Протокол IPv6
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.30 [5 Голоса (ов)]

IPv6

Одним из самых главных недостатков интернет протокола IPv4 является относительно небольшое количество выдаваемых адресов около 4,23 миллиарда адресов, так как это число уже не кажется столь большим в сравнении с количеством задействованных устройств подключенных к сети интернет. По сей день использование IPv4 проходит штатно, поскольку используются различные технологии экономии использования сетевых адресов, в частности технология NAT (NetworkAddressTranslation, преобразование сетевых адресов), но уже всем понятно, что дни эксплуатации IPv4 подходят к концу, поскольку в ближайшем будущем предусматривается наделять возможностью доступа к интернету всех бытовых приборов (холодильников, СВЧ-печей), для осуществления управления данными приборами удаленно, посредством сети с любой точки Земли.

В сложившейся ситуации переход на новый формат сетевого адреса становится крайне остров. Хотя многие специалисты предвидели проблему нехватки сетевых адресов еще в начале 1990 года, в то же время начала работать группа проектирования Интернета IETF над новой версией сетевого протокола - IPv6

Основные решаемые задачи:

  • Возможность доступа к глобальной сети миллиардов хостов даже при нерациональном использовании адресного пространства.
  • Сокращение размера таблиц маршрутизации
  • Упрощение протокола для ускорения обработки пакетов маршрутизации
  • Повышение уровня безопасности протокола
  • Упрощение работы многоадресных рассылок с помощью указания областей рассылки.
  • Перспективы дальнейшего развития протокола в будущем
  • Организация совместимости старого и нового протокола

Протокол IPv6 разработан в конце 1992 года.

Протокол IPv6 (Internet Protocol version 6) — это новая версия интернет протокола (IP), созданная с целью решения проблем, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в интернете, одна из которых – это использование длины адреса 128 бит вместо 32.

В наше время протокол IPv6 активно используется во множестве сетей по всему миру, но пока ещё не получил столь широкого распространения в Интернете, как IPv4.

Интернет протокол IPv6 хорошо справляется с основными поставленными задачами. Ему присущи достоинствами интернет протокола IP и лишен некоторых недостатков, к тому не обладает некоторыми новыми возможностями. В общем случае протокол IPv6 несовместим с протоколом IPv4, но зато совместим со всеми остальными протоколами Интернета, включая TCP, UDP, ICMP, OSPF, DNS для чего иногда требуются небольшие изменения.

Особенности IPv6:

  • Протокол IPv6 имеет длину 16 байт, что решает основную проблему - обеспечить практически неограниченный запас интернет – адресов.
  • Протокол IPv6 по сравнению с IPv4 имеет более простой заголовок пакета. Таким образом, маршрутизаторы могут быстрее обрабатывать пакеты, что повышает производительность.
  • Улучшенная поддержка необязательных параметров. Подобное изменение действительно было существенным, так как в новом заголовке требуемые прежде поля стали необязательными.
  • Повышен уровень безопасности, аутентификация и конфиденциальность являются ключевыми чертами нового IP-протокола
  • Уделено больше внимание типу представляемых услуг. Для этой цели в заголовке пакета IPv4 было отведено 8-разрядное поле.

Заголовок IPv6

Структура IP пакетов версии 6 представлена на рисунке

Заголовок IPv6

  • Версия — для IPv6 значение поля должно быть равно 6.
  • Приоритет – используется для того, чтобы различать пакеты с разными требованиями к доставке в реальном времени.
  • Метка потока – применяется для установки между отправителем и получателем псевдосоединения с определенными свойствами и требованиями. Например поток пакетов между двумя процессами на разных хостах может обладать строгими требованиями к задержкам, что потребует резервирование пропускной способности.
  • Длина полезной нагрузки – сообщает, сколько байт следует за 40-байтовым заголовком.
  • Следующий заголовок – сообщает, какой из дополнительных заголовков следует за основным.
  • Мах число транзитных узлов – аналог времени жизни (TTL).
  • Дополнительные заголовки:
    • Параметры маршрутизации – разнообразная информация для маршрутизаторов;
    • Параметры получения – дополнительная информация для получателя
    • Маршрутизация – частичный список транзитных маршрутизаторов на пути пакета;
    • Фрагментация – управление фрагментами дейтаграмм;
    • Аутентификация – проверка подлинности отправителя;
    • Шифрованные данные – информация о зашифрованном содержимом.

Типы адресов

Unicast - Идентификатор одиночного интерфейса. Пакет, посланный по уникастному адресу, доставляется интерфейсу, указанному в адресе.

Anycast - Идентификатор набора интерфейсов (принадлежащих разным узлам). Пакет, посланный по эникастному адресу, доставляется одному из интерфейсов, указанному в адресе (ближайший, в соответствии с мерой, определенной протоколом маршрутизации).

Multicast - Идентификатор набора интерфейсов (обычно принадлежащих разным узлам). Пакет, посланный по мультикастинг-адресу, доставляется всем интерфейсам, заданным этим адресом.

В IPv6 не существует широковещательных адресов, их функции переданы мультикастинг-адресам.

В IPv6, все нули и все единицы являются допустимыми кодами для любых полей, если не оговорено исключение.

Модель адресации

IPv6 адреса всех типов ассоциируются с интерфейсами, а не узлами. Так как каждый интерфейс принадлежит только одному узлу, уникастный адрес интерфейса может идентифицировать узел.

IPv6 уникастный адрес соотносится только с одним интерфейсом. Одному интерфейсу могут соответствовать много IPv6 адресов различного типа (уникастные, эникастные и мультикстные). Существует два исключения из этого правила:

  • Одиночный адрес может приписываться нескольким физическим интерфейсам, если приложение рассматривает эти несколько интерфейсов как единое целое при представлении его на уровне Интернет.
  • Маршрутизаторы могут иметь ненумерованные интерфейсы (например, интерфейсу не присваивается никакого IPv6 адреса) для соединений точка-точка, чтобы исключить необходимость вручную конфигурировать и объявлять (advertise) эти адреса. Адреса не нужны для соединений точка-точка маршрутизаторов, если эти интерфейсы не используются в качестве точки отправления или назначения при посылке IPv6 дейтограмм. Маршрутизация здесь осуществляется по схеме близкой к используемой протоколом CIDR в IPv4.

IPv6 соответствует модели IPv4, где субсеть ассоциируется с каналом. Одному каналу могут соответствовать несколько субсетей.

Формы представления IPv6

Форма шестнадцатеричных чисел и двоеточий

Эта форма является предпочтительной и имеет вид n:n:n:n:n:n:n:n. Каждый знак n соответствует 4-х значному шестнадцатеричному числу (всего 8 шестнадцатеричных чисел, для каждого числа отводится 16 бит).

Например: 1FA9:FFFF:2621:ACDA:2245:BF98:3412:4167.

Сжатая форма

По причине большой длины адрес обычно содержит много нулей подряд. Для упрощения записи адресов используется сжатая форма, в которой смежные последовательности нулевых блоков заменяются парами символов двоеточий (::).Однако такой символ может встречаться в адресе только один раз.

Например:

  • адрес групповой рассылки FFEA:0:0:0:0:CA28:1210:4362 имеет сжатую формуFFEA::CA28:1210:4362.
  • Адрес одноадресной рассылки 3FFE:FFFF:0:0:8:800:02A1:0 в сжатой форме имеет вид: 3FFE:FFFF::8:800:02A1:0.
  • Шлейфовый адрес 0:0:0:0:0:0:0:1 в сжатой форме вы-глядит так ::1.
  • Неопределенный адрес 0:0:0:0:0:0:0:0 превращается в :: .

Смешанная форма

Эта форма представляет собой сочетание адресов протоколов IPv4 и IPv6. В этом случае адрес имеет формат n:n:n:n:n:n:d.d.d.d, где каждый символ n соответствует 4-х значному шестнадцатеричному числу (6 шестнадцатеричных чисел, для каждого числа отводится 16 бит), аd.d.d.d -часть адреса, записанная в формате IPv4 (32 бита).

Например:

  • 0:0:0:0:0:0:19.8.62.32
  • 0:0:0:0:0:FFFF:111.214.2.34
  • или в сжатом виде:
    • ::73.3.68.45
    • ::F2F3:129.131.32.31