IPv6 – Что это такое интернет-протокол версии 6 и для чего нужен

IPv6 представляет собой протокол, благодаря которому можно путешествовать по интернету. У всех устройств, подключающихся к сети, имеется свой личный IP-адрес. Благодаря ему оно идентифицируется, и передаёт местонахождение устройства.

В этой статье мы простыми словами постараемся объяснить, что такое IPv6 и для чего нужен интернет-протокол, а также раскроем механизмы его работы и выясним особенности.

Что такое IPv6

IPv6 – это шестая и актуальная версия интернет-протокола, созданная Инженерным Советом Интернета (IETF – Internet Engineering Task Force). Необходим для того, чтобы осуществлять идентификацию и локализовывать системы в компьютерной сети.

Протокол IPv6 выступает маршрутизатором для онлайн-трафика и помогает с решением проблемы, которая заключается в исчерпании ресурса IPv4.

Ещё в 90-х годах прошлого века стало ясно, что IP-адресов версии 4 скоро не хватит для всех. В результате IETF (инженерный совет интернета) принял решение создать более продвинутый интернет-протокол. Так появился IPv6, который в конце 1998 года был на стадии концепции, а спустя почти 9 лет, в июле 2017 года, уже начал широко использоваться.

Для чего нужен IPv6

Интернет активно растёт, создавая всё большую клиентскую базу, в том числе из-за появления и развития новых устройств. На рынок выходит всё больше ноутбуков, сначала появились телефоны, затем смартфоны, а персональные компьютеры стали более доступными для людей.

Это касается и кабельных модемов, которые были постоянно перегружены. Для решения этой проблемы создавалась различные технологии, вроде преобразования сетевых адресов, немного улучшившие ситуацию.

Так как у IPv6 формат 128-бит (8 групп по 16 бит, отделяющихся двоеточиями), способен вместить больше адресов по сравнению с устаревшим интернет-протоколом IPv4.

Поэтому каждый хост (устройство), попадающий в сеть, получает свой уникальный идентификатор. Структура адресации IPv6, установленная стандартом RFC 4291, делает возможным использование трёх различных видов связи, т. е. методов одноадресной, произвольной и многоадресной передачи.

Новая технология предоставляет интернет-пользователям ряд преимуществ:

1. Решение глобальной проблемы истощения адресного пространства в связи с возросшим спросом на IP-адреса из-за технологического развития.
2. Надёжность и большие скорости, так как поддерживает множественную адресацию. Потоки пакетов данных с активным использованием полосы пропускания, как медиапотоки, могут достигать нескольких пунктов назначения одновременно.
3. Более надёжная сетевая безопасность, чем у IPv4. Благодаря технологии IPSecurity, гарантируется конфиденциальность, а также сохранение целостности данных, и улучшается работу маршрутизации.

Хотя мы получили огромное адресное пространство, и лучшую обработку пакетов данных, не обошлось и без недостатков, выраженных в ограничениях.

Недостатки интернет-протокола:

1. У IPv6 нет обратной связи с прошлой версией протокола IPv4. Это приводит к проблемам при связи устройств и сетей с различными интернет-протоколами.
2. Несмотря на ограниченность четвёртой версии интернет-протокола с её низкой производительностью и почти исчерпанным адресным пространством, она пока популярнее.
3. Поскольку два протокола несовместимы, переход будет длиться долго.

Особенности IPv6 и принципы работы

Интернет-протокол IPv4 использует 32-битный формат, когда IPv6 задействует уже 128 бит, то есть разница здесь четырёхкратная

.

Каждый IP-адрес здесь делится на 2 части, разбиваясь на пару 64-битных сегментов: верхний 64-битный сегмент — это сетевой компонент, а нижний — узловой компонент. Верхний сегмент (сетевой компонент) необходим для процесса маршрутизации. Нижний (компонент узла), идентифицирует адрес интерфейса или узла.

Типы IPv6 адресов:

1. Уникальные локальные адреса – используются в диапазоне локальной сети и проходят маршрутизацию там же, а не в интернете.
2. Адреса Link-local – это адреса сети, которые предназначены только для коммуникаций в пределах одного сегмента местной сети или магистральной линии. Они также используются во внутренней сети и не маршрутизируются во всеобщей сети. Имеют префикс – fe, а каждый интерфейс обладает своим локальным адресом канала.
3. Глобальные одноадресные адреса – маршрутизируются в интернете, а их номер начинается с цифр 2001.

Больше адресного пространства

Основная причина, по которой пришлось создавать IPv6 – предоставить решение для возможного исчерпания количества адресов в IPv4.

IPv6 использует в 4-раза больше бит для адресации устройств в сети, в отличие от предшественника. Эти дополнительные биты обеспечивают адресное пространство примерно для 3,4 x 10^38 устройств. Если наглядно, то на каждый квадратный метр нашей планеты может быть выделено около 1564 адресов.

Соответственно, есть огромное пространство для адресов, которое есть у нового интернет-протокола, и возможность обеспечить адресами практически все устройства на Земле. Помимо прочего, отпадает необходимость в использовании Network Address Translation и прочих подобных технологий.

Упрощённый заголовок

Заголовок IPv6 получил новый значительно упрощённый формат, разработанный для того, чтобы быть менее сложным и простым в обработке, это выгодное отличие от IPv4.

Новая структура достигается из-за перемещения обязательных, так и необязательных полей заголовков в заголовки расширений, идущие за заголовком IPv6. Таким образом, заголовок IPv6 всего в два раза длиннее заголовка IPv4, хотя адреса длиннее в 4 раза.

Сквозное подключение

Благодаря IPv6, каждое устройство теперь получает уникальный IP-адрес и может путешествовать в сети, не требуя NAT или других элементов преобразования.

После полной реализации каждый хост может осуществлять прямое подключение к другим хостам сети, хотя и с некоторыми ограничениями.

Автоматическая настройка

Автоконфигурация не только обеспечивает проверку уникальности ссылки, но и определяет информацию, которую нужно настроить в автоматическом режиме.

С IPv6 можно проводить настройку адреса, не прибегая к сохранению состояния.

Хосты в соединении автоматически управляют IP-адресами, нужными для соединения, используя адреса, сгенерированные при помощи префиксов, которые локальные маршрутизаторы объявляют во время настройки, не сохраняя состояния.

Хосты в одном и том же соединении могут настроить себя, задействовать локальные адреса канала, и взаимодействовать без вмешательства человека в отсутствие маршрутизатора. Это гарантирует, что взаимодействие будет продолжаться независимо от присутствия сервера.

Основные выгоды от IPv6

Если подытожить, то основные выгоды интернет-протокол версии 6 заключаются:

1. Ускоренная маршрутизация, благодаря оптимизированному заголовку.
2. Поддержка Anycast, режима маршрутизации пакетов. Благодаря ему устройство может посылать данные ближайшему получателю из группы.
3. Расширяемость – технология масштабируется без проблем. Для этого достаточно добавлять заголовки расширения за уже существующим.
4. Высокий уровень безопасности, благодаря набору протоколов IPSec. Это дополнительная функция современного интернет-протокола, хотя уже изначально в IETF решили сделать протокол IPv6 безопаснее.
5. Отсутствие трансляции, так как IPv6 использует многоадресный формат для связи с несколькими хостами, ведь поддержка широковещательного адреса не реализована. Когда протокол передаёт полезную нагрузку в группу многоадресной рассылки, она распределяется на все связанные интерфейсы. Значение начинается с FF, что упрощает идентификацию.
6. Высокая мобильность позволяет узлам, например, мобильным устройствам, оставаться подключёнными к одному и тому же IP-адресу даже при роуминге в разных местах. Это стало возможным благодаря использованию автоматической конфигурации IP и расширенных заголовков.

Основные проблемы IPv6

Хотя касаемо безопасности IPv6 предлагает гораздо больше улучшений в производительности, чем предшественник, протокол по-прежнему уязвим.

Проблемы безопасности протокола IPv6:

1. Мобильность: функция мобильности в IPv6 делает протокол уязвимым для проблем, как спуфинговые атаки (подмена).
2. Двойной стек: при использовании как IPv4, так и IPv6 отдельные проблемы безопасности двух протоколов также могут увеличиться.
3. Флудинг (наводнение): поскольку адрес IPv6 в 4 раза больше, чем IPv4, его сканирование занимает гораздо больше времени. Из-за этого атаки smurf-типа могут быть проблемой – рекомендуется отфильтровывать ненужный трафик.
4. Манипуляции с заголовками: атаки могут быть основаны на манипулировании заголовками. Можно свести к минимуму, используя защиту IP или IPSec и заголовки расширения, но решения не всегда работают, поскольку определённые узлы, как брандмауэры, могут быть перегружены.
5. Высокая стоимость: из-за несовместимости переход с IPv4 на IPv6 не пройдёт бесплатно как для организаций, так и интернет-провайдеров. Несмотря на многофункциональность, полное обновление до IPv6 не обеспечивает достаточного возврата инвестиций (ROI), чтобы оправдать это обновление.

Когда IPv6 сменит IPv4

В подавляющем количестве государств мира IPv4-адреса уже закончились в течение прошлого десятилетия.

Однако до конца этот ресурс исчерпать нереально по той причине, что адреса продаются и возвращаются, поэтому к их использованию прибегают вновь. А адреса, которые остались, используют при переходе на новый интернет-протокол.

Так как нет определённой даты отключения IPv4, отсутствует и риск, что некоторые пользователи в один прекрасный день могут остаться без интернета.

По мере того как всё больше сетей и большее число веб-ресурсов будут переходить на IP версии 6-протокола, а пользователи будут обновлять оборудование и получать доступ к IPv6, мир шаг за шагом откажется от устаревшего формата.

Итог

Хотя IPv6 существует уже немалое время, ему ещё предстоит раскрыть весь свой потенциал.

По последней информации, опубликованной в августе 2022 года, было отмечено, что IPv6 сталкивается с нехваткой навыков и со значительными различиями между регионами внедрения.

Однако IPv6 играет важную роль в развитии глобальной сети и будет играть жизненно важную роль в новых сценариях использования, как одноранговая передача данных и протокол Web3. Чтобы извлечь выгоду из этих технологий, организации будут вынуждены признать важность IPv6 и подготовиться к его внедрению.

Объясняем суть iPv6 – видео

Павлина Pandora

Второе имя Павлины — Pandora. Не потому, что она опасна, как мифологический ящик, а из-за страсти к познанию нового и неизвестного. Нет темы, которую ей не удалось бы раскрыть, даже если это принесёт разочарование. Почему она в TehnObzor? Вот ответ… «Мне не только с детства интересны технологии и гаджеты, но и то, как они меняют людей, их быт или межличностные отношения».