Що таке IPv6?

Готові до відкриття IPv6Інтернет-протокол (IP) нового покоління, який має прийти на зміну IPv4? У цій статті ви дізнаєтеся про всі тонкощі цього протоколу. Ви дізнаєтеся, що таке IPv6, його особливості, структуру та склад пакетів.

Зміст:

1. Що таке IPv6?
2. IPv6 vs IPv4: ключові відмінності
3. Структура адрес IPv6
4. Деконструкція IPv6-адреси
5. Типи адрес IPv6
6. Структура та склад пакетів IPv6
7. Стиснення IPv6-адрес
8. Поширені запитання про IPv6
9. Висновок.

1. Що таке IPv6?

IPv6 (визначений у розділі RFC2460) є оновленою версією Інтернет-протокол відомий як IPv4. Він був розроблений IETF у 90-х роках для вирішення проблеми обмеженості адресного простору IPv4. Він використовує 128-бітну адресацію, щоб значно розширити кількість можливих IP-адрес. Адреси IPv6 набагато довші за адреси IPv4. Вони мають довжину 128 біт, порівняно з 32 бітами для IPv4. Це дає набагато більше можливих адрес. 

Таке розширення адресації необхідне, оскільки Інтернет дуже сильно розрісся і вже не вистачає адрес IPv4, щоб його обслуговувати. Хоча IPv6 безпосередньо не сумісний з IPv4, існують механізми переходу, які допомагають при переході (ознайомтеся з його міграційними перевагами та методами)

Окрім розширення адресного простору, IPv6 також спрощує маршрутизацію, розширює можливості багатоадресної розсилки та містить положення щодо безпеки та конфігурації пристроїв. Ці адреси записуються вісьмома групами по чотири шістнадцяткових цифри і можуть бути скорочені для зручності. Наприклад, такою адресою може бути "2607:f8b0:4005:0800:0000:0000:0000:200e", яка при скороченні стає "2607:f8b0:4005:800::200e".

Цікавий факт! IPv6 має 128-бітний адресний простір, який теоретично може вмістити 340 ундемільйонів (тобто 340 з 36 нулями) унікальних IP-адрес. Цього достатньо, щоб присвоїти IP-адресу кожному мікробному організму на землі, і при цьому у нас ще залишиться адреси в запасі - в кілька разів більше!

2. IPv6 vs IPv4 (ключові відмінності)

IPv6 може призначити загалом 2^128 інтерфейсів, що дозволяє підключати незліченну кількість пристроїв і користувачів у постійно активних технологіях. У той час як IPv4 може призначити загалом 2^32 інтерфейси (видаляючи зарезервовані адреси). Така адреса займає 128 біт, розділених на вісім 16-бітних блоків, з використанням шістнадцяткової системи числення, в той час як IPv4 використовує десятково-крапкову адресацію.

IPv6 також покращує IPv4 у кількох інших аспектах. Він ієрархічно розподіляє адреси, що робить маршрутизацію більш ефективною і полегшує керування адресами. IPv6 призначає адреси інтерфейсам, визнаючи, що один вузол може містити декілька інтерфейсів. Крім того, ви можете призначити кілька адрес на один інтерфейс (DHCPv6).

IPv6 також включає вбудовані функції безпеки, такі як IPsec. Цей протокол забезпечує конфіденційність, автентифікацію та цілісність даних. В IPv4 такі засоби безпеки були необов'язковими.

Загалом, IPv6 розроблений для покращення маршрутизації, автоматичної конфігурації мережі та масштабованості. Це міцний фундамент для майбутнього інтернету. Щоб дізнатися більше на цю тему, див. відмінності між обома протоколами.

3. Структура адреси. 

Підмережі IPv6 працюють подібно до IPv4, але з шістнадцятковими ідентифікаторами. Зазвичай ми записуємо такі адреси у вигляді восьми груп по чотири шістнадцяткових цифри, розділених двокрапкою. Наприклад, ви можете побачити таку адресу

Повна адреса складається з 16 октетів (всього 128 біт). Ця адреса записується у шістнадцятковому форматі і поділяється на 8 груп, розділених двокрапкою. Кожна група має 4 шістнадцяткові цифри і являє собою 16 біт або 2 октети. 

Спробуємо деконструювати цю адресу: 

Примітка. Ця конкретна адреса (2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334) призначена для документації. 

• Перші 48 біт - це префікс сайту (2001:0db8:85a3). Ця частина вказує на вашу загальнодоступну мережу, зазвичай надається провайдером.
• Наступний 16-бітний блок - це ідентифікатор вашої підмережі (0000). Ця частина позначає структуру вашої внутрішньої мережі.
• Останні 64 біти формують ідентифікатор інтерфейсу (0000:8a2e:0370:7334). Ця остання частина генерується з MAC-адреси або встановлюється вручну. Ідентифікатори інтерфейсів є унікальними для кожної підмережі, автоматично генеруються або встановлюються вручну (див. RFC 3513 для ручних налаштувань).

Цікавий факт! Пристрої з підтримкою IPv6 можуть генерувати власну IP-адресу, щойно вони підключаються до мережі, використовуючи протокол виявлення сусідів IPv6. Ця функція також відома як автоконфігурація адрес без статусу (SLAAC). 

4. Типи адрес:

IPv6 запроваджує більш складну та універсальну систему адресації порівняно зі своїм попередником, IPv4. Вона поділяє адреси на кілька типів, кожен з яких слугує певній меті в мережевому спілкуванні. Розуміння цих типів адрес має вирішальне значення для розуміння того, як вони сприяють ефективному та гнучкому спілкуванню в Інтернеті.

• Одноадресний: Посилання на інтерфейс одного вузла. Одноадресні адреси є найпоширенішим типом IPv6-адрес. Вони дозволяють здійснювати прямий зв'язок між двома конкретними пристроями. Існує два типи одноадресних адрес: 
  • Глобальна одноадресна розсилка: Унікальна в усьому інтернеті. Наприклад, глобальна одноадресна адреса 2001:db8:3c4d:15::/64 містить публічну та приватну топологію, а також ідентифікатор інтерфейсу.
  • Лінк-локальний: Локальні адреси, такі як fe80::/10, функціонують лише у локальній мережі (не розпізнаються за межами мережі). Вони взаємодіють у межах одного сегмента мережі. Локальні адреси автоматично налаштовуються на всіх інтерфейсах.
• Багатоадресна передача: Багатоадресна розсилка забезпечує зв'язок "один до багатьох". Вони підключаються до кількох інтерфейсів, часто на різних вузлах, розподіляючи пакети між усіма членами групи. Дізнайтеся все, що вам потрібно знати про це на Багатоадресна розсилка IPv6. 
• Анкаст: Anycast - це нова функція (недоступна в IPv4). Адреси цього типу призначаються декільком інтерфейсам (зазвичай на різних вузлах). Пакет, надісланий на адресу anycast, доставляється на найближчий інтерфейс (з точки зору відстані маршрутизації), якому було призначено цю адресу. 

Детальну інформацію про багатоадресну та одноадресну розсилку можна знайти в RFC 3306 і RFC 3307

Цікавий факт! IPv6 не використовує широкомовні адреси (як IPv4). Замість цього він використовує багатоадресні та будь-які адреси для зв'язку, призначені для декількох пунктів призначення. Це зменшує мережевий трафік і підвищує ефективність.

 Дізнайтеся більше про типи адрес з нашого вичерпного посібника Типи адрес IPv6. 

5. Структура та склад пакетів IPv6.

Пакети IPv6 складаються з двох основних частин: заголовка і корисного навантаження. Структура розроблена таким чином, щоб полегшити маршрутизацію та обробку даних через Інтернет або інші IP-мережі. Для більш детальної інформації про структуру адрес IPv6 див. RFC 2374.

Наступне зображення надає візуальне уявлення про структуру та склад пакетів IPv6. 40-байтовий заголовок IPv6 має фіксований розмір, що забезпечує просту та ефективну обробку мережевими пристроями. Корисне навантаження може бути різним за розміром, але несе основні дані, призначені для адресата. 

a. Базовий заголовок IPv6:

IPv6 має 40-байтовий заголовок фіксованої довжини, який містить лише основну інформацію, необхідну для доставки. 

• Версія: У цьому полі вказується версія використовуваного IP; для IPv6 встановлено значення 6.
• Клас руху: Подібно до Type of Service (ToS) в IPv4, це поле призначене для керування якістю обслуговування (QoS).
• Етикетка потоку: Позначає послідовності пакетів, які потребують спеціальної обробки проміжними IPv6-маршрутизаторами.
• Довжина вантажу: Вказує розмір корисного навантаження в октетах, включаючи будь-які розширювальні заголовки.
• Наступний заголовок: Ідентифікує тип заголовка, що слідує безпосередньо за заголовком, і визначає інтерпретацію даних, що містяться в пакеті.
• Межа стрибків: Замінює поле Time to Live (TTL) в IPv4, що вказує на максимальну кількість переходів (маршрутизатор або проміжні пристрої), які дозволено зробити пакету, перш ніж він буде відкинутий.
• Адреса джерела: 128-бітну адресу вихідного вузла.
• Адреса призначення: 128-бітну адресу вузла-одержувача.

b. Корисне навантаження IPv6:

Корисне навантаження слідує за заголовком і є частиною пакета, яка містить власне дані. Корисне навантаження може становити до 65 535 байт, але його можна збільшити за допомогою опції jumbo-вантажу.

• Розширені заголовки: Додаткові заголовки, які забезпечують додаткову функціональність, наприклад, маршрутизацію, фрагментацію і функції безпеки, розміщуються між стандартним заголовком і корисним навантаженням.
• Пакет даних з верхнього рівня: Це стосується інкапсульованих даних з вищих рівнів мережевого стека, таких як сегменти TCP або UDP, які транспортуються пакетом IPv6.

Цікавий факт! Заголовки IPv6 простіші, ніж заголовки IPv4. Ця простота робить "У нас тут є полегшує обробку заголовка маршрутизаторами. Це пов'язано з тим, що несуттєві та необов'язкові поля було перенесено до розширювальних заголовків, які розміщуються після заголовка.

6. Стиснення IPv6 адрес

IPv6-адреси мають довжину 128 біт, що робить їх досить довгими і складними. Крім того, 128-бітові адреси можуть ускладнювати їх використання та запам'ятовування (для людини). Щоб вирішити цю проблему, протокол включає методи стиснення адрес. Ці методи спрощують представлення цих адрес, не змінюючи їх фактичного значення або функції. Таке стиснення необхідне для зручності використання, особливо при ручному налаштуванні адрес IPv6, а також для читабельності.

Наприклад, IPv6 часто містить поля, заповнені нулями. Ви можете стиснути їх за допомогою "::" для представлення послідовних нульових полів (блоків по 16 біт), перетворивши 2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b в 2001:0db8:3c4d:0015::1a2f:1a2b. Зверніть увагу, що цей метод нульового стиснення можна використовувати лише один раз в адресі, щоб уникнути двозначності.

Другий спосіб стиснення таких адрес - відкидання початкових нулів. У кожному 16-бітному блоці можна опустити початкові нулі. Наприклад, блок 0008 можна спростити до 8. Цей метод часто використовується в поєднанні з нульовим стисненням.

Щоб дізнатися більше на цю тему, перевірте Правила стиснення IPv6

7. Поширені запитання про IPv6.

a. Як відключити IPv6? 

Вимкнення IPv6 зазвичай передбачає зміну мережевих налаштувань на пристрої або в операційній системі, часто шляхом зняття галочки з опцій IPv6 у властивостях мережі або зміни системних конфігураційних файлів. Дізнайтеся, як вимкнути IPv6 на всіх платформах і операційних системах. 

b. Скільки бітів в IPv6-адресі?

IPv6 адреса складається з 128 біт.

c. Чому NAT не потрібен в IPv6? 

IPv6 не потребує NAT, оскільки має достатньо великий адресний простір, щоб надати кожному пристрою унікальну глобальну адресу. Це означає, що IPv6 усуває необхідність ділити одну публічну IPv4-адресу між кількома пристроями. Докладніше про Чому NAT не потрібен в IPv6?

d. Чому зараз відбувається перехід з IPv4 на IPv6? 

Перехід на IPv6 в першу чергу пов'язаний з вичерпанням адрес IPv4; їх просто не вистачає для обслуговування зростаючої кількості пристроїв, підключених до Інтернету.

e. Які два типи повідомлень IPv6 використовуються замість ARP для вирішення адрес? 

IPv6 використовує протокол виявлення сусідів (NDP) з двома типами повідомлень, запитом сусіда і оголошенням сусіда, замість ARP для визначення адрес.

f. Яка перевага спрощеного заголовка IPv6 над IPv4?

Однією з переваг спрощеного заголовка IPv6 є те, що він підвищує ефективність обробки пакетів за рахунок мінімізації кількості полів, які необхідно перевіряти маршрутизаторам, що дозволяє пришвидшити маршрутизацію пакетів.

g. Як форматуються префікси маршрутизації IPv6?

IPv6 використовує префікси для маршрутизації пакетів, відформатовані як префікс/довжина в бітах, наприклад 2001:db8:3c4d::/48. Специфічні префікси, такі як 2001:db8::/32, зарезервовано для документації.

h. Яку функцію використовує IPv6 для підтримки переходу з IPv4?

IPv6 підтримує вбудовування адрес IPv4, щоб допомогти пакетам тунелювати через мережі IPv4. Перший також використовує такі механізми, як подвійний стек, Тередо.ISATAP та тунелювання 6to4 для полегшення переходу з IPv4, щоб обидва протоколи могли співіснувати.

i. Як підключитися по SSH до пристрою з підтримкою IPv6?

Щоб підключитися по SSH до пристрою з підтримкою IPv6, скористайтеся командою SSH-клієнт, після якої введіть ім'я користувача та IPv6-адресу, наприклад, "ssh ім'я користувача@[IPv6-адреса]". Переконайтеся, що мережа і пристрій підтримують IPv6, а служба SSH прослуховує IPv6-адресу. Ознайомтеся з нашим вичерпним посібником з SSH на IPv6

j. Чому перехід з IPv4-адрес на IPv6 займає так багато часу? 

Перехід з IPv4 на новий протокол займає певний час через величезну інфраструктуру, побудовану навколо IPv4. Крім того, все ще існує величезна потреба в сумісності IPv6 з пристроями та мережами. Крім того, існування тимчасових рішень, таких як NAT, зменшило нагальність переходу для деяких організацій. Більше інформації на цю тему на чому перехід з IPv4 адрес на IPv6 займає так багато часу.

8. Висновок.

IPv6 - це не просто майбутнє, він вже тут, щоб змінити те, як ми з'єднуємося по всьому світу. Він має практично необмежений адресний простір і розширені функції, які долають обмеження IPv4, встановлюючи новий стандарт для інтернет-комунікацій. 

Підготуйтеся до змін, зрозумійте переваги та підготуйтеся до плавного переходу, скориставшись нашою детальною інформацією. Сподіваємося, ця стаття допомогла вам зрозуміти, що таке IPv6.