Kaj je narobe z IPv4 in zakaj prehajamo na IPv6

V zadnjih desetih letih se je IPv6 razširil. To se še ni zgodilo. Zato je malo razširjenega znanja o tem, kaj je IPv6, kako ga uporabljati ali zakaj je neizogiben.

Kaj je narobe z IPv4?

IPv4 uporabljamo že od izdaje RFC 791 leta 1981. Takrat so bili računalniki veliki, dragi in redki. IPv4 je imel na voljo 4 milijarde naslovov IP , kar se je zdelo ogromno v primerjavi s številom računalnikov. Na žalost se naslovi IP ne uporabljajo zato. V naslavljanju obstajajo vrzeli. Podjetje ima lahko na primer naslovni prostor 254 ( 2 ^8-2 ) naslovov in jih uporablja samo 25. Preostalih 229 je rezerviranih za prihodnjo širitev. Teh naslovov ne more uporabljati nihče drug, ker omrežja usmerjajo promet. Zato se je leta 1981 zdelo veliko število dejansko majhno število leta 2014.

Projektna skupina za internetni inženiring ( IETF ) je to težavo prepoznala v začetku devetdesetih let in pripravila dve rešitvi: brezrazredni usmerjevalnik internetnih domen ( CIDR ) in zasebni naslovi IP. Pred izumom CIDR ste lahko dobili eno od treh velikosti omrežja: 24 bitov (16.777.214 naslovov), 20 bitov (1.048.574 naslovov) in 16 bitov (65.534 naslovov). Ko je bil izumljen CIDR, je bilo mogoče omrežja razdeliti na podomrežja.

Če bi na primer potrebovali 5 naslovov IP , bi vam ponudnik internetnih storitev dal omrežje z velikostjo 3 bitov, ki bi vam dalo naslov 6 IP . Tako bi lahko vaš ponudnik internetnih storitev učinkoviteje uporabljal naslove. Zasebni naslovi IP vam omogočajo, da ustvarite omrežje, kjer se lahko vsaka naprava v omrežju zlahka poveže z drugo napravo v internetu, toda tam, kjer se naprava v internetu zelo težko poveže z vašo napravo. Vaše omrežje je zasebno, skrito. Vaše omrežje je lahko zelo veliko, 16.777.214 naslovov, zasebno omrežje pa lahko podmrežite v manjša omrežja, tako da lahko enostavno upravljate svoje naslove.

Verjetno trenutno uporabljate zasebni naslov. Preverite svoj IP naslov: če je v območju 10.0.0.0 - 10.255.255.255 ali 172.16.0.0 - 172.31.255.255 ali 192.168.0.0 - 192.168.255.255 , potem uporabljate zasebni naslov IP. Ti dve rešitvi sta pomagali preprečiti katastrofo, vendar sta bili ukrepi za zaustavitev in zdaj je čas za obračun na nas.

Druga težava pri IPv4 je, da je bila glava IPv4 spremenljive dolžine. To je bilo sprejemljivo, ko je usmerjanje izvajalo programsko opremo. Zdaj pa so usmerjevalniki zgrajeni s strojno opremo in obdelava glav s spremenljivo dolžino v strojni opremi je težka. Veliki usmerjevalniki, ki omogočajo paketno pošiljanje po vsem svetu, imajo težave z obvladovanjem obremenitve. Jasno je, da je bila potrebna nova shema z glavami s fiksno dolžino.

Še ena težava pri IPv4 je ta, da je bil internet, ko so bili dodeljeni naslovi, ameriški izum. Naslovi IP za preostali svet so razdrobljeni. Potrebna je bila shema, ki omogoča, da se naslovi nekoliko seštevajo po zemljepisu, tako da lahko usmerjevalne tabele zmanjšamo.

Še ena težava z IPv4, ki se morda sliši presenetljivo, je, da jo je težko konfigurirati in jo je težko spremeniti. To se vam morda ne zdi očitno, ker usmerjevalnik za vas poskrbi za vse te podrobnosti. Toda težave z vašim ponudnikom internetnih storitev jih zmedejo.
Vse te težave so bile obravnavane pri naslednji različici interneta.

O IPv6 in njegovih lastnostih

IETF je naslednjo generacijo IP predstavil decembra 1995. Nova različica se je imenovala IPv6, ker je bila številka 5 pomotoma dodeljena nečemu drugemu. Vključene so nekatere funkcije IPv6.

128-bitni naslovi (3,402823669 × 10³⁸ naslovov)
Shema za logično združevanje naslovov
Glave s fiksno dolžino
Protokol za samodejno konfiguriranje in prekonfiguracijo vašega omrežja.

Oglejmo si te funkcije eno za drugo:

Prva stvar, ki jo vsi opazijo pri IPv6 , je, da je število naslovov ogromno. Zakaj toliko? Odgovor je, da so bili oblikovalci zaskrbljeni zaradi neučinkovite organizacije naslovov, zato je na voljo toliko naslovov, da bi jih lahko dosegli neučinkovito, da bi dosegli druge cilje. Torej, če želite zgraditi svoje lastno omrežje IPv6, je verjetno, da vam bo ponudnik internetnih storitev dal omrežje 64 bitov (naslovi 1,844674407 × 10¹⁹) in vam omogočil, da ta prostor podomrežite po svoji meri.

S toliko naslovi, ki jih je treba uporabiti, je lahko naslovni prostor redko dodeljen za učinkovito usmerjanje paketov. Torej, vaš ponudnik internetnih storitev dobi omrežni prostor 80 bitov . Od teh 80 bitov jih je 16 za podomrežja ponudnikov internetnih storitev, 64 bitov pa za omrežja stranke. Torej, ponudnik internetnih storitev ima lahko 65.534 omrežij.

Vendar ta dodelitev naslovov ni v kamen in če ponudnik internetnih storitev želi več manjših omrežij, lahko to stori (čeprav bi verjetno ponudnik internetnih storitev preprosto zahteval še 80-bitni prostor). Zgornjih 48 bitov je nadalje razdeljeno, tako da imajo ponudniki internetnih storitev, ki so\" blizu " med seboj podobne obsege omrežnih naslovov, da omogočajo združevanje omrežij v usmerjevalne tabele.

Glava IPv4 ima spremenljivo dolžino. Glava IPv6 ima vedno določeno dolžino 40 bajtov. V IPv4 so dodatne možnosti povzročile, da se je glava povečala. Če so v IPv6 potrebne dodatne informacije, se te dodatne informacije shranijo v glave razširitve, ki sledijo glavi IPv6 in jih usmerjevalniki običajno ne obdelujejo, temveč programska oprema na cilju.

Eno od polj v glavi IPv6 je tok. Tok je 20-bitna številka, ki se ustvari psevdonaključno in usmerjevalnikom olajša usmerjanje paketov. Če ima paket pretok, lahko usmerjevalnik to številko pretoka uporabi kot indeks v tabeli, ki je hitra, namesto da bi tabela iskala počasi. Ta funkcija olajša usmerjanje IPv6 .

V IPv6 , ko se naprava prvič zažene, preveri lokalno omrežje, da ugotovi, ali katera druga naprava uporablja svoj naslov. Če naslov ni uporabljen, naprava nato poišče usmerjevalnik IPv6 v lokalnem omrežju. Če najde usmerjevalnik, nato od njega zahteva, da uporabi naslov IPv6. Zdaj je naprava nastavljena in pripravljena za komunikacijo po internetu - ima IP naslov zase in ima privzeti usmerjevalnik.

Če se usmerjevalnik spusti, bodo stroji v omrežju zaznali težavo in ponovili postopek iskanja usmerjevalnika IPv6, da bi našli nadomestni usmerjevalnik. To je v IPv4 dejansko težko storiti. Podobno, če želi usmerjevalnik spremeniti shemo naslavljanja v svojem omrežju, lahko. Stroji bodo občasno poizvedovali po usmerjevalniku in samodejno spremenili svoje naslove. Usmerjevalnik bo podpiral stare in nove naslove, dokler se vsi stroji ne preklopijo na novo konfiguracijo.

Samodejna konfiguracija IPv6 ni popolna rešitev. Obstaja še nekaj stvari, ki jih stroj potrebuje za učinkovito uporabo interneta: imenski strežniki, časovni strežnik, morda datotečni strežnik. Torej obstaja dhcp6 , ki počne enako kot dhcp, le ker se stroj zažene v usmerjenem stanju, en dhcp demon lahko servisira veliko število omrežij.

Torej, če je IPv6 toliko boljši od IPv4, zakaj ni bilo sprejetje bolj razširjeno (od maja 2014 Google ocenjuje, da je njegov IPv6 promet približno 4% njegovega skupni promet)? Osnovna težava je, kaj je na prvem mestu, piščanec ali jajce ? Nekdo, ki izvaja strežnik, želi, da je strežnik čim bolj dostopen, kar pomeni, da mora imeti naslov IPv4 .

Lahko ima tudi naslov IPv6, vendar bi ga malo ljudi uporabljalo in morate nekoliko spremeniti programsko opremo, da bo ustrezala IPv6. Poleg tega veliko usmerjevalnikov za domača omrežja ne podpira IPv6. Veliko ponudnikov internetnih storitev ne podpira IPv6. O tem sem vprašal svojega ponudnika internetnih storitev in rekli so mi, da ga bodo zagotovili, ko ga bodo stranke zahtevale. Zato sem vprašal, koliko strank je to zahtevalo. Ena, vključno z mano.

Nasprotno pa vsi glavni operacijski sistemi, Windows, OS X in Linux podpirajo IPv6\" out of the box " in že leta. Operacijski sistemi imajo celo programsko opremo, ki omogoča IPv6 pakete v\" tunel " znotraj IPv4 do točke, kjer je mogoče pakete IPv6 odstraniti iz okoliškega paketa IPv4 in jih poslati naprej.

Zaključek

IPv4 nam že dolgo služi. IPv4 ima nekaj omejitev, ki bodo v bližnji prihodnosti predstavljale nepremostljive težave. IPv6 bo te težave rešil tako, da bo spremenil strategijo dodeljevanja naslovov, izboljšal lažje usmerjanje paketov in poenostavil konfiguracijo računalnika, ko se prvič pridruži omrežju.

Vendar je bilo sprejemanje in uporaba IPv6 počasna, ker je sprememba težka in draga. Dobra novica je, da vsi operacijski sistemi podpirajo IPv6, tako da ko boste pripravljeni na spremembo, bo računalnik potreboval malo truda za pretvorbo v novo shemo.