Ipv6 сколько бит
Перейти к содержимому

Ipv6 сколько бит

  • автор:

Что такое IPv6?

IPv6 представляет собой шестое обновление интернет-протокола, при помощи которого сеть может формировать большее количество активных IP-адресов (10 8 ) по сравнению с более ранним протоколом IPv4. Одна из главных причин необходимости совершенствования системы – стремительное распространение интернета по всему миру, увеличение спроса на IP-адреса. Версия четыре протокола поддерживала возможность формирования 4,3 млрд IP-адресов.

Содержание:

  1. Особенности интернет-протокола IPv6
  2. Для чего нужен интернет-протокол IPv6?
  3. Чем IPv6 отличается от IPv4?
  4. Дополнительные преимущества IPv6 по сравнению с IPv4

Особенности интернет-протокола IPv6

Запуск протокола состоялся еще в 1995 году, общее количество бит в случае с шестым протоколом увеличено до 128 бит по сравнению с четвертой версией и 32 битами. В сообществе убеждены, что IPv6 способен полностью справиться со всеми проблемами, которые возникли при использовании IPv4 и накапливались годами.

  • Для формирования IP-адреса новому протоколу потребуется 128 бит (16 байт);
  • Структура протокола представляет собой четыре числа, которые использованы в шестнадцатеричной системе счисления на основе восьми ячеек, применяется разделение при помощи двоеточия;
  • Такие числа имеют 16 бит каждое или 2 байта.

Стремительное развитие технологий, систем хостинг-провайдеров, смартфонов, компьютерной техники и другого оборудования подстегнули необходимость наращивания и распределения адресов. В перспективе IPv6 полностью займет место IPv4, который представляется как хороший фундамент для всего интернета.

Для чего нужен интернет-протокол IPv6?

Всего IPv4 поддерживает использование до 4.3 миллиарда IP-адресов, совершенствование хостингов, модернизация выделенных серверов для хранения больших объемов информации, а также появление принципиально новых гаджетов провоцирует быстрое расширение всемирной паутины. На волне такого расширения остро встал вопрос количества IP-адресов, которых также стало не хватать.

В разное время устранить проблемы пытались внедрением в основы сети бесклассового типа адресации с применением маски подсети. На практике такие решения не смогли решить главной проблемы, что потребовало формирования нового протокола с повышенными сетевыми возможностями. После старта нового протокола адресов будет хватать для хостинга, разных устройств, которые синхронизируются с интернетом.

Интернет-протокол IPv6 имеет определенные технические особенности и нюансы. Среди главных выделяются:

  • Комплексная обработка пакетов со значительной адресной емкостью;
  • Наращивание общей производительности, сокращение темпа ответа;
  • Поддерживается возможность установления подходящей версии сервера DHCP с сохранением оптимального технического состояния

Процесс перехода продолжается и сегодня, требует привлечения значительных финансовых и трудозатрат, экспертов по работе с серверами.

Чем IPv6 отличается от IPv4?

При использовании нового протокола на VPS/VDS хостинге и серверах появится общее количество адресатов из расчета с применением коэффициента 5 * 1028 раз больше, по статистике ожидаемый прирост находится около 300 млн.

  • Большое свободное дисковое пространство в рамках новой системы больше не требует обязательного применения NAT, что также играет большое значение для хостингов и серверов по всему миру, позволяет иначе посмотреть на распределение свободного места.
  • В протоколе IPv6 по сравнению с IPv4 обеспечивается поддержка адресного пространства стандарта FF00::/8. Ранее в классическом для современного интернета IPv4 использовались уникальные всемирные частные и локальные IP-адреса, IPv6 применяет одноадресные продвинутые юникаст адреса, многоадресные или групповые.
  • Также увеличивается длина заголовка с 20 до 40 байт при расширении размера адреса до 16 байт.

Обновление протокола до IPv6 позволяет формировать IP-адреса на разных устройствах, с которых пользователи будут заходить в сеть интернет. Поддерживается специальный тип IP, получивший название «anycast». Благодаря использованию адреса предусмотрена отправка пакетов данных на ближайшие к отправителю мобильные и стационарные устройства.

Дополнительные преимущества IPv6 по сравнению с IPv4

Дополнительное удобство в настройке игровых и других серверов обеспечивает система автоматического мониторинга и конфигурирования IP-адресов. Прошел комплексное улучшение формат заголовка, применяются оригинальные поля, по которым хост отправителя данных формирует степень приоритетности пакетов, позволяет внедрять потоковую обработку, что повышает темп проведения маршрутизации.

Выполнено обновление заголовка, при котором количество полей стало 8. Такое решение стимулирует рост скорости передачи данных, надежность и стабильность работы серверов, компьютеров, а также хостингов. Сети с повышенной скоростью обмена информацией получат возможность передавать пакеты объемом до 4 Гб максимально быстро и эффективно. Поддерживается сервис определения качества обслуживания Quality of Service (QoS).

IPV6 — это весело. Часть 1

Возникла у меня идея познакомить публику Хабра с IPv6 и настройкой протоколов на основе этого замечательного и еще плохо изученного сетевыми специалистами протокола. Для этих целей я остановлюсь на двух основных вендорах, это Juniper и Cisco. Моя статья будет состоять из трех частей. В первой части я соберу всю самую скучную, но очень нужную теорию. Рассмотрим поля протокола ipv6, принципы работы, разбиение на подсети и поставлю себе задачу, как можно больше акцентировать внимание на отличии его от любимого IPv4.

Ну что же, начнем, и начнем мы с плана.

План

• Заголовок IPv6 в сравнении с IPv4
• Представление IPv6-адресов
• Типы совместного использование протоколов IPv4 и IPv6
• Типы адресов
• Разбиение на подсети

Введение

Истощение адресного пространства IPv4 были мотивирующими факторами для перехода к IPv6.С тех пор как Африка, Азия и другие регионы мира приобретают все больше подключений к глобальной сети интернет, что приводит к нехватке адресов IPv4.В понедельник 31 января 2011 года IANA выделила последние ,8 блоков IPv4 адресов для RIRs.По прогнозам специалистов эти адреса будут заняты в период с 2015-2020.Но кроме нехватки адресного пространства,IPv6 имеет некоторые преимущества перед IPv4, об этом мы и поговорим в данной статье. Протокол IPv6 разработан как преемник протокола IPv4. В протоколе IPv6 больше 128-битного адресного пространства, что достаточно для 340 ундециллионов адресов. (Это число 340, за которым следует 36 нолей.) Однако IPv6 — не просто большие адреса. Когда специалисты IETF начали разработку преемника IPv4, они использовали эту возможность для устранения ограничений протокола IPv4 и внесения дополнительных улучшений.

Программисты постоянно соревнуются со Вселенной: они пытаются создать всё более идиотоустойчивые программы, а Вселенная создаёт всё более совершенных идиотов. Пока что Вселенная побеждает. (Rich Cook)

Заголовок IPv6 в сравнении с IPv4

Одним из основных конструктивных улучшений протокола IPv6 по сравнению с IPv4 является упрощённый заголовок IPv6. Заголовок IPv4 состоит из 20 октетов (до 60 байт, если используется поле «Параметры») и 12 основных полей заголовка, не учитывая поля «Параметры» и «Заполнитель». Заголовок IPv6 состоит из 40 октетов (главным образом из-за длины адресов IPv6 источника и назначения) и 8 полей заголовков (3 основных поля заголовков IPv4 и 5 дополнительных полей). Кроме того, в IPv6 добавлено новое поле, которое не используется в протоколе IPv4. Упрощённый заголовок IPv6 предлагает ряд преимуществ по сравнению с IPv4: повышенная эффективность маршрутизации для масштабируемости производительности и скорости пересылки; не требуется обработка контрольных сумм; упрощённые и более эффективные механизмы заголовков расширений (в отличие от поля «Параметры» в IPv4); поле «Метка потока» предназначена для обработки по потокам без необходимости открывать транспортный внутренний пакет для определения различных потоков трафика. В заголовке пакета IPv6 используются следующие поля:

Версия: поле, содержащее 4-битное двоичное значение, которое определяет версию IP-пакета. Для пакетов IPv6 в этом поле всегда указано значение 0110.

Класс трафика: 8-битное поле, соответствующее полю «Дифференцированные сервисы (DS)» в заголовке IPv4. Оно также содержит 6-битное значение точки кода дифференцированных сервисов (DSCP), которое используется для классификации пакетов, а также 2-битное значение явного уведомления о перегрузке (ECN), используемое для управления перегрузками трафика.

Метка потока: 20-битное поле, предоставляющее специальную службу для приложений реального времени. Используя это поле, маршрутизаторам и коммутаторам передается информация о необходимости поддерживать один и тот же путь для потока пакетов, что поможет избежать их переупорядочивания.

Длина полезной нагрузки: 16-битное поле, соответствующее полю «Общая длина» в заголовке IPv4. Оно определяет размер всего пакета (фрагмента), включая заголовок и дополнительные расширения.

Следующий заголовок: 8-битное поле, соответствующее полю «Протокол» в заголовке IPv4. Оно указывает тип полезной нагрузки данных, которые переносит пакет, что позволяет сетевому уровню пересылать данные на соответствующий протокол более высокого уровня. Это поле также используется в тех случаях, когда в пакет IPv6 добавляются дополнительные заголовки расширений.

Предел перехода: 8-битное поле, заменяющее поле «Время существования» (TTL) в IPv4. Это значение уменьшается на единицу каждым маршрутизатором, пересылающим пакет. Когда счетчик достигает 0, пакет отбрасывается, и на отправляющий узел пересылается сообщение ICMPv6, которое означает, что пакет не достиг своего назначения.

Адрес источника — 128-битовое поле, определяющее IPv6-адрес принимающего узла.

Адрес назначения: 128-битное поле, определяющее IPv6-адрес принимающего узла.

»

Основная проблема программистов состоит в том, что их ошибки невозможно предугадать. (Seymour Cray)

Представление IPv6-адресов

Длина IPv6-адресов составляет 128 бит, написанных в виде строки шестнадцатеричных значений.бита представлены одной шестнадцатеричной цифрой, причём общее количество шестнадцатеричных значений равно 32. Примеров перевода из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную и десятичную в данной статье не будет. Любой уважающий себя сетевой специалист должен уметь в уме переводить из разных систем счисления, ведь не за красивые глазки сетевые специалисты получают деньги — и не маленькие.

Опишем два важных правила для правильного представления IPv6 адресов.

1) Правило номер 1:
Первое правила для сокращения записи IPv6-адресов — пропуск всех ведущих 0 в шестнадцатеричной записи. Например:
01AB можно представить как 1AB
09F0 можно представить как 9F0
0A00 можно представить как A00
00AB можно представить как AB

Это правило применяется только к ведущим нулям, а НЕ к последующим, иначе адрес будет записан неясно. Например, шестнадцатеричное число «ABC» может быть представлено как «0ABC» или «ABC0».

2) Правило номер 2:
Второе правила для сокращения записи адресов IPv6 заключается в том, что двойное двоеточие (::) может заменить любую единую, смежную строку одного или нескольких 16-битных сегментов (хекстетов), состоящих из нулей. Двойное двоеточие (::) может использоваться в адресе только один раз.

Неверный адрес:
2001:0DB8::ABCD::1234

Возможные расширения неоднозначно записанных сжатых адресов:
2001:0DB8::ABCD:0000:0000:1234
2001:0DB8::ABCD:0000:0000:0000:1234
2001:0DB8:0000:ABCD::1234
2001:0DB8:0000:0000:ABCD::1234

Для начала изучите теорию. Затем обретите собственный стиль программирования. И, наконец, забудьте об этой ерунде и просто пишите код. (George Carrette)

Типы совместного использование протоколов IPv4 и IPv6

Двойной стек: двойной стек позволяет протоколам IPv4 и IPv6 сосуществовать в одной сети. Устройства с двойным стеком одновременно работают с протокольными стеками IPv4 и IPv6 (рисунок прилагается):

Туннелирование — это способ транспортировки IPv6-пакетов через IPv4-сеть. IPv6-пакет инкапсулируется внутри IPv4-пакета, как и другие типы данных

Преобразование — преобразование сетевых адресов 64 (NAT64) позволяет устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с устройствами под управлением IPv4 с помощью метода преобразования, похожего на метод преобразования из NAT для IPv4. IPv6-пакет преобразовывается в пакет IPv4-пакет и наоборот.

Для начала изучите теорию. Затем обретите собственный стиль программирования. И, наконец, забудьте об этой ерунде и просто пишите код. (George Carrette)

Типы IPv6- адресов

Существует три типа IPv6–адресов:

Unicast (индивидуальный) – Служит для определения интерфейса на устройстве под управлением протокола IPv6

Multicast (Групповой) – Используется для отправки пакетов по нескольким адресам назначения (Заменил собой Broadcast адрес, имеется IPv6- адрес для всех узловБкоторый дает аналогичный результат.)

Anycast (Произвольный) – Любой индивидуальный адрес, который может быть назначен нескольким устройствам. Пакет, отправляемый на адрес произвольной рассылки, направляется к ближайшему устройству с этим адресом.

Для ознакомления с типами адресов нам понадобится следующая информация: префикс, или сетевая часть адреса IPv4, может быть обозначен маской подсети в десятичном формате с разделительными точками или длиной префикса (запись с наклонной чертой). Например, IP-адрес 192.170.6.11 с маской подсети в десятичном формате с разделительными точками 255.255.255.0 эквивалентен записи 192.170.6.11/24.

Протокол IPv6 использует длину префикса для обозначения части префикса адреса. IPv6 не использует для маски подсети десятичное представление с разделительными точками. Длина префикса обозначает сетевую часть IPv6-адреса с помощью адреса или длины IPv6-префикса.Диапазон длины префикса может составлять от 0 до 128. Традиционная длина IPv6-префикса для локальных и других типов сетей — /64. Это означает, что длина префикса, или сетевая часть адреса, составляет 64 бита, а оставшиеся 64 бита остаются для идентификатора интерфейса (узловой части) адреса.

Образование в сфере компьютерных технологий точно так же не сделает из вас отличного программиста, как изучение кистей и красок не сделает вас прекрасным художником. (Eric Raymond)

Unicast IPv6 адреса

Unicast адрес служит для определения интерфейса устройства под управлением протокола IPv6. Пакет, который отправляется на unicast адрес, будет получен интерфейсом, присвоенным для этого адреса. Как и в случае с протоколом IPv4, IPv6-адрес должен быть индивидуальным.

Существует шесть типов Unicast адресов:

Global unicast адрес
Global unicast адрес мало чем отличается от публичного IPv4-адреса. Эти адреса, к которым можно проложить маршрут по Интернету, являются уникальными по всему миру. Глобальные индивидуальные адреса могут быть настроены статически или присвоены динамически.

Link-local
Local IPv6-адрес канала позволяет устройству обмениваться данными с другими устройствами под управлением IPv6 по одному и тому же каналу и только по данному каналу (подсети). Пакеты с локальным адресом канала источника или назначения не могут быть направлены за пределы того канала, в котором пакет создаётся. В отличие от локальных IPv4-адресов канала, локальные адреса канала IPv6 играют важную роль в различных аспектах сети. Глобальный индивидуальный адрес не обязателен. Однако для содержания локального адреса канала необходим сетевой интерфейс под управлением протокола IPv6. Если локальный адрес канала не настроен вручную на интерфейсе, устройство автоматически создаёт собственный адрес, не обращаясь к DHCP-серверу. Узлы под управлением IPv6 создают локальный IPv6-адрес канала даже в том случае, если устройству не был назначен глобальный IPv6-адрес. Это позволяет устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с другими устройствами под управлением IPv6 в одной подсети, в том числе со шлюзом по умолчанию (маршрутизатором). Локальные IPv6-адреса канала находятся в диапазоне FE80::/10. /10

Loopback
Loopback-адрес используется узлом для отправки пакета самому себе и не может быть назначен физическому интерфейсу. Как и на loopback-адрес IPv4, для проверки настроек TCP/IP на локальном узле можно послать эхо-запрос на loopback-адрес IPv6. Loopback-адрес IPv6 состоит из нулей, за исключением последнего бита, который выглядит как ::1/128 или просто ::1 в сжатом формате.

Unspecified address
Неопределённый адрес состоит из нулей и в сжатом формате представлен как ::/128 или просто :: Он не может быть назначен интерфейсу и используется только в качестве адреса источника в IPv6-пакете. Неопределённый адрес используется в качестве адреса источника, когда устройству еще не назначен постоянный IPv6-адрес или когда источник пакета не относится к месту назначения.

Unique local
Unique local — IPv6-адреса имеют некоторые общие особенности с частными адресами RFC 1918 для IPv4, но при этом между ними имеются и значительные различия. Уникальные локальные адреса используются для локальной адресации в пределах узла или между ограниченным количеством узлов. Эти адреса не следует маршрутизировать в глобальном протоколе IPv6. Уникальные локальные адреса находятся в диапазоне от FC00::/7 до FDFF::/7.В случае с IPv4 частные адреса объединены с преобразованием сетевых портов и адресов (NAT/PAT) для обеспечения преобразования адресов из частных в публичные. Это делается из-за недостатка адресного пространства IPv4. На многих сайтах также используют частный характер адресов RFC 1918, чтобы обеспечить безопасность или защитить сеть от потенциальных угроз. Однако такая мера никогда не была целью использования данных технологий, и организация IETF всегда рекомендовала предпринимать правильные меры предосторожности при работе маршрутизатора в Интернете. Хотя протокол IPv6 обеспечивает особую адресацию для сайтов, он не предназначен для того, чтобы скрывать внутренние устройства под управлением IPv6 от Интернета IPv6. IETF рекомендует ограничивать доступ к устройствам с помощью наилучших мер безопасности

IPv4 embedded
Последними из рассматриваемых типов индивидуальных адресов являются встроенные IPv4-адреса. Использование этих адресов способствует переходу с протокола IPv4 на IPv6.

Global unicast адрес
Global unicast IPv6-адреса уникальны по всему миру и доступны для маршрутизации через Интернет IPv6. Эти адреса эквивалентны публичным IPv4-адресам. В настоящее время назначаются только глобальные индивидуальные адреса с первыми тремя битами 001 или 2000::/3. Это лишь 1/8 от всего доступного адресного пространства IPv6. Адрес 2001:0DB8::/32 был зарезервирован для документации, в том числе для использования в примерах.

Глобальный индивидуальный адрес состоит из трёх частей:
Префикс глобальной маршрутизации — Префикс глобальной маршрутизации — это префиксальная или сетевая часть адреса, назначаемая интернет-провайдером заказчику или узлу. В настоящее время /48 является префиксом глобальной маршрутизации, который в настоящее время интернет-регистраторы назначают своим заказчикам — корпоративным сетям и индивидуальным пользователям. Этого адресного пространства более чем достаточно для большинства заказчиков.
Идентификатор подсети — Идентификатор подсети используется организациями для обозначения подсетей в каждом узле.
Идентификатор интерфейса — Идентификатор IPv6-интерфейса эквивалентен узловой части адреса IPv4-адреса. Термин «идентификатор интерфейса» используется в том случае, когда один узел может иметь несколько интерфейсов, каждый из которых обладает одним или более IPv6-адресами.

Процесс EUI-64 – Организация IEEE разработала расширенный уникальный идентификатор (EUI) или изменённый процесс EUI-64. Этот процесс использует 48-битный MAC-адрес Ethernet клиента и в середину этого адреса вставляет ещё 16 бит для создания 64-битного идентификатора интерфейса. Преимущество EUI-64 MAC-адреса Ethernet заключается в том, что его можно использовать для определения идентификатора интерфейса. Кроме того, сетевые администраторы могут легко отслеживать IPv6-адрес до конечных устройств с помощью уникального МАС-адреса. Однако это беспокоит других пользователей в связи с угрозой их конфиденциальности. Они обеспокоены тем, что их пакеты можно отследить до физического компьютера. Чтобы избежать таких осложнений, можно использовать случайно сгенерированный идентификатор интерфейса. В зависимости от операционной системы устройство может использовать случайно сгенерированный идентификатор интерфейса вместо МАС-адресов и EUI-64. Вся эта операция нужна в случае настройки DHCPv6

В мире нет такого языка программирования, на котором разработчики не смогли бы написать плохую программу. (Larry Flon)

Multicast IPv6

Мало чем отличаются от multicast IPv4-адресов. Как вы помните, multicast адрес используется для отправки одного пакета по одному или нескольким назначениям (группе мультивещания). Multicast IPv6-адреса имеют префикс FF00::/8. Multicast адреса могут быть только адресами назначения, а не адресами источника. Существует два типа:

1) групповые IPv6-адреса:
2) присвоенный групповой адрес;

1) Групповой адрес запрошенного узла. Присвоенные групповые адреса зарезервированы для заданных групп устройств. Присвоенный групповой адрес — это один адрес, используемый для осуществления связи с группой устройств, работающих на одном протоколе или сервисе. Присвоенные групповые адреса используются вместе с конкретными протоколами, например с протоколом DHCPv6.

Рассмотрим две распространённые группы присвоенных групповых IPv6-адресов.

Группа мультивещания для всех узлов FF02::1 — Это группа мультивещания, к которой подключены все устройства под управлением протокола IPv6. Пакет, отправленный этой группе, получается и обрабатывается всеми IPv6-интерфейсами в канале или сети. Эта группа адресов работает так же, как широковещательный адрес в протоколе IPv4.
Группа мультивещания для всех маршрутизаторов FF02::2 — Это группа мультивещания, к которой подключены все IPv6-маршрутизаторы. Пакет, отправленный этой группе, получается и обрабатывается всеми IPv6-маршрутизаторами в канале или сети.

Групповой адрес запрашиваемого узла — это адрес, который соответствует только 24 битам глобального индивидуального IPv6-адреса устройства. Обрабатывать эти пакеты должны только те устройства, которые имеют аналогичные 24 бита в наименее значащей, крайней правой части идентификатора интерфейса.

2) Групповой IPv6-адрес запрашиваемого узла создаётся автоматически при назначении глобального индивидуального адреса или локального адреса канала. Групповой IPv6-адрес запрашиваемого узла создаётся посредством объединения специального префикса FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104 с крайними правыми 24 битами его индивидуального адреса.

Групповой адрес запрашиваемого узла состоит из 2 частей.

Групповой префикс FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104: первые 104 бита группового адреса запрашиваемого узла.
Наименее значимые 24 бита: последние или крайние правые 24 бита группового адреса запрашиваемого узла. Эти биты копируются из крайних правых 24 битов глобального индивидуального адреса или локального адреса канала устройства.
Существует вероятность того, что у нескольких устройств будет один и тот же групповой адрес запрашиваемого узла. Довольно редко в идентификаторах интерфейса устройств встречаются одинаковые крайние правые 24 бита. Это не влечёт за собой никаких проблем, поскольку устройство по-прежнему будет обрабатывать инкапсулированное сообщение, в котором содержится полный IPv6-адрес запрашиваемого устройства.

Если отладка — процесс удаления ошибок, то программирование должно быть процессом их внесения. (Edsger W. Dijkstra)

Разбиение на подсети

Разбиение IPv6-сети на подсети подразумевает использование другого подхода, чем разбиение на подсети IPv4-сети. Пространство IPv6-адресов разбивается не с целью экономии адресов, а для обеспечения иерархической логической структуры сети. Разбиение на подсети в IPv6 возможна двумя вариантами, которые я ниже изложу и дополню картинками для лучшего понимания.

Разбиение на подсети с использованием идентификатора подсети: Как вы помните, блок IPv6-адресов с префиксом /48 содержит 16 бит идентификатора подсети, как показано на рисунке. Разбиение на подсети с использованием 16 бит идентификатора подсети даёт 65 536 возможных подсетей /64. Поэтому нет необходимости заимствовать биты из идентификатора интерфейса или узловой части адреса. Каждая IPv6-подсеть /64 содержит примерно 18 квинтиллионов адресов, что, как очевидно, гораздо больше, чем когда-либо понадобится в одном сегменте IP-сети.Подсети, созданные из идентификатора подсети, легко представить, поскольку не нужно выполнять преобразование в двоичный формат. Чтобы определить следующую доступную подсеть, достаточно рассчитать следующее шестнадцатеричное число.Необходимо применить расчёт части идентификатора подсети в шестнадцатеричной системе счисления.Префикс глобальной маршрутизации является одинаковым для всех подсетей. Для каждой подсети увеличивается только четырёхразрядный байт идентификатора подсети.

Разбиение на подсети с использованием идентификатора интерфейса — В IPv6-сетях по аналогии с заимствованием бит из узловой части IPv4-адреса можно позаимствовать биты из идентификатора интерфейса для создания дополнительных IPv6-подсетей. Как правило, это делается по соображениям безопасности, чтобы уменьшить число узлов в подсети и создавать дополнительные подсети. При расширении идентификатора подсети путём заимствования бит из идентификатора интерфейса рекомендуется создавать подсеть на границе полубайта. Полубайт — это 4 бита или одна шестнадцатеричная цифра. Префикс подсети /64 расширяется на четыре бита или один полубайт до подсети /68. Это позволяет уменьшить размер идентификатора на 4 бита (с 64 до 60). Разбиение на подсети по границе полубайта имеет значение только для масок подсетей, выровненных по полубайту. Начиная с /64, масками подсети, выровненными по полубайту, будут являться маски /68, /72, /76, /80 и т. д. Разбиение на подсети по границе полубайта позволяет создать подсети с использованием дополнительного шестнадцатеричного значения. Можно создать подсеть в пределах полубайта, используя шестнадцатеричную цифру, однако это не рекомендуется и, кроме того, в этом нет необходимости. Разбиение на подсети в пределах полубайта сводит на нет преимущества быстрого определения префикса из идентификатора интерфейса. Например, если используется длина префикса /66, первые два бита были бы частью идентификатора подсети, а вторые два бита — частью идентификатора интерфейса.

всегда пишите код так, как будто сопровождать его будет психопат, который знает, где вы живёте. (Martin Golding)

Список используемой литературы

1) Cisco CCNA RS
2) Cisco CCNP RS
3) IP Version 6 in Junos (EDU-JUN-IPV6)
4) XGU.RU

Выше я описал основные моменты IPv6 его отличия от IPv4. В следующих частях будет больше практической работы. Напомню, во второй части будет описана настройка основных протоколов на оборудовании CIsco, также опишу принцип работы DHCPV6. В третьей части будет описана настройка IPv6 уже на оборудовании Juniper.

Сети это круто, сетевой специалист звучит гордо.вторая часть здесь

Что такое протокол IPv6 и как он работает

IPv6 представляет собой новую версию протокола IP (Internet Protocol), протокола сетевого уровня в стеке TCP/IP. IPv6 по сути является преемником четвёртой версии протокола IP, и призван прийти ему на смену по весьма банальной причине – адреса протокола IPv4 стремительно заканчиваются, и очень скоро свободных адресов не останется совсем. Так, что же такое протокол IPv6, как он работает и чем он отличается от протокола версии номер четыре? Попробуем разобраться. Поехали!

Зачем он вообще понадобился?

Итак, как мы уже сказали в самом начале, пул адресов IPv4 – близок к исчерпанию. Математика здесь очень простая: так как длина IP-адреса в четвёртой версии составляет 4 байта (32 бита), то общее количество уникальных адресов IPv4 равняется 2 32 , а это – 4 294 967 296. При этом, население нашей планеты на данный момент составляет около восьми миллиардов. Теперь представьте, что будет, если каждый второй на Земле займёт по одному IP-адресу (смартфон, планшет, ноутбук и т.п.). А если не по одному? А ведь ещё огромное количество адресов заняты серверами, маршрутизаторами, интернет-ресурсами и т.д.

В далёком 1981-ом, когда был описан протокол IPv4, число устройств в почти 4,3 миллиона единиц, наверное, не казалось таким уж легко достижимым. Но, уже меньше чем через десять лет после этого, проблема сохранения запаса адресов обрела свою актуальность. Были разработаны технологии, позволяющие замедлить темпы расходования уникальных адресов, типа NAT или CIDR, но, несмотря на это, недостаточность таких мер становилась всё более очевидной. Для того, чтобы предотвратить исчерпание пула адресов, нужны были более кардинальные изменения.

В 1992 году возникло несколько предложений по решению проблемы исчерпания пула IP-адресов, и Инженерным Советом Интернета (IETF) был объявлен конкурс. Цель конкурса – разработка интернет-протокола следующего поколения. В результате чего, в конце 1995 года произошла регистрация первого рабочего предложения RFC 1883 с описанием интернет-протокола версии 6 (номер 5 ранее был присвоен протоколу, разработка которого носила экспериментальный характер).

Создание IPv6 послужило решением, которое должно отложить проблему нехватки адресов на значительно более далёкую перспективу. Всё дело в том, что, в отличие от протокола четвёртой версии, длина адреса IPv6 составляет 128 бит. А это значит, что использование интернет-протокола шестой версии обеспечивает существование уникальных адресов в количестве 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 штук. Проще говоря, это – чуть больше, чем 3.4х10 38 .

Как выглядит IPv6

Итак, длина адреса IPv6 – 128 бит. Запись такого адреса представляет собой восемь групп, каждая из которых состоит из четырёх цифр в шестнадцатеричном формате. Такие шестнадцатеричные группы (гекстеты) разделяются друг от друга при помощи двоеточия. Пример написание адреса IPv6 выглядит так:

2001:0db8:abf2:29ea:5298:ad71:2ca0:4ff1

В написании IP-адреса шестой версии существуют несколько общепринятых правил:

  • Во-первых, в текстовом представлении адреса договорились опускать начальные нули. То есть, группу, которая выглядит 04fd , принято записывать как 4fd , а группу 0003 – как 3 . Например, адрес
2001:0db8:0000:42e9:000f:c360:008a:0b00

при применении данного правила будет выглядеть как

2001:db8:0:42e9:f:c360:8a:b00
  • Во-вторых, двойным двоеточием ( :: ) принять заменять одну или несколько идущих подряд групп, содержащих одни нули. Например,
2001:0db8:0000:42e9:000f:c360:008a:0b00

можно записать как

2001:db8::42e9:f:c360:8a:b00

или, написание адреса

2001:0db8:0000:0000:0000:c360:008a:0b00

можно сократить до

2001:db8::c360:8a:b00

Второе правило сокращения можно использовать в адресе только один раз, иначе возникнет неоднозначность в его написании.

Ну и плюс к этому, в текстовом представлении IPv6 общепринято использовать строчные латинские символы, а не заглавные.

В браузере при использовании IPv6 в URL необходимо помещать адрес в квадратные скобки, например:

https://[2001:db8::42e9:f:c360:8a:b00]

А при необходимости указать номер порта, его ставят после квадратных скобок через двоеточие:

https://[2001:db8::42e9:f:c360:8a:b00]:443

Пакет IPv6

Пакеты, поддерживающие IPv6, состоят из данных, которые нужны для доставки пакета, а также, информации, которая пересылается непосредственно адресату. По сравнению с IP-протоколом четвёртой версии в формат пакета IPv6 были внесены определённые изменения. В связи с тем, что размер IPv6-адреса вырос с 32 бит до 128, также изменился и размер заголовка пакета – с 20 байт он увеличился до 40 байт. При этом, структура заголовка стала проще: длина адреса увеличилась в четыре раза, а длина заголовка – всего в два. Необходимая для маршрутизации информация – находится в фиксированном заголовке.

Фиксированный заголовок пакета IPv6 - Что такое протокол IPv6 и как он работает

Фиксированный заголовок состоит из следующих полей:

  • Версия – в данной версии протокола значение должно равняться 0110 в битах (6 – в десятичной системе). Длина поля, как вы понимаете, составляет 4 бита.
  • Класс трафика – приоритет пакета. Длина поля – 8 бит, старшие 6 их которых классифицируют пакет, а ещё два бита используются для контроля перегрузки (8 бит).
  • Метка потока – используется для передачи устройствам маршрутизации информации о последовательности пакетов в данном потоке, которые должны подвергаться определённой обработке (20 бит).
  • Длина полезной нагрузки – определяет размер пакета в его полезной нагрузке (16 бит).
  • Следующий заголовок – указывает тип расширенного заголовка, идущего следующим (8 бит).
  • Предельное число шагов – аналог TTL в протоколе четвёртой версии (8 бит).
  • Оставшиеся два поля – адреса отправителя пакета и его получателя. Длина каждого из этих полей – 128 бит.

Также, протокол IPv6 использует информацию, которая помещается между фиксированным заголовком и заголовком более высокого уровня в форме расширенных заголовков. Такая информация является дополнительной и используется не всегда. Расширенные заголовки обрабатываются конечным устройством, кроме заголовка Hop-By-Hop Options. Заголовок Hop-By-Hop Options обрабатывается каждым промежуточным узлом, в том числе отправителем и получателем пакета.

Наименование расширенного заголовка Тип Описание
Hop-by-Hop Options 0 Параметры, считываемые всеми устройствами при прохождении
Routing Header 43 Содержит список транзитных устройств для пакета
Fragment Header 44 Содержит данные по фрагментации пакета
Encapsulating Security Payload Header 50 Содержит информацию по шифрованию
Authentication Header 51 Содержит данные по аутентификации пакета
Destination Options 60 Содержит данные для считывания конечными устройствами

Типы адресов IPv6

Адреса IPv6 делятся на следующие типы:

  • Unicast-адреса: предназначены для идентификации интерфейса узла, работающего под управлением IP-протокола шестой версии.
  • Multicast-адреса: предназначены для отправки пакетов на несколько адресов (в шестой версии протокола является заменой широковещательного (broadcast) адреса).
  • Anycast-адреса: назначается сразу нескольким устройствам, при этом пакет, отправляемый на anycast-адрес, получает узел, являющийся ближайшим из имеющих данный адрес.

Unicast-адреса, в свою очередь, также делятся на типы:

  • Global: публичный адрес (является аналогом публичного адреса в протоколе четвёртой версии). К таким адресам в интернете можно проложить полноценный маршрут. Он – уникален, и может настраиваться как статически, так и присваиваться провайдером динамически.
  • Unique Local: это – аналог частного адреса в IPv4. Такие адреса не предназначены для маршрутизации в глобальном протоколе шестой версии.
  • Link Local: канальные (локальные) адреса, автоматически назначаемые самим хостом. Пакеты, имеющие канальный адрес источника или конечного узла, не могут маршрутизироваться в глобальном интернете и используются только в пределах того канала, в котором созданы. К этим адресам не предъявляется требование уникальности, они могут быть одними и теми же в каждой из сетей. Канальные адреса используются, например, при проведении процедуры обнаружения соседей, примерно так же, как это делает ARP в IPv4. Эти адреса находятся в диапазоне fe80::/10 , то есть, первый гекстет имеет значения от fe80 до febf .

За распределение всех префиксов адресов IPv6 отвечает «Администрация адресного пространства Интернет» IANA. Различные блоки префиксов назначаются различным реестрам. Всего таких реестров – пять. Один из них – RIPE NCC, распределяет префиксы IPv6 для Европы, Ближнего Востока и Центральной Азии. Ещё один – ARIN, распределяет их для Северной Америки. Также, есть и другие: APNIC – для Азии и Тихоокеанского региона; LACNIC — для Латинской Америки и Карибского региона; AfriNIC — для Африки и региона Индийского океана. Например, RIPE NCC получил от IANA диапазон адресов 2001: 800:: /23 , а ARIN – 2001: 0400::/23 и так далее.

Некоторые диапазоны являются зарезервированными. Например, диапазон fd зарезервирован для адресов Unique Local, диапазон ff – для адресов Multicast, а диапазон fe80 – для адресов Link Local.

Подсети

Разделение адресов IPv6 на подсети использует иной подход в отличие от того, как это происходит в сетях IPv4. Разделение на подсети в IPv6 не преследует своей целью экономию адресов в глобальном пространстве. В шестой версии протокола более важным является обеспечение иерархической структуры сети.

В обычной ситуации префикс глобальной маршрутизации является идентификатором всей сети, в которой находится адрес. Как правило, это – 48 бит. В свою очередь идентификатор интерфейса определяет сетевой интерфейс данного узла. Обычно, это – 64 бита. Всё остальное, а это, как правило, 16 бит, представляет из себя идентификатор вашей подсети. При помощи этих самых 16-ти бит можно создать 65536 подсетей – от подсети 0000 до подсети ffff .

Структура адреса IPv4

Как правило, адреса IPv6 настраиваются автоматически, при этом маршрутизатор сообщает о том, какой префикс доступен в данной ситуации. Под префиксом маршрутизатор понимает префикс глобальной маршрутизации плюс идентификатор данной подсети. То есть, речь идёт о первых 64-х битах. Внутри же подсети интерфейсы устройств идентифицируются при помощи канальных (локальных) адресов. Настраиваемый узел может заполнить 64 бита идентификатора интерфейса самостоятельно, используя префикс канального адреса fe80 . Для этого устройство имеет несколько возможностей.

В большинстве случаев это происходит при помощи использования MAC-адреса интерфейса данного узла. Для генерации идентификатора интерфейса существует определённый алгоритм. Для устройства с MAC-адресом, например, f8:ac65:2b:ba:11 это выглядит следующим образом:

  • В середину MAC-адреса нужно вставить ff:fe – и привести запись к формату IPv6 – f8ac:65ff:fe2b:ba11 .
  • Первый октет необходимо перевести из шестнадцатеричной системы в двоичную: f8 -> 11111000 .
  • Шестой бит (начиная с нулевого) нужно инвертировать: 11111000 – > 11111010 .
  • Полученное число необходимо снова перевести в шестнадцатеричную систему: 11111010 -> fa .
  • Первый октет нужно заменить на полученное значение: faac:65ff:fe2b:ba11 .

Таким образом, вместо того, чтобы получать адрес по DHCP, как это происходит в IPv4, сетевой адаптер самостоятельно назначает себе адрес IPv6, используя для этого свой же MAC-адрес.

Вместо заключения

Несмотря на свою неидеальность, IPv6 имеет ряд неоспоримых преимуществ перед IP-протоколом четвёртой версии. IPv6 более эффективно маршрутизируется не применяя фрагментацию пакетов, “из коробки” поддерживает IPsec и автоконфигурацию адресов. И по причине исчерпания адресов IPv4 переход на IPv6 неизбежен, хотя и довольно сложен. Требуются значительные вложения по времени и финансам в обновление программно-технической базы провайдеров. Поэтому, по мере модернизации оборудования мы постепенно будем отходить от IPv4.

IP-адрес: чем отличаются v4 и v6

IP — это протокол, который объединил отдельные компьютерные сети в единую сеть Интернет. Но обычно, когда программисты говорят об «ай-пи», они подразумевают не протокол, а одну из его составляющих — IP-адрес.

Зачем нужны IP-адреса

IP-адреса нужны компьютерам сети по тем же причинам, по которым нужны адреса для зданий. По адресу один компьютер находит в сети другой, доставляет туда объект данных или запрашивает информацию. В настоящее время распространены две версии протокола: четвертая (IPv4) и шестая (IPv6). Между ними была еще версия IPv5, но она была экспериментальной.

Почему есть разные версии

Четвертая версия протокола IP появилась в 1980-х и получила широкое распространение, поэтому с соответствующей адресацией мы сталкиваемся чаще всего. Однако со временем у IPv4 выявились проблемы, и на во второй половине 1990-х началось тестирование шестой версии протокола. Главной дилеммой стало исчерпание IPv4-адресов. Но обо всем по порядку.

Как происходит адресация по стандарту IPv4

В версии IPv4 каждому узлу сети сопоставлен IP-адрес. Адрес состоит из четырех блоков, называемых октетами. Информация в октете записывается в виде целого числа от 0 до 255 (то есть 28 значений). Комбинаторика подсказывает, что так как таких блоков четыре, то общее число возможных узлов для версии IPv4 равно 232, то есть около 4.2 млрд.

Запись IPv4 адреса

Обычно октеты разделяются точками и записываются в форме десятичных чисел. Например, сайту ispmanager.ru cоответствует следующий IP-адрес: 178.250.156.213

Такая форма записи удобна для администрирования, однако маршрутизаторы воспринимают IPv4-адрес проще: как последовательность из 32 бит, то есть 32 позиций, на каждой из которых стоит ноль или единица.

IPv4

IPv4-адрес в формате десятичной записи с разделением октетов точками. Каждый октет соответствует одному байту, то есть 8 битам. Весь адрес кодируется с помощью 32 бит

Кто отвечает за IP-адреса и их распределение между узлами сети

Организации, ответственные за распределение IP имеют иерархическую структуру связей. Корневой организацией являются IANA, та делегирует распределение адресов пяти Региональным интернет-регистраторам (англ. Regional Internet Registry, сокр. RIR), те – национальным интернет-регистраторам (NIR) и так далее.

Как URL преобразуется в IP-адрес

Хотя вся адресация в интернете устроена с помощью IP-адресов, обычным пользователям интернета не приходится об этом думать. Вместо этого мы пользуемся поисковиками и URL-ссылками. Специализированные серверы DNS умеют сопоставлять URL и IP-адрес и подсказывают устройству, с какого IP запросить данные.

Что такое маска подсети

Для организация сети необходима некоторая иерархия — было бы полезно, если бы по IP-адресу можно было бы определить, к какой подсети он относится. Так как подсети могут иметь разный размер, в современном вебе принята организация, которую называют бесклассовой:

  • компьютеры в подсетях имеют общие начальные биты адреса;
  • общее количество бит, выделенное для подсети, называется маской;
  • маску записывают после адреса через косую черту.

Так, запись вида a.b.c.d/8 означает, что первые 8 бит (октет a code>) соответствуют адресу подсети, а остальные 24 бита (три остальных октета b.c.d ) используются для адресации узлов подсети. Множество всех IPv4-адресов соответствуют маске /0 , а отдельный уникальный адрес — маске /32 .

Зарезервированные IPv4-адреса

Существует множество IPv4-адресов, которые зарезервированы для специальных целей и не предназначены для пересылки данных между узлами. Вот несколько примеров, с которыми часто сталкиваются веб-разработчики:

  • 0.0.0.0/8 — адреса источников пакетов «своей» сети;
  • 127.0.0.0/8 — localhost, подсеть для коммуникаций внутри хоста. Такие пакеты не проходят через сетевую карту, а сами адреса используются, чтобы программы на устройстве могли общаться друг с другом;
  • 192.168.0.0/16 — для использования в частных сетях.

Зачем же нужен IPv6

С развитием интернета растет количество узлов сети, но протокол IP подразумевает конечное количество адресов. В 1996 году в эксплуатацию введена шестая версия протокола IP, которая предоставляет существенно более широкое адресное пространство. Против 32 бит у IPv4 каждый IPv6-адрес имеет длину 128 бит. Введение нового протокола было оправданным решением: 25 ноября 2019 были распределены последние свободные IPv4-адреса, и теперь получить IPv4-адрес можно только если его освободит текущий владелец.

Как выглядят IPv6-адреса

Адреса IPv6 отображаются в виде восьми блоков из четырех цифр в шестнадцатеричной записи. Блоки называются хекстетами и разделяются двоеточиями:

Так как запись длинная, введены два правила для упрощения записей:

  1. Если в хекстете есть ведущие нули, их можно удалить.
  2. Самая длинная группа, состоящая полностью из нулевых хекстетов и двоеточий заменяется на двойное двоеточие. Такая замена для однозначности расшифровки IPv6 адреса может проводиться только один раз.

Приведем пару примеров сокращения:

2001:0db8:0000:0000:0000:0000:ae21:ad12 → 2001:db8::ae21:ad12

Здесь во втором хекстете опущен ведущий нуль, а группа из четырех смежных нулевых хекстетов заменена на символ двойного двоеточия.

0000:0000:0000:0000:0000:0000:ae21:ad12 → ::ae21:ad12

В этом примере группа из шести нулевых хекстетов заменена на символ двойного двоеточия.

Если адрес используется в URL, его необходимо заключать в квадратные скобки:

http://[2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d]/

При необходимости указания порта он указывается после скобок:

http://[2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d]:8080/

Зарезервированные IPv6-адреса

Так же, как и у четвертой версии, в протоколе IP шестой версии есть адреса, которые не используются для маршрутизации. Например:

  • :: — аналогичен адресу 0.0.0.0 для IPv4,
  • ::1 — соответствует 127.0.0.0/8 для IPv4,
  • 2001:0db8:: — адрес зарезервирован для документации и использования в примерах.

Какие еще проблемы решает IPv6

Как мы упомянули выше, IP — это не только адреса, но и протокол. В шестой версии протокола были убраны ограничения и проверки, которые усложняли работу маршрутизаторов — устройств, за счет которых происходит передача информации в интернете. Таблицу с подробным сравнением особенностей двух протоколов можно посмотреть на сайте IBM .

Почему IPv6 не так уж популярен

Доля IPv6-адресов в России не превышает 10%. Провайдерам для поддержки нового протокола нужно покупать и профессионально настраивать новое оборудование. При этом приходится параллельно поддерживать и протокол IPv4, так как IPv6 не имеет обратной совместимости с IPv4. Но переход на IPv6 лишь дело времени — с каждым годом растет доля сетевых устройств, поддерживающих IPv6.

Напишите в сообщество в «Телеграм», если вам интересно подробнее разобраться в каждом из типов адресов, протоколов или каких-то смежных вопросах.

Нас читает уже более 35 000 человек

Подпишитесь и получите скидку 10% на ispmanager!

Выбирайте интересное вам: новости ispmanager, подборка статей для начинающих веб-специалистов, всё для матёрых разработчиков или предложите свой вариант рассылки

Благодарим за интерес к рассылке от ispmanager!

На ваш почтовый адрес: отправлено письмо с просьбой подтвердить свой email.

Сразу после подтверждения почтового адреса мы вышлем вам обещанную скидку за подписку.

*Если вы не получили письмо, пожалуйста, проверьте правильно ли был указан почтовый адрес и попробуйте заполнить форму еще раз.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *