От IPv4 к IPv6
Под аббревиатурой IPv4 принято понимать четвертую версию интернет-протокола, задача которого состоит в определении всевозможных устройств в сети. Что касается области применения протокола, то в большинстве случаев он требуется для подключения устройств к сети Интернет. Раньше его возможностей было достаточно, чтобы распределять IP-адреса и выполнять другие важные функции, но со временем ряд ограничений протокола привели к необходимости разрабатывать новую версию, которая смогла бы делать все то же самое, но с учетом существующих требований. Этим протоколом стала версия IPv6.
Первое, о чем нужно говорить в данном контексте – это недостаток пространства для адресов в IPv4. Номинальный размер пространства в IPv4 составляет около 4 млрд. С помощью технологии NAT возможно увеличить количество адресов, но тут же возникает другая проблема, связанная с количеством портов, которое являются строго ограниченными, и увеличить его никак нельзя. Соответственно, у этого протокола есть вполне ощутимый лимит по свободным адресам, и они могут закончиться уже через несколько лет. Также у IPv4 неэффективная маршрутизация, что сказывается на большой нагрузке, которую принимают маршрутизаторы. Протокол ввиду своей технологии создавал таблицы «весом» в 100 мб и более. Такой термин, как встроенное автоконфигурирование, в устаревшем протоколе отсутствует, но большей проблемой является вопрос безопасности и сохранение конфиденциальности передаваемой информации. Все перечисленные проблемы, а также развитие потоковых медиаприложений и средств видеоконференций, которые требуют для стабильной работы максимальную пропускную способность и отсутствие задержек, стали причиной для постепенного отказа от старого протокола.
Самая главная проблема, а речь идет о недостатке адресов, была решена, так как в новом протоколе увеличиено пространство для создания адресов в 4 раза. Теперь адрес делится на 8 частей, в каждой из которых есть 16 бит информации. Они преобразуются в числа шестнадцатиричной системы, по четыре символа в каждом блоке. Сокращаются такие записи путем удаления нулей, которые стоят первыми, в каждом блоке с условием, что должен хотя бы один символ быть оставлен в блоке. Применяються могут и другие способы. Следующее изменение затронуло маску сети, то есть фактически, этот термин больше не используется. Адрес стал делиться на три части. Первые три блока выделены под глобальный префикс, который соответствует идентификатору сети в старом протоколе. Четвертый блок остался без изменения, только теперь он называется идентификатором подсети. Третья часть является идентификатором интерфейса. Данный идентификатор настраивается вручную, также же он может определяется DCHP-сервером или сетевой картой.
Новый протокол может иметь три типа адресов. Определением конкретных хостов занимается Unicast, для групп хостов используется Multicast, а Anycast отличается от Multicast тем, что пакет отправляется только ближайшему участнику группы. Сразу нужно сказать и о нововведении, затрагивающем первые два указанных пакета, которые стали заменой широковещательных пакетов в старом протоколе IPv4. Это OSI Neighbor Discovery. Если не вдаваться в технические нюансы, то ND позволяет устройству, который был подключен к маршрутизатору, автоматически переключаться на рабочий маршрутизатор, если сигнал перестанет поступать. Также ND подразумевает возможность аутентификации или шифровки адресов того же маршрутизатора с помощью средств IPSec, а также ряд других полезных функций.
Если выделить основные преимущества новой версии протокола, то речь идет о:
Несмотря на то, что преимущества протокола IPv6 не поддаются сомнению, даже сейчас остаются ситуации, когда приходится работать с двумя протоколами, а в начальном пути развития IPv6 это было нормой, так как сразу обновить все устройства было невозможно. Именно для этих целей и были разработаны несколько способов взаимодействия старых и новых протоколов.
Может быть использовано туннелирование, которое подразумевает инкапсулирование или внедрение данных нового протокола в старый. В протоколе IPv4 есть два заголовка, в узле декапсуляции ненужные данные отбрасываются, после чего следует передача данных к IPv6. Устройство может поддерживать одновременную работу старого и нового протокола, что называется двойным стеком. Сеть может посылать сообщения, понятные другой сетью, что позволяет согласовать между собой оба протокола. Сообщения посылаются через протокол-шлюзы, а способ называется трансляцией протокола.
Причины обновления IPv4
Первое, о чем нужно говорить в данном контексте – это недостаток пространства для адресов в IPv4. Номинальный размер пространства в IPv4 составляет около 4 млрд. С помощью технологии NAT возможно увеличить количество адресов, но тут же возникает другая проблема, связанная с количеством портов, которое являются строго ограниченными, и увеличить его никак нельзя. Соответственно, у этого протокола есть вполне ощутимый лимит по свободным адресам, и они могут закончиться уже через несколько лет. Также у IPv4 неэффективная маршрутизация, что сказывается на большой нагрузке, которую принимают маршрутизаторы. Протокол ввиду своей технологии создавал таблицы «весом» в 100 мб и более. Такой термин, как встроенное автоконфигурирование, в устаревшем протоколе отсутствует, но большей проблемой является вопрос безопасности и сохранение конфиденциальности передаваемой информации. Все перечисленные проблемы, а также развитие потоковых медиаприложений и средств видеоконференций, которые требуют для стабильной работы максимальную пропускную способность и отсутствие задержек, стали причиной для постепенного отказа от старого протокола.
Принципиальные отличия между протоколами
Самая главная проблема, а речь идет о недостатке адресов, была решена, так как в новом протоколе увеличиено пространство для создания адресов в 4 раза. Теперь адрес делится на 8 частей, в каждой из которых есть 16 бит информации. Они преобразуются в числа шестнадцатиричной системы, по четыре символа в каждом блоке. Сокращаются такие записи путем удаления нулей, которые стоят первыми, в каждом блоке с условием, что должен хотя бы один символ быть оставлен в блоке. Применяються могут и другие способы. Следующее изменение затронуло маску сети, то есть фактически, этот термин больше не используется. Адрес стал делиться на три части. Первые три блока выделены под глобальный префикс, который соответствует идентификатору сети в старом протоколе. Четвертый блок остался без изменения, только теперь он называется идентификатором подсети. Третья часть является идентификатором интерфейса. Данный идентификатор настраивается вручную, также же он может определяется DCHP-сервером или сетевой картой.
Новый протокол может иметь три типа адресов. Определением конкретных хостов занимается Unicast, для групп хостов используется Multicast, а Anycast отличается от Multicast тем, что пакет отправляется только ближайшему участнику группы. Сразу нужно сказать и о нововведении, затрагивающем первые два указанных пакета, которые стали заменой широковещательных пакетов в старом протоколе IPv4. Это OSI Neighbor Discovery. Если не вдаваться в технические нюансы, то ND позволяет устройству, который был подключен к маршрутизатору, автоматически переключаться на рабочий маршрутизатор, если сигнал перестанет поступать. Также ND подразумевает возможность аутентификации или шифровки адресов того же маршрутизатора с помощью средств IPSec, а также ряд других полезных функций.
Если выделить основные преимущества новой версии протокола, то речь идет о:
- Значительном упрощении работы сетевых маршрутизаторов.
- Стабильной и безопасной работе.
- Широкополосном вещании и автоматическом конфигурировании.
- Расширенном адресном пространстве и сетевой компактности.
Смешанные среды
Несмотря на то, что преимущества протокола IPv6 не поддаются сомнению, даже сейчас остаются ситуации, когда приходится работать с двумя протоколами, а в начальном пути развития IPv6 это было нормой, так как сразу обновить все устройства было невозможно. Именно для этих целей и были разработаны несколько способов взаимодействия старых и новых протоколов.
Может быть использовано туннелирование, которое подразумевает инкапсулирование или внедрение данных нового протокола в старый. В протоколе IPv4 есть два заголовка, в узле декапсуляции ненужные данные отбрасываются, после чего следует передача данных к IPv6. Устройство может поддерживать одновременную работу старого и нового протокола, что называется двойным стеком. Сеть может посылать сообщения, понятные другой сетью, что позволяет согласовать между собой оба протокола. Сообщения посылаются через протокол-шлюзы, а способ называется трансляцией протокола.