Što nije u redu s IPv4 i zašto prelazimo na IPv6

Posljednjih 10-ak godina ovo je godina koja će se IPv6 široko proširiti. To se još nije dogodilo. Slijedom toga, malo je raširenog znanja o tome što je IPv6, kako ga koristiti ili zašto je neizbježan.

Što nije u redu s IPv4?

Koristimo IPv4 otkako je RFC 791 objavljen 1981. U to su vrijeme računala bila velika, skupa i rijetka. IPv4 je imao osiguranje za 4 milijarde IP adresa, što se činilo ogromnim brojem u usporedbi s brojem računala. Nažalost, IP adrese se stoga ne koriste. Postoje praznine u adresiranju. Na primjer, tvrtka može imati adresni prostor s 254 ( 2 ^8-2 ) adresa i upotrebljava ih samo 25. Preostalih 229 rezervirano je za buduće proširenje. Te adrese ne može koristiti nitko drugi zbog načina na koji mreže usmjeravaju promet. Slijedom toga, ono što se činilo velikim brojem 1981. godine zapravo je mali broj 2014. godine.

Radna skupina za internetski inženjering ( IETF ) prepoznala je ovaj problem početkom 1990-ih i iznijela dva rješenja: usmjerivač internetskih domena bez klase ( CIDR ) i privatne IP adrese. Prije izuma CIDR-a mogli ste dobiti jednu od tri veličine mreže: 24 bita (16.777.214 adresa), 20 bita (1.048.574 adrese) i 16 bita (65.534 adrese). Jednom kada je izumljen CIDR, bilo je moguće podijeliti mreže u podmreže.

Tako, na primjer, ako su vam potrebne 5 IP adresa, vaš ISP će vam dati mrežu veličine 3 bita koja će vam dati 6 IP adresa. Tako bi vaš ISP omogućio učinkovitiju upotrebu adresa. Privatne IP adrese omogućuju vam stvaranje mreže u kojoj se svaki stroj na mreži može lako povezati s drugim računalom na Internetu, ali tamo gdje je vrlo teško za stroj na Internetu da se vrati natrag na vaš stroj. Vaša je mreža privatna, skrivena. Vaša mreža može biti vrlo velika, sa 16 777 214 adresa, a privatnu mrežu možete podmrežiti u manje mreže, tako da možete lako upravljati vlastitim adresama.

Vjerojatno trenutno koristite privatnu adresu. Provjerite vlastitu IP adresu: ako je u rasponu od 10.0.0.0 - 10.255.255.255 ili 172.16.0.0 - 172.31.255.255 ili 192.168.0.0 - 192.168.255.255 , tada koristite privatnu IP adresu. Ova su dva rješenja pomogla spriječiti katastrofu, ali bile su mjere zaustavljanja i sada je vrijeme računanja pred nama.

Sljedeći je problem s IPv4 taj što je zaglavlje IPv4 bilo promjenjive duljine. To je bilo prihvatljivo kad je usmjeravanje obavljao softver. Ali sada su usmjerivači izgrađeni s hardverom, a obrada zaglavlja promjenjive duljine u hardveru je teška. Veliki usmjerivači koji omogućuju da paketi idu po cijelom svijetu imaju problema s nošenjem. Jasno je da je potrebna nova shema sa zaglavljima fiksne duljine.

Još je jedan problem s IPv4 taj što je Internet, kad su dodijeljene adrese, bio američki izum. IP adrese za ostatak svijeta su fragmentirane. Bila je potrebna shema koja omogućuje da se adrese donekle prikupe po zemljopisnim podacima kako bi se tablice usmjeravanja mogle smanjiti.

Još jedan problem s IPv4, a ovo može zvučati iznenađujuće, jest taj što ga je teško konfigurirati i teško ga je promijeniti. To vam možda nije očito jer se vaš usmjerivač brine za sve ove detalje umjesto vas. Ali problemi vašeg davatelja internetskih usluga izluđuju ih.
Svi su ovi problemi ušli u razmatranje sljedeće verzije Interneta.

O IPv6 i njegovim značajkama

IETF je predstavio sljedeću generaciju IP-a u prosincu 1995. Nova verzija nazvana je IPv6 jer je broj 5 greškom dodijeljen nečem drugom. Uključene su neke značajke IPv6.

1. 128-bitne adrese (3.402823669 × 10³⁸ adresa)
2. Shema za logičko skupljanje adresa
3. Zaglavlja fiksne duljine
4. Protokol za automatsko konfiguriranje i rekonfiguriranje vaše mreže.

Pogledajmo ove značajke jednu po jednu:

Prvo što svi primijete kod IPv6 jest da je broj adresa ogroman. Zašto toliko? Odgovor je da su dizajneri bili zabrinuti zbog neučinkovite organizacije adresa, pa je toliko dostupnih adresa da bismo ih mogli neučinkovito dodijeliti kako bismo postigli druge ciljeve. Dakle, ako želite izgraditi vlastitu IPv6 mrežu, velika je vjerojatnost da će vam vaš ISP dati mrežu od 64 bita (1,844674407 × 10¹⁹ adresa) i omogućiti vam da taj prostor podmrežite do mile volje.

S toliko adresa koje se koriste, adresni prostor može se dodijeliti rijetko kako bi se učinkovito usmjerivalo pakete. Dakle, vaš ISP dobiva mrežni prostor od 80 bita . Od tih 80 bitova, njih 16 je za podmreže ISP-a, a 64 bita su za korisničke mreže. Dakle, ISP može imati 65.534 mreže.

Međutim, ta dodjela adresa nije bačena u kamen, a ako ISP želi više manjih mreža, to može učiniti (iako bi ISP vjerojatno jednostavno tražio drugi prostor od 80 bitova). Gornjih 48 bitova dalje je podijeljeno, tako da davatelji internetskih usluga koji su " blizu " jedan drugom imaju slične raspone mrežnih adresa, kako bi se omogućilo agregiranje mreža u tablicama usmjeravanja.

Zaglavlje IPv4 ima promjenjivu duljinu. Zaglavlje IPv6 uvijek ima fiksnu duljinu od 40 bajtova. U IPv4, dodatne opcije dovele su do povećanja veličine zaglavlja. Ako su potrebne dodatne informacije u IPv6, te se dodatne informacije pohranjuju u zaglavlja proširenja koja slijede zaglavlje IPv6 i obično ih ne obrađuju usmjerivači, već softver na odredištu.

Jedno od polja u zaglavlju IPv6 je protok. Tok je 20-bitni broj koji se stvara pseudo-slučajno i usmjerivačima olakšava usmjeravanje paketa. Ako paket ima protok, tada usmjerivač može koristiti taj broj protoka kao indeks u tablici, koja je brza, umjesto pretraživanja tablice, koja je spora. Ova značajka čini IPv6 vrlo jednostavnim za usmjeravanje.

U IPv6 , kada se stroj prvi put pokreće, provjerava lokalnu mrežu da li neki drugi stroj koristi njegovu adresu. Ako se adresa ne koristi, uređaj sljedeće traži IPv6 usmjerivač na lokalnoj mreži. Ako pronađe usmjerivač, traži od usmjerivača IPv6 adresu koju će koristiti. Sada je stroj postavljen i spreman za komunikaciju na Internetu - ima IP adresu za sebe i ima zadani usmjerivač.

Ako usmjerivač padne, tada će uređaji na mreži otkriti problem i ponoviti postupak traženja IPv6 usmjerivača kako bi pronašli sigurnosni usmjerivač. To je zapravo teško izvoditi u IPv4. Slično tome, ako usmjerivač želi promijeniti shemu adresiranja na svojoj mreži, može. Strojevi će s vremena na vrijeme ispitivati usmjerivač i automatski mijenjati adrese. Usmjerivač će podržavati i staru i novu adresu dok se svi strojevi ne prebace na novu konfiguraciju.

Automatska konfiguracija IPv6 nije cjelovito rješenje. Postoje još neke stvari koje su stroju potrebne za učinkovitu upotrebu interneta: poslužitelji imena, vremenski poslužitelj, možda poslužitelj datoteka. Dakle, postoji dhcp6 koji radi isto što i dhcp, samo zato što se stroj pokreće u usmjerivom stanju, jedan dhcp demon može servisirati velik broj mreža.

Dakle, ako je IPv6 toliko bolji od IPv4, zašto usvajanje nije bilo šire rasprostranjeno (od svibnja 2014 , Google procjenjuje da njegov IPv6 promet iznosi oko 4% njegova ukupan promet)? Osnovni je problem što je prvo, piletina ili jaje ? Netko tko pokreće poslužitelj želi da poslužitelj bude što šire dostupan, što znači da mora imati IPv4 adresu.

Mogla bi imati i IPv6 adresu, ali malo bi je ljudi koristilo i morate malo promijeniti svoj softver kako bi se prilagodio IPv6. Nadalje, mnogi usmjerivači kućnih mreža ne podržavaju IPv6. Mnogi ISP-ovi ne podržavaju IPv6. Pitao sam svog davatelja internetskih usluga o tome i rečeno mi je da će ga pružiti kad ga korisnici zatraže. Pa sam pitao koliko je kupaca to zatražilo. Jedan, uključujući i mene.

Suprotno tome, svi glavni operativni sustavi, Windows, OS X i Linux podržavaju IPv6 " out of the box " i imaju ga godinama. Operativni sustavi čak imaju softver koji će omogućiti IPv6 paketima da se " tuneliraju " unutar IPv4 do točke u kojoj se IPv6 paketi mogu ukloniti iz okolnog IPv4 paketa i poslati putem.

Zaključak

IPv4 nas već dugo služi. IPv4 ima određena ograničenja koja će u bliskoj budućnosti predstavljati nepremostive probleme. IPv6 će riješiti te probleme promjenom strategije dodjele adresa, poboljšanjima kako bi se olakšalo usmjeravanje paketa i olakšalo konfiguriranje stroja kad se prvi put pridruži mreži.

Međutim, prihvaćanje i uporaba IPv6 sporo je jer su promjene teške i skupe. Dobra vijest je da svi operativni sustavi podržavaju IPv6, pa kad budete spremni izvršiti promjenu, računalu će trebati malo napora da se pretvori u novu shemu.