ogromna. Dlaczego tak dużo? Odpowiedź jest taka, że ​​projektanci byli zaniepokojeni nieefektywną organizacją adresów, więc istnieje tak wiele dostępnych adresów, że moglibyśmy nieefektywnie przydzielić, aby osiągnąć inne cele. Tak więc, jeśli chcesz zbudować własną sieć IPv6, istnieje szansa 64 bity (1.844674407 × 10¹⁹.

Zbiór

Przy tak wielu adresach do użycia przestrzeń adresowa może być rzadko przydzielana, aby wydajnie kierować pakiety. Więc twój dostawca usług internetowych otrzymuje przestrzeń sieciową 80 bitów. Z tych 80 bitów 16 z nich dotyczy podsieci dostawcze usług internetowych, a 64 bity dla sieci klienta. Zatem dostawcy usług internetowych może mieć 65 534 sieci.

Jednak ten alokacja adresu nie jest rzucana w kamień, a jeśli usłu dostawcy usług internetowych chce więcej mniejszych sieci, może to zrobić (chociaż prawdopodobnie ISP prawdopodobnie po prostu poprosi o kolejną przestrzeń 80 bitów). Górne 48 bitów jest dalej podzielone, więc dostawcy dostawców usług internetowych „to„zamknąć”Dla siebie mają podobne zakresy adresów sieciowych, aby umożliwić agregowanie sieci w tabelach routingu.

Nagłówki o stałej długości

Jakiś IPv4 Nagłówek ma zmienną długość. Jakiś IPv6 Nagłówek zawsze ma ustaloną długość 40 bajtów. W IPv4 dodatkowe opcje spowodowały wzrost wielkości nagłówka. W IPv6, jeśli potrzebne są dodatkowe informacje, dodatkowe informacje są przechowywane w nagłówkach rozszerzeń, które śledzą nagłówek IPv6 i na ogół nie są przetwarzane przez routery, ale raczej przez oprogramowanie w miejscu docelowym.

Jednym z pól w nagłówku IPv6 jest przepływ. Przepływ to 20 bitów liczba, która jest tworzona pseudo-losowo, i ułatwia routerom do kierowania pakietów. Jeśli pakiet ma przepływ, router może użyć tej liczby przepływu jako indeksu w tabeli, która jest szybka, a nie wyszukiwanie tabeli, co jest powolne. Ta funkcja tworzy IPv6 bardzo łatwy do kierowania.

Automatyczna konfiguracja

W IPv6, Kiedy maszyna po raz pierwszy uruchamia się, sprawdza sieć lokalną, aby sprawdzić, czy jakikolwiek inny komputer używa swojego adresu. Jeśli adres jest nieużywany, wówczas maszyna następnie szuka routera IPv6 w sieci lokalnej. Jeśli znajdzie router, to prosi router o użycie adresu IPv6. Teraz maszyna jest ustawiona i gotowa do komunikowania się w Internecie - ma dla siebie adres IP i ma domyślny router.

Jeśli router powinien zejść na dół, maszyny w sieci wykrywają problem i powtórzą proces szukania routera IPv6, aby znaleźć router zapasowy. To właściwie trudne do zrobienia w IPv4. Podobnie, jeśli router chce zmienić schemat adresowania w swojej sieci, może. Maszyny od czasu do czasu zapytają router i automatycznie zmienią swoje adresy. Router będzie obsługiwał zarówno stare, jak i nowe adresy, dopóki wszystkie maszyny nie przejdą na nową konfigurację.

Automatyczna konfiguracja IPv6 nie jest kompletnym rozwiązaniem. Istnieje kilka innych rzeczy, których maszyna potrzebuje, aby skutecznie korzystać z Internetu: serwery nazwy, serwer czasu, być może serwer plików. Więc tam jest DHCP6 który robi to samo, co DHCP, tylko dlatego, że maszyna w stanie routabelka, jeden demon DHCP może obsługiwać dużą liczbę sieci.

Jest jeden duży problem

Jeśli więc IPv6 jest o wiele lepszy niż IPv4, dlaczego adopcja nie była bardziej rozpowszechniona (od Maj 2014, Google szacuje, że jego ruch IPv6 dotyczy 4% z całkowitego ruchu)? Podstawowym problemem jest to, który jest najważniejszy, kurczak lub jajko? Ktoś, kto uruchamia serwer, chce, aby serwer był jak najbardziej szeroko dostępny, co oznacza, że ​​musi mieć IPv4 adres.

Może również mieć adres IPv6, ale niewiele osób by go używał i musisz trochę zmienić oprogramowanie, aby pomieścić IPv6. Ponadto wiele routerów sieciowych nie obsługuje IPv6. Wielu dostawców usług internetowych nie obsługuje IPv6. Zapytałem o to mojego dostawcę usług internetowych i powiedziano mi, że dostarczą go, gdy klienci o to poprosą. Zapytałem więc, ilu klientów o to poprosił. Jeden, w tym ja.

Zgodnie z kontrastem wszystkie główne systemy operacyjne, Windows, OS X i Linux obsługują IPv6 „po wyjęciu z pudełka”I od lat. Systemy operacyjne mają nawet oprogramowanie, które pozwoli pakietowi IPv6 na „tunel”W IPv4 do punktu, w którym pakiety IPv6 można usunąć z otaczającego pakietu IPv4 i wysłać w drodze.

Wniosek

IPv4 od dawna służył nam dobrze. IPv4 ma pewne ograniczenia, które w najbliższej przyszłości będą stanowić problemy nie do pokonania. IPv6 rozwiąże te problemy, zmieniając strategię przydzielania adresów, wprowadzając ulepszenia w celu ułatwienia routingu pakietów i ułatwienia skonfigurowania maszyny, gdy po raz pierwszy dołączy do sieci.

Jednak akceptacja i wykorzystanie IPv6 było powolne, ponieważ zmiana jest trudna i droga. Dobra wiadomość jest taka, że ​​wszystkie systemy operacyjne obsługują IPv6, więc kiedy będziesz gotowy na zmianę, komputer będzie potrzebował niewielkiego wysiłku, aby przekonwertować na nowy schemat.