IPv4 проти IPv6: 11 ключових відмінностей (оновлення від 2024 року)

IPv4 проти IPv6? Чим вони відрізняються? Які їхні переваги та недоліки?

IPv4 - найпоширеніша і найпоширеніша версія Інтернет-протоколу на сьогоднішній день. Хоча це все ще те, що тримає Інтернет разом, IPv6-адрес (його нова версія) поступово набирає популярність.

У цій статті ми розглянемо обидва IP-протоколи. Ми пояснимо їх відмінності за допомогою глибокого технічного пояснення. Потім ми опишемо їх 11 ключових відмінностей.

Зміст. 

1. Що таке IPv4?
2. Що таке IPv6?
3. 11 ключових відмінностей: IPv4 проти IPv6.
   • Кількість адресних комбінацій.
   • Різні позначення адрес. 
   • Техніки скорочення.
   • Типи адрес і сфери застосування різні. 
   • Глобальні унікальні адреси vs публічні адреси. 
   • Різні локальні адреси.
   • Відмінності в заголовках (контрольні біти)
   • Кому потрібна трансляція мережевих адрес (NAT)?
   • Впровадження IPSec
   • Трансляції, мультикасти та anycast. 
   • IPv4 та IPv6 у швидкості. Який з них швидший? 
4. IPv6 проти IPv4: діаграма відмінностей.
5. FAQ про IPv4 та IPv6.

1. Що таке IPv4?

IPv4 (Internet Protocol version 4) - це домінуючий протокол роботи в Інтернеті, завдяки якому працює весь Інтернет. Він описаний в RFC 791 з 1981 року. IPv4 надає унікальний ідентифікатор кожному пристрою, підключеному до мережі (включаючи Інтернет). 

Розмір пакета IPv4 може змінюватися в бітах завдяки полям Опції та Дані. Мінімальний розмір IPv4-пакету може становити від 20 байт (для контролю) до максимального - 60 байт.  IP-пакет містить керуючий (заголовок) та інформаційний (корисне навантаження) рівні.

Перші чотири біти пакета (Version) вказують на версію IP. Стрілка вказує на перші біти в заголовку пакета, де відображається версія протоколу.

Знання того, що міститься в полях керування IPv4, допоможе вам зрозуміти ключові відмінності між IPv4 та IPv6. 

Отже, давайте визначимо, що це за поля пакета:

• Версія (біт 4): Вказує версію пакета. 
• IHL (біти 4): Довжина інтернет-заголовка (IHL) визначає довжину заголовка.
• Тип обслуговування (TOS - 8 біт): Вказує, як буде оброблятися дейтаграма. 
• Загальна довжина (16 біт): Довжина дейтаграми. 
• Ідентифікація (16 біт): Ідентифікує фрагменти інших дейтаграм. 
• Прапори (3 біти): Фрагмент, Без фрагмента або більше фрагментів.
• Зсув фрагмента (13 біт): Для збирання фрагментів. 
• Час життя (TTL - 8 біт): Визначає час життя дейтаграми. 
• Протокол (8 біт): У цьому полі вказується наступний інкапсульований протокол. 
• Контрольна сума заголовка (16 біт): Допомагає виявити пошкоджені пакети.
• Адреса джерела ( 32 біти): IP-адреса джерела (відправника) 
• Адреса призначення (32 біти): IP-адреса місця призначення (одержувача).
• Параметри (змінні біти): Додаткові параметри.
• Дані (до 524 120 біт або 65 Кбайт): Містить IP-дані (якщо такі є), які потрібно надіслати одержувачу. 

Нижче наведено зображення того, як виглядає IPv4-пакет від сніффера пакетів (Wireshark). За допомогою захоплення IP-пакетів ви можете визначити, які параметри керування використовуються для конкретного пакета. Як показано стрілкою (малюнок нижче), цей IP-пакет має версію 4. Нижче наведено шістнадцяткове число (45), що позначає версію і довжину пакета.

Цікавий факт! Що ж сталося з IPv1, IPv2, IPv3 та IPv5? IEEE та науковці експериментували з трьома версіями (IPv1, IPv2 та IPv3), поки не вийшли на повноцінно працюючу схему IP-адресації - IPv4. А коли з'явився IPv5, його використовували як експеримент для потокового протоколу (SP), тому вчені з IP вирішили змінити назву на IPv6, щоб уникнути плутанини з експериментами. 

b. Формат адреси IPv4. 

Комп'ютери використовують шістнадцяткові числа. Але оскільки шістнадцяткова система числення важко сприймається людиною, в IPv4-адресах використовується десяткова система числення. IPv4-адреси записуються в десятковій системі числення, розділяючи чотири октети (32 біти/4 = 8) крапками. Кожен октет (8 біт) може мати десяткове значення від 0 до 255. Адреса складається з ідентифікатора мережі та ідентифікатора хоста, довжина яких залежить від класу адреси IPv4 (A, B або C), а також кількох зарезервованих бітів (які визначають клас).

Як приклад, на малюнку нижче показано клас B, IPv4-адреса 172.16.254.1, 32-бітну адресу, розділену на чотири (8-бітних) секції. 

Цікавий факт! Загальна кількість можливих комбінацій IPv4-адрес становить близько 4 мільярдів - майже одна IP-адреса на кожних двох людей у світі. Але, незважаючи на таку величезну кількість комбінацій, все ще не вистачає IP-адрес для забезпечення глобального зв'язку. Існує багато причин для такого виснаження, включаючи пристрої Інтернету речей, віртуалізацію, хмари і, особливо, неправильний розподіл IPv4.

2. Що таке IPv6?

Технологія IPv6 визначається під RFC 2460 з відповідними оновленнями та змінами. Адреса IPv6 використовує 128-бітний адресний простір, що дає 2^128 адрес, на відміну від 32-бітного в IPv4, що дає 2^32. Комбінація 128 біт дає двійкову адресу, яку було б занадто складно запам'ятати людині, тому IPv6 записується в шістнадцятковій системі числення. 

Давайте розглянемо картину на прикладі нижче. Довжина IPV6-адреси (0123:4567:89ab:cdef:0123:4567:89ab:cdef) становить 16 байт (або 128 біт). Вона складається з восьми груп по 16 біт, розділених двокрапкою (:). Разом 8 x 16 = 128 біт. 

Адреси IPv6, такі як 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329, можуть бути досить складними в управлінні, запам'ятовуванні та використанні. Тому IPv6 запровадив такі правила, як опускання початкової та наступних секцій нулів, щоб допомогти скоротити адресу. Наприклад, попередню адресу можна скоротити до 2001:db8::ff00:42:8329 після застосування цих правил. 

IPv6-адреси діляться навпіл. Старші біти (крайні ліві), 64 біти, представляють мережу - використовуються як префікс маршрутизації в Інтернеті. В іншій половині (n-128), 64 біти молодшого розряду (крайні праві) представляють ідентифікатор інтерфейсу - і використовуються для хостів в локальних мережах.  

a. Пакет IPv6. 

Формати пакетів IPv6 і IPv4 дуже схожі. IPv6 також має простір "даних", відомий як корисне навантаження, що використовується для транспортування даних, і простір "керування", відомий як заголовок. Мінімальний розмір всього пакета IPv6 з заголовком і корисним навантаженням становить 1280 байт - фіксовані 40 байт для заголовка і "необов'язкове корисне навантаження" 1240 байт.  

Коли ви подивитеся на формат пакетів IPv6, ви одразу помітите, що він набагато простіший, ніж IPv4. Він простіший, але набагато більший!

Фіксований контрольний пакет IPv6 складається з 320 біт (40 байт): 

• Версія (4 біти): Перші чотири біти пакетів IPv4 або IPv6 схожі; вони визначають версію IP.
• Клас трафіку (8 біт): Визначає пріоритет пакета.  
• Мітка потоку (20 біт): Визначає QoS (якість обслуговування).
• Довжина корисного навантаження (16 біт): Вказує на довжину, зарезервовану для даних. 
• Наступний заголовок (8 біт): У цьому полі вказується наступний заголовок.
• Ліміт хопів (8 біт): Time to Live обмежує максимальну кількість хопів (з'єднань) між двома вузлами IPv6.
• Адреса джерела (128 біт): Звідки надходить пакет (джерелом може бути IPv4 або IPv6 у двостекових середовищах).
• Адреса призначення (128 біт): Куди надсилається пакет (це може бути IPv4 або IPv6 у двостекових середовищах).

Керуючий пакет IPv6 також може бути розширений, щоб містити детальну інформацію про пакети, наприклад, про фрагментацію, маршрутизацію або безпеку (IPSec). Останнє розширення, IPSec, широко використовується сьогодні як основний протокол VPN, було вбудовано в IPv6.

11 ключових відмінностей: IPv4 проти IPv6. 

Нижче наведено одинадцять ключових відмінностей між IPv4 і IPv6. 

1. IPv6 забезпечує приголомшливу кількість адрес. 

IPv6 було запроваджено для вирішення проблеми вичерпання адрес IPv4. Розмір адреси IPv4 становить 32 біти, тоді як розмір адреси IPv6 - 128 біт. Формат IPv6 може підтримувати вражаюче велику кількість комбінацій мережевих адрес. У той час як Ipv4 дає близько 4 мільярдів адрес, IPv6 може дати близько 340 трильйонів трильйонів трильйонів IP-адрес. З дня розробки IPv6 і до сьогодні протокол IPv6 вирішує проблему вичерпання ресурсів IPv4 і надає додаткові переваги та послуги. 

2. IPv4 та IPv6 мають різні позначення адрес. 

Адреса IPv4 використовує десяткову систему числення, тоді як адреса IPv6 - шістнадцяткову, що є найефективнішим способом їх читання та запам'ятовування. Завдяки меншому розміру IPv4-адрес (32 біти), їх можна записувати і запам'ятовувати, використовуючи десяткову систему числення, що дає чотири десяткових числа. Але IPv6 (128 біт) неможливо використовувати з десятковими числами, тому в IPv6-адресах використовуються шістнадцяткові числа. Кожне шістнадцяткове число складається з 4 бітів, що дає 32 шістнадцяткових числа.

3. IPv6 поставляється з методами скорочення, а IPv4 - ні. 

Формат IPv6 допомагає розширити можливості адресації. Адреса IPv6 може бути скорочена за допомогою подвійної двокрапки і без початкових нулів. Подвійна крапка з комою може опускати цілі секції IPv6-адреси. Наприклад, IPv6-адреса ff06:0:0:0:0:0:0:0:c3 може бути записана як ff06::c3. Таке скорочення було зроблено для спрощення запису IPv6-адрес. Також майте на увазі, що подвійне двокрапка (::) можна використовувати лише один раз, щоб опустити послідовні секції нулів в IPv6-адресі. Це робиться для того, щоб уникнути двозначності.

4. Типи адрес IPv6 та IPv4 відрізняються за діапазонами. 

IPv6 має три типи адрес: Глобальна одноадресна, унікальна локальна та локальна для каналу зв'язку. Глобальна одноадресна адреса IPv6 слугує тій самій меті, що й публічна адреса IPv4 - маршрутизація в Інтернеті. Влада Інтернету виділяє ці адреси провайдерам або LIR, які передають їх в оренду або продають. Різниця між IPv4 і IPv6 полягає у внутрішніх локальних адресах або приватному адресному просторі. IPv4 використовує внутрішні адреси із зарезервованими діапазонами номерів (клас A, B і C), які не маршрутизуються в Інтернеті. Однак IPv6 використовує два типи внутрішніх адрес: унікальні та локальні. Унікальні адреси маршрутизуються у внутрішній мережі або VPN, тоді як локальні адреси використовуються для одного мережевого домену і не маршрутизуються ні назовні, ні всередину мережі. 

5. Глобальні унікальні адреси IPv6 відрізняються від публічних адрес IPv4. 

Формати адрес IPv4 та IPv6 поділяються на мережу та хост, а також на третю частину, яка є результатом розбиття на підмережі. Але все ж таки IPv6 довелося розробляти з додатковими налаштуваннями, щоб впоратися з їхнім більшим розміром. IPv6 можуть опускати цілі префікси хостів. Ця функція може допомогти зменшити розмір таблиць маршрутизації і зробити маршрутизацію в Інтернеті швидшою та ефективнішою. Наприклад, мережеві префікси IPv6 (верхні 64 біти) можуть бути згруповані в окремі префікси (наприклад, /48 або /64), тоді як префікс хоста може бути повністю опущений. 

6. Різні призначення локальних адрес (DHCP проти самопризначення).

У IPv4 локальна адреса призначається за допомогою стороннього DHCP-сервера або ручного налаштування, а в деяких випадках - шляхом самостійного призначення локальної IP-адреси в підмережі: 169.254.0.0/16. Для локальних адрес IPv6 динамічне призначення за допомогою DHCPv6 також можливе, але не є обов'язковим. IPv6-адреси можна динамічно призначати за допомогою двох типів автоконфігурації (з підтримкою стану і без нього). Автоконфігурація IPv6 зі станом або DHCPv6 схожа на DHCP's IPv4, тоді як автоконфігурація без стану відрізняється і зараз є режимом за замовчуванням в середовищах IPv6. В автоконфігурації IPv6 без стану молодші 64 біти (ідентифікатор інтерфейсу) виводяться з фізичної адреси (MAC), використовуючи рекомендації формату розширеного унікального ідентифікатора (Extended Unique Identifier, EUI-64).

7. IPv6 має стрункіші заголовки, ніж IPv4. 

В IPv4 довжина заголовка обмежена 60 байтами, а в IPv6 - 40 байтами. Однією з причин є те, що в заголовку IPv6 не використовується поле контрольної суми, як у пакетах IPv4. Поле контрольної суми є надлишковим в IP, оскільки перевірка помилок виконується іншими рівнями, наприклад, TCP. Перевірка і перерахунок контрольних сум на двох або трьох рівнях робить маршрутизацію неефективною. Іншим прикладом є поле фрагментації. Фрагментація повинна забезпечуватися рівнями нижче IPv6 і відправником. В IPv6 поле фрагментації було перенесено з обов'язкового до необов'язкового. 

8. IPv4 потребує NAT; IPv6 не потребує. 

У світі IPv4 трансляція мережевих адрес (Network Address Translation, NAT) - це протокол, необхідний для повторного використання простору IP-адрес. NAT відображає публічні IP-адреси в приватні, роблячи мережі більш безпечними та заощаджуючи адресний простір. Проте, погана реалізація NAT може зробити мережу повільнішою і складнішою. IPv6 не відчуває дефіциту адрес, тому не потребує NAT. Додатковий адресний простір, що надається NAT, не зрівняється з величезним адресним простором, можливим при використанні IPv6. Насправді, новим мережевим реалізаціям, які хочуть використовувати IPv6, рекомендується триматися подалі від NAT. 

9. В IPv4 IPSec повинен бути реалізований, тоді як в IPv6 він є вбудованим. 

Internet Protocol Security (IPsec) - це мережевий протокол, який забезпечує механізми автентифікації та шифрування пакетів даних. IPSec є популярним протоколом безпеки у віртуальних приватних мережах (VPN). В IPv4 IPSec є необов'язковим полем; в IPv6 він є вбудованим - завжди доступним. Хоча він все ще є необов'язковим (тобто його можна відключити), будь-яка нова реалізація IPv6 поставляється з підтримкою IPSec. Навіть якщо IPSec вбудований в IPv6, це не означає, що він автоматично є більш безпечним, ніж IPv4. Погана реалізація IPSec настільки ж небезпечна, як і відсутність захисту взагалі. 

10. IPv4 передає широкомовні повідомлення, а IPv6 - багатоадресні та аньюкаст. 

Широкомовні повідомлення доступні на IPv4. За допомогою широкомовних повідомлень будь-який пристрій може надіслати пакет усім підключеним вузлам. Проте, широкомовні повідомлення в IPv4 повинні бути обмежені через проблеми з продуктивністю. Концепція широкомовлення в IPv6 давно відійшла в минуле. IPv6 покладається на інші методи, такі як багатоадресна розсилка або будь-яка розсилка, щоб забезпечити подібні функціональні можливості. Багатоадресна розсилка - це повідомлення, що надсилаються до певного домену, визначеного певною групою. Крім того, IPv6 запровадив нову концепцію багатоадресної розсилки (anycast) - повідомлення, що надсилаються будь-якому члену групи пристроїв. 

11. Швидкість IPv4 проти IPv6. Який з них швидший? 

Що стосується швидкості, то між цими двома протоколами є лише незначні відмінності. Теоретично, IPv6 має бути трохи швидшим, оскільки йому не потрібен NAT (Network Address Translation) для перетворення однієї IP-адреси в іншу. Однак IPv6 має довші пакети даних, тому теоретично він має бути повільнішим за IPv4. Як показано в попередньому розділі, IPv6 використовує 128 біт порівняно з IPv4, який використовує 32 біти.

Отже, які ж насправді відмінності у швидкості між IPv4 та IPv6? Наразі різниця у швидкості між цими двома протоколами полягає в тому, що IPv4 (включаючи всю базову інфраструктуру, програмне забезпечення тощо) набагато краще розроблений, підтримується і оптимізований, ніж IPv6. Але оскільки IPv6 не має NAT і покладається на технологію багатоадресної розсилки, він працює швидше при тестуванні в умовах прямого з'єднання. Отже, в міру того, як технологія IPv6 буде розвиватися, її швидкість буде зростати. Прикладом програми, яка набагато краще працює зі швидкістю, є Проксі-сервери IPv6.

4. IPv6 проти IPv4: діаграма відмінностей.

Отже, тепер, коли ви розумієте кожну з версій IP, давайте визначимо їх фундаментальні відмінності. Ми зробимо це за допомогою порівняльної таблиці. Наступна таблиця допоможе вам порівняти відмінності між IPv4 та IPv6 адресами.

5. FAQ про IPv4 та IPv6. 

a. Для чого використовується IPv6? 

IPv6 був розроблений для вирішення проблеми вичерпання адрес IPv4. Він виконує ті ж функції, що і IPv4, забезпечуючи адресацію та ідентифікацію пристроїв у мережі, але в набагато більшому масштабі. IPv6 допоможе впоратися зі зростанням кількості пристроїв Інтернету речей, віртуалізації та хмарних технологій. 

b. Що швидше: IPv4 чи IPv6? 

Жоден механізм не є швидшим за інший. IPv6 забезпечує більш компактний і простий заголовок, що може призвести до більш ефективної маршрутизації та обробки пакетів. На додаток до свободи від NAT. Але погана реалізація IPv6 все одно може призвести до набагато повільнішої роботи мережі IPv4. 

c. Що безпечніше: IPv6 чи IPv4? 

Різниця між ipv4 і ipv6 з точки зору безпеки залежить від реалізації. Це пов'язано з тим, що IPv6 і IPv4 мають різні функції безпеки і вразливості. Однак, IPv6 був розроблений з урахуванням безпеки, включаючи кілька функцій безпеки, яких немає в IPv4. Наприклад, IPv6 включає IPsec (Internet Protocol Security) (протокол VPN) як обов'язкову функцію, яка забезпечує шифрування і аутентифікацію мережевого трафіку. Крім того, IPv6 підтримує більші розміри пакетів, що ускладнює зловмисникам проведення певних типів атак, таких як фрагментація. IPv4, з іншого боку, є старішим протоколом, який не був розроблений з урахуванням безпеки як першочергового завдання. Хоча IPv4 також підтримує IPsec, він не є обов'язковою функцією, і багато пристроїв та мереж його не використовують.

d. IPv4 vs IPv6 для VPN?

Обидва протоколи можна використовувати для VPN, але є деякі моменти, які потрібно враховувати. IPv4 є старішим і більш широко використовуваним протоколом. Тому багато VPN все ще покладаються виключно на IPv4. Однак, IPv6 має деякі переваги над IPv4 в тому, що стосується VPN. IPv6 може запропонувати кращу продуктивність і безпеку для VPN-з'єднань завдяки використанню вбудованого шифрування і автентифікації IPsec. IPv6 також дозволяє уникнути деяких проблем з NAT, які можуть спричинити проблеми для VPN, що покладаються на IPv4. Але, на жаль, IPv6 ще не настільки широко прийнятий, як IPv4. Багато організацій і постачальників послуг ще не повністю перейшли на IPv6. Те ж саме стосується і VPN, які все ще можуть не підтримувати VPN-з'єднання IPv6.

d. IPv6 проти IPv4 для ігор? 

IP-адреса забезпечує вам адресацію та ідентифікацію; вона не впливає на вашу програму. Але все ж є деякі відмінності між використанням IPv4 і IPv6 в іграх. Основна відмінність полягає в тому, що IPv4 залежить від NAT, що може затримувати ігровий досвід (FPS), коли пакет проходить через кілька NAT. 

e. Як дізнатися, який у мене IPv4 або IPv6? 

Найпростіший спосіб дізнатися, чи використовуєте ви зараз IPv4 або IPv6, - це зробити швидкий онлайн-тест, наприклад test-my-IPv6 або ipv6-test.com. Ви також можете відкрити "командний рядок" у Windows або "термінал" у macOS або Linux і ввести "ipconfig" або "ifconfig". Там ви знайдете зведену інформацію про IP-адреси вашого інтерфейсу. 

f. Чи закінчиться IPv6 з часом? 

Хоча це число не нескінченне, IPv6 був розроблений з майже нескінченним пулом. Існує 340 трильйонів, трильйонів, трильйонів IPv6 адрес, чого більш ніж достатньо для підтримки трильйонів трильйонів пристроїв, що підключаються до Інтернету. IPv6 практично не вичерпається найближчим часом. 

g. Коли IPv4 буде поступово відключений? 

Це факт, що у нас закінчуються IPv4-адреси, і саме тому IPv6 є актуальним. Він вирішує проблему вичерпання адрес IPv4, а також відкриває багато можливостей для інновацій та послуг. Незважаючи на те, що перехід на IPv6 відбувався повільно, вже близько десяти років, як IPv6 існує, він все ще не набув широкого розповсюдження. Але темпи впровадження IPv6 неухильно зростають.

з. ipv6 проти ipv4 в іграх. Що краще? 

Той факт, що всі нові відеоприставки підтримують IPv6, робить необхідність переходу очевидною. Компанії-виробники відеоігор знають про відмінності між іграми на IPv6 та IPv4. Хоча IPv4 є усталеною і зрілою технологією, продуктивність, швидкість і безпека набагато кращі в IPv6. По-перше, IPv6 не потребує переадресації портів, UPnP або NAT-PMP, що значно підвищує швидкість і продуктивність. Крім того, оскільки пристрої з підтримкою IPv6 автоматично налаштовують свої адреси, геймерський досвід також значно покращується.

i. Чи класифікується IPv6 за класами, як IPv4?

IPv6 не поділяється на класи, як IPv4. У IPv4 IP-адреси поділяються на класи A, B, C, D і E. Клас базується на кількості бітів, що використовуються для представлення мережевої та хост-частини адреси. Ця система класифікації дозволяє розподіляти IP-адреси ієрархічно. Отже, замість організації за класами, IPv6 використовує простішу схему адресації, де адреса поділяється на дві частини: префікс та ідентифікатор інтерфейсу.

j. Час життя IPv4 проти часу життя IPv6?

В IPv4 і IPv6 поле Time to Live (TTL) використовується для обмеження часу життя мережевих пакетів. Хоча в обох протоколах воно має однакову мету, між ними є деякі суттєві відмінності. В IPv4 поле TTL є 1-байтовим, тобто максимальне значення TTL дорівнює 255. На відміну від нього, поле TTL в IPv6 - це 2-байтне поле, що дозволяє набагато більше максимальне значення - 65 535. У IPv6 пакети потенційно можуть робити більше переходів, перш ніж будуть відкинуті, що може бути корисним для дуже великих або складних мереж.

Готові до майбутнього Інтернету з IPv6?

Скористайтеся нашою обмеженою знижкою 20% на оренду IPv6 та насолоджуйтеся перевагами IPv6. Переходьте на IPv6 і станьте лідером у цифровому світі. Що ви отримуєте? 

24/7 підтримка клієнтів.
Всі IP-адреси належать нам, ніяких третіх осіб.
Гнучкі варіанти хостингу з LOA.
Прозоре ціноутворення 
48-годинна гарантія повернення грошей.

Відвідайте наш веб-сайт, щоб орендувати IPv6 і насолоджуватися швидким і безпечним інтернетом. 

? Пропозиція обмежена. Розпочніть свою IPv6 подорож зараз!

---