Почему становится необходимым переход на протокол ipv6

Что такое IPv6 и нужно ли на него переходить?

alt

В статье рассмотрим два современных интернет-протокола и выясним, почему большинство провайдеров не хотят переходить на новый, и нужно ли это делать.

Для чего нужен IP-адрес

У каждого из нас есть адрес — на него приходят квитанции, уведомления и прочая корреспонденция. Интернет устроен примерно так же: у всех компьютеров и мобильных устройств тоже есть свои адреса, иначе обмениваться данными было бы просто невозможно. Такие адреса называются IP, а расшифровывается эта аббревиатура очень просто — Internet Protocol.

Типы IP-адресов

Если вы достаточно любопытны, то в меню настроек соединения наверняка замечали такие пункты, как IPv4 и IPv6. Это два основных современных интернет-протокола, однако большинство провайдеров предлагают, в основном, адреса типа IPv4. Рассмотрим подробнее каждый из этих протоколов.

Особенности IPv4

С IP-адресами в формате IPv4 вы наверняка встречаетесь в Интернете, а если у вас дома есть роутер, то скорее всего вам знаком адрес 192.168.0.1 (IP маршрутизатора в вашей сети). Формат IPv4 предполагает 4 числа (от 0 до 255), разделенные точками. Еще примеры: 192.168.10.48, 195.148.125.202. В результате получаем около 4,3 млрд возможных комбинаций. Однако количество устройств в Интернете уже приближается к 25 млрд (в среднем по 3 на каждого жителя Земли), поэтому о переходе на более современный протокол IPv6 говорят всё чаще.

Особенности IPv6

Internet Protocol v6 был запущен в июне 2012 года. Структура адреса формата IPv6 описывается так: это 8 групп по 4 цифры в шестнадцатеричном формате, которые также отделяются друг от друга, но не точкой, а двоеточием. Пример: fadc:cd87:5372:2512:fadc:cd87:5372:2512. Только что мы говорили про цифры, но ведь здесь буквы? Верно, но обратите внимание на «шестнадцатеричный формат». Это значит, что буквы тоже включаются в числовой ряд: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, b, c, d, e, f — итого 16 символов, потому он и шестнадцатеричный.

Еще пример: 1240:0:0:0:7:700:53a5:cd23. Здесь пошли в ход сокращения, полная версия выглядит так: 1240:0000:0000:0000:0007:0700:53a5:cd23. Можно записать и еще короче, вообще убрав части с нулями: 1240::7:700:53a5:cd23. Но главное, что записи в таком формате позволяют создать такое количество адресов, которое невозможно даже вообразить (единица с 28 нулями или несколько октиллионов). Понятно, что в таком случае проблема нехватки IP-адресов будет решена фактически навсегда.

Почему провайдеры не торопятся переходить на IPv6?

Разговоры о том, что переход на IPv6 строго обязателен, ведутся уже около десяти лет: практически с момента запуска нового интернет-протокола. Однако провайдеры переходить на него не торопятся. И дело здесь в технических сложностях, которые подразумевает такой переход и которые заключаются в радикальной перестройке сетевой архитектуры провайдеров. Так, те провайдеры, которые уже тестировали внедрение нового протокола, столкнулись со сбоями в работе маршрутизаторов CISCO. Из-за этого возникали ошибки протокола, отвечающего за назначение IP-адресов пользователей. Это доставило неудобство не только тем, кто решил поучаствовать в тестировании (у них перестали открываться многие сайты), но и всем остальным абонентам того же оператора.

Но как же решается проблема нехватки IP-адресов IPv4? Не вдаваясь в технические подробности, отметим, что существует ряд технологий, позволяющих увеличивать количество доступных адресов IPv4 на основании существующих. А устройства в пределах одной домашней сети также выступают под одним адресом. Всё это позволяет отсрочить переход на IPv6, который пока сопряжен со значительными трудностями.

Что же касается нас, то мы в Еневе понимаем перспективность новой технологии. Например, IPv6 позволит значительно повысить безопасность соединения, поскольку все каналы связи будут шифроваться по умолчанию. Так что соседи уже не подключатся к вашему Wi-Fi, а скорость передачи данных при этом даже возрастет: сайты через IPv6 грузятся в среднем на 5% быстрее. И как только преимуществ от внедрения нового протокола станет больше, чем потенциальных проблем, мы тут же обеспечим такой переход нашим абонентам.

Дефицит будущего: IP-адреса

Винт Серф, один из соавторов протоколов TCP/IP, считает необходимым ускорить переход от протокола IPv4 к IPv6. По его прогнозам, весь набор IP-адресов, предусмотренных IPv4 (порядка 4,2 млрд. адресов), исчерпается уже к 2010-2011 гг. Протокол IPv6 был разработан и стандартизован еще 10 лет назад, но до сих пор ждет своей очереди на внедрение. Винт Серф предупреждает, что если замена не будет произведена в ближайшие годы, новые Интернет-устройства, количество которых растет ударными темпами, будут лишены возможности подключения к сети.

Протокол IPv6 знаменует собой переход от 32-разрядного IP-адреса к 128-разрядному, что расширяет адресное пространство до неисчерпаемого (в практическом смысле) объема. Основная проблема в переходе на новую версию состоит в том, что Интернет-провайдерам придется заменять или модернизировать используемое оборудование. По мнению г-на Серфа, уже в 2008 г. протокол IPv6 будет широко использоваться параллельно с IPv4, пока полностью его не вытеснит.

В настоящее время наибольший интерес к новому протоколу проявляют Китай, Южная Корея и Япония. Это объясняется тем, что при создании Интернета значительная часть IP-адресов была выделена американским университетам и организациям. Всего США принадлежит около 74% адресного пространства. При этом хуже всего со свободными адресами обстоит дело в Азии. Индии, к примеру, было выделено около 2 млн. адресов в то время, как Стэндфордский университет получил 17 млн.

IPv6 в вашей домашней сети: как настроить и использовать новый протокол IP-адресации на роутере

В современном мире интернет стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. От работы и обучения до развлечений и общения, мы все больше полагаемся на надежность и доступность наших сетевых подключений. Однако, как и любая технология, интернет продолжает развиваться и адаптироваться к потребностям растущего числа пользователей и устройств. В данной статье мы поговорим об одном из наиболее актуальных изменений в интернет-технологиях — переходе на протокол IPv6, который становится все более популярным и необходимым для современных домашних сетей.

Что такое IPv6? Преимущества перед IPv4 и распространение

Что такое IPv6 и почему он важен?

IPv6 (Интернет-протокол версии 6) — это новый стандарт адресации в интернете, разработанный для замены существующего протокола IPv4 (Интернет-протокол версии 4). Основная причина разработки IPv6 заключается в том, что адресное пространство IPv4, состоящее из примерно 4,3 миллиарда уникальных адресов, почти исчерпано. С учетом растущего числа подключенных устройств и появления новых технологий, таких как Интернет вещей (IoT), потребность в большем количестве IP-адресов становится все более актуальной.

Основные преимущества IPv6 перед IPv4

IPv6 имеет ряд преимуществ по сравнению с IPv4, которые делают его более подходящим для современных сетевых потребностей:

Большее адресное пространство: IPv6 предоставляет практически неограниченное количество уникальных адресов (3.4 x 10^38), что позволяет подключать все больше устройств к интернету без опасения исчерпания адресного пространства.
Улучшенная производительность и безопасность: IPv6 обеспечивает упрощенную структуру пакетов и встроенную поддержку безопасности, что позволяет улучшить производительность и защиту данных.
Гибкость и масштабируемость: IPv6 предлагает улучшенные возможности маршрутизации, автоматической конфигурации адресов и интеграции с другими сетевыми технологиями, что обеспечивает большую гибкость и масштабируемость в развертывании сетей.

Распространение IPv6 и текущая ситуация на рынке

Переход на IPv6 является постепенным процессом, который занимает много времени и ресурсов. В последние годы все больше интернет-провайдеров, компаний и правительств активно внедряют поддержку IPv6, чтобы гарантировать безпроблемный переход и удовлетворить растущие потребности сетевых пользователей. Согласно статистике Google, на данный момент около 30-35% пользователей интернета используют IPv6, и этот показатель продолжает расти.

Хотя некоторые регионы и страны уже достигли значительного уровня внедрения IPv6, во многих других местах переход происходит медленнее из-за различных технических и экономических факторов. Однако важно подготовиться к переходу на IPv6, особенно если вы хотите сохранить надежность и качество своего подключения к интернету в будущем.

В данной статье мы подробно рассмотрим технические аспекты IPv6, а также предоставим практические советы и инструкции по настройке и использованию IPv6 в вашей домашней сети. Мы также поделимся реальным опытом нашей компании и успешными случаями из истории практики, чтобы помочь вам сделать переход на новый протокол адресации более гладким и эффективным.

Роутеры с поддержкой IPv6

Обзор технологии IPv6

Перед тем как приступить к настройке IPv6 в вашей домашней сети, важно понять основные аспекты технологии, чтобы иметь представление о преимуществах, возможностях и ограничениях этого протокола. В этом разделе мы поговорим о структуре IPv6-адресов, основных типах адресов, а также механизмах автоматической конфигурации.

Структура IPv6-адреса и адресное пространство

IPv6-адреса состоят из 128 битов, что позволяет использовать огромное количество уникальных адресов. В отличие от IPv4-адресов, которые обычно записываются в десятичной форме, IPv6-адреса записываются в шестнадцатеричной форме и разделены на группы по 16 битов (4 шестнадцатеричных символа) с использованием двоеточий. Например, IPv6-адрес может выглядеть следующим образом: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.

Основные виды адресов IPv6 (глобальные, локальные, ссылочные и многоадресные)

IPv6 предусматривает несколько типов адресов, которые имеют разные цели и области использования:

Глобальные адреса: Эти адреса уникальны во всем интернете и используются для взаимодействия между различными сетями. Глобальные адреса аналогичны публичным IPv4-адресам.
Локальные адреса: Локальные адреса предназначены для использования внутри одной сети и не маршрутизируются в интернете. Они аналогичны частным IPv4-адресам и используются для внутренней коммуникации между устройствами в сети.
Ссылочные адреса: Ссылочные адреса используются для обозначения самого устройства и не предназначены для маршрутизации. Примером ссылочного адреса является адрес ::1, который аналогичен адресу 127.0.0.1 (localhost) в IPv4.
Многоадресные адреса: Многоадресные адреса предназначены для общей группы устройств, которые должны получать одни и те же данные. Они аналогичны многоадресным адресам IPv4 и используются для оптимизации передачи данных, таких как потоковое видео или аудио.

Автоматическая конфигурация IPv6 (SLAAC и DHCPv6)

IPv6 предлагает улучшенные механизмы автоматической конфигурации адресов, что упрощает настройку сети и устройств. Основными методами автоматической конфигурации являются Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) и Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6).

SLAAC: В случае SLAAC, устройства автоматически генерируют свои собственные IPv6-адреса на основе сетевого префикса, предоставленного роутером, и уникального идентификатора, созданного на основе их сетевого интерфейса. SLAAC позволяет устройствам быстро присоединяться к сети без необходимости взаимодействия с сервером DHCP.
DHCPv6: В отличие от SLAAC, DHCPv6 использует централизованный сервер для управления адресами и предоставления дополнительной информации о конфигурации сети, такой как адреса DNS-серверов. DHCPv6 может использоваться как для автоматической, так и для ручной настройки адресов в зависимости от политик администрирования сети.

Как правило, домашние роутеры и сетевые устройства поддерживают оба механизма автоматической конфигурации и позволяют выбирать между ними в зависимости от предпочтений пользователя и специфики сети.

Теперь, когда вы знакомы с основами технологии IPv6, можно перейти к подготовке к переходу на новый протокол адресации, выбору подходящего оборудования и провайдера, а также настройке вашего домашнего роутера для работы с IPv6. В следующих разделах мы подробно рассмотрим все эти аспекты и предоставим практические рекомендации для успешного перехода на IPv6.

Подготовка к переходу на IPv6

Перед тем как приступить к настройке IPv6 в вашей домашней сети, необходимо выполнить некоторые подготовительные действия. В этом разделе мы рассмотрим требования к оборудованию и поддержке со стороны провайдера, выбор типа туннелирования (если ваш провайдер не поддерживает IPv6) и обзор программного обеспечения и роутеров, поддерживающих IPv6.

Требования к оборудованию и поддержка со стороны провайдера

Для начала убедитесь, что ваш интернет-провайдер поддерживает IPv6. Обратитесь в службу поддержки или проверьте информацию на сайте провайдера. Если ваш провайдер поддерживает IPv6, узнайте, какие настройки и параметры необходимо использовать при конфигурации вашего роутера.

Проверьте также совместимость вашего сетевого оборудования с IPv6. Многие современные роутеры и сетевые устройства уже поддерживают IPv6 «из коробки», но если ваше оборудование старше нескольких лет, возможно, потребуется обновить прошивку или приобрести новое устройство. Обратите внимание на рекомендации производителей и отзывы пользователей при выборе нового роутера.

Выбор подходящего типа туннелирования (если ваш провайдер не поддерживает IPv6)

Если ваш интернет-провайдер не поддерживает IPv6, вы можете использовать туннелирование для доступа к сетям IPv6 через сеть IPv4. Существует несколько технологий туннелирования, таких как 6to4, 6in4 и Teredo. Они позволяют устройствам, подключенным к сети IPv4, создавать виртуальные IPv6-соединения для обмена данными с IPv6- сетями.

При выборе технологии туннелирования учитывайте следующие факторы:

Совместимость с вашим роутером и операционной системой
Относительная сложность настройки
Надежность и производительность соединения

Обзор программного обеспечения и роутеров, поддерживающих IPv6

Существует множество роутеров и программного обеспечения, поддерживающих IPv6. Выбирая оборудование и ПО, придерживайтесь следующих критериев:

Поддержка всех основных механизмов IPv6, таких как SLAAC, DHCPv6 и различных видов туннелирования.
Обновляемость прошивки для получения новых функций и исправлений ошибок, связанных с IPv6.
Наличие детальной документации и поддержки со стороны производителя.
Хорошие отзывы от пользователей и экспертов.

При выборе роутера обратите внимание на такие бренды, как Asus, Netgear, TP-Link и Linksys, которые предлагают широкий выбор моделей с поддержкой IPv6. Если вы предпочитаете использовать программное обеспечение, рассмотрите возможность использования маршрутизаторов на базе Linux с пакетами, такими как radvd (для SLAAC) или isc-dhcp-server (для DHCPv6).

Теперь, когда вы подготовились к переходу на IPv6, можно перейти к настройке вашего домашнего роутера и устройств для работы с новым протоколом адресации. В следующем разделе мы подробно рассмотрим шаги для настройки IPv6 на вашем роутере и проверки работы протокола в вашей домашней сети.

Получите бесплатную помощь по настройке роутера

Операторы на линии активны круглосуточно и готовы ответить Online на все вопросы связанные с настройкой роутеров. Поможем с отладкой нового и разберемся с возникшими вопросами на старом маршрутизаторе, обращайтесь!

Настройка IPv6 на домашнем роутере

Теперь, когда вы подготовились к переходу на IPv6, давайте приступим к настройке вашего роутера. В этом разделе мы рассмотрим основные шаги по настройке IPv6 на роутере, включая вход в веб-интерфейс, включение IPv6, настройку автоматической конфигурации адресов и туннелирование (при необходимости).

Вход в веб-интерфейс роутера

Для начала настройки роутера подключитесь к его веб-интерфейсу. Обычно это делается с помощью веб-браузера, в адресной строке которого вводится IP-адрес роутера (обычно 192.168.0.1 или 192.168.1.1). Введите логин и пароль администратора, указанные в инструкции по эксплуатации роутера или на самом устройстве.

Включение и настройка IPv6

Перейдите в раздел настроек IPv6 вашего роутера. Здесь вам нужно включить поддержку IPv6 и выбрать тип подключения. Обычно роутеры предлагают следующие опции подключения: «Native» (родной), «Tunnel 6to4» или «Tunnel 6in4». Если ваш провайдер поддерживает IPv6, выберите «Native». В противном случае выберите один из типов туннелирования.

Вводите параметры, предоставленные вашим интернет-провайдером, такие как префикс IPv6, адрес шлюза и адреса DNS-серверов. Если вы используете туннелирование, вам также потребуется ввести адрес удаленного туннельного сервера.

Настройка автоматической конфигурации адресов (SLAAC или DHCPv6)

В разделе настроек IPv6 роутера выберите механизм автоматической конфигурации адресов: SLAAC или DHCPv6. В большинстве случаев SLAAC будет достаточным и простым в настройке. Однако, если вы предпочитаете использовать DHCPv6 для более тонкой настройки адресации, выберите его и введите соответствующие параметры.

Туннелирование IPv6 (при необходимости)

Если ваш провайдер не поддерживает IPv6 и вы выбрали один из типов туннелирования, перейдите в соответствующий раздел настроек роутера. Введите параметры туннеля, такие как адрес удаленного туннельного сервера, локальный и удаленный IPv6-префиксы, а также другую информацию, которую может потребовать ваш роутер. Обычно провайдер или туннельный сервис предоставляют всю необходимую информацию для настройки. После завершения настройки туннелирования сохраните изменения и перезагрузите роутер, если это требуется.

Теперь, когда ваш роутер настроен на использование IPv6, следующим шагом будет проверка работы IPv6 в вашей домашней сети и решение возможных проблем. В следующем разделе мы рассмотрим, как проверить корректность работы IPv6 и как обеспечить безопасность при использовании нового протокола адресации.

Проверка работы IPv6 в домашней сети

После настройки IPv6 на вашем роутере, необходимо убедиться, что протокол корректно работает в вашей домашней сети. В этом разделе мы рассмотрим, как проверить подключение к интернету с использованием IPv6, какие могут возникнуть проблемы и как обеспечить безопасность при использовании нового протокола адресации.

Проверка подключения к интернету с использованием IPv6

Для проверки работы IPv6 на вашем компьютере или другом устройстве, подключенном к домашней сети, перейдите на сайт проверки IPv6, такой как test-ipv6.com или ipv6-test.com. Эти сервисы автоматически определят, использует ли ваше устройство IPv6, и покажут результаты тестирования. Если IPv6 работает корректно, вы увидите сообщение об успешном тесте и оценку вашей готовности к IPv6.

Проблемы с IPv6 и возможные решения

Если тестирование показывает, что у вас возникли проблемы с IPv6, необходимо определить их причину и найти решение. Вот несколько распространенных проблем и способов их решения:

Ошибка настройки роутера: проверьте параметры IPv6 на вашем роутере и убедитесь, что вы правильно ввели все данные, предоставленные вашим интернет-провайдером или туннельным сервисом.
Проблема с провайдером: свяжитесь с технической поддержкой вашего провайдера и уточните, поддерживает ли он IPv6, а также уточните необходимые параметры для настройки.
Проблема с оборудованием: убедитесь, что ваш роутер и компьютер поддерживают IPv6 и имеют актуальное программное обеспечение.
Некорректная настройка туннелирования: если вы используете туннелирование, убедитесь, что все параметры туннеля введены правильно, и перезагрузите роутер.

Полезные ресурсы и инструменты

Чтобы помочь вам с настройкой и поддержкой IPv6 в вашей домашней сети, мы собрали список полезных ресурсов и инструментов, которые облегчат вам этот процесс.

Онлайн-сервисы для проверки и диагностики

IPv6 test-ipv6.com: данный сервис проверяет наличие поддержки IPv6 на вашем устройстве и дает оценку вашей готовности к использованию нового протокола адресации.
ipv6-test.com: альтернативный сервис для проверки работы IPv6, который также предоставляет дополнительную информацию о вашем подключении и способах улучшения его качества.

Полезные статьи и видео по настройке IPv6

Официальная документация по IPv6 от вашего интернет-провайдера: многие провайдеры предоставляют собственные руководства по настройке IPv6 на различных роутерах и устройствах.
YouTube-каналы и видеоуроки: на YouTube существует множество видеоуроков, которые объясняют, как настроить и использовать IPv6 на различных устройствах и операционных системах.

Форумы и сообщества, где можно задать вопросы о проблемах с IPv6

Форумы технической поддержки вашего интернет-провайдера: многие провайдеры имеют собственные форумы, где пользователи могут задавать вопросы и получать помощь по настройке и использованию IPv6.
Stack Overflow и Super User: эти сообщества специалистов и энтузиастов IT собирают вопросы и ответы на различные технические темы, включая проблемы с IPv6.
Reddit: на платформе Reddit существует множество тематических сообществ (сабреддитов), где можно задать вопросы и получить помощь по настройке и использованию IPv6.

Эти ресурсы и инструменты помогут вам разобраться в тонкостях настройки и использования IPv6 в вашей домашней сети и обеспечат дополнительную поддержку в случае возникновения проблем.

Заключение

Обобщение ключевых моментов статьи

В этой статье мы рассмотрели важность и преимущества использования IPv6 в домашних сетях, обозначили основные технические аспекты этого протокола, а также предоставили советы и инструкции по его настройке на роутере и устройствах. Мы также обсудили решения распространенных проблем с IPv6 и привели рекомендации по обеспечению безопасности при его использовании.

Хотя переход на IPv6 может показаться сложным и непонятным процессом, освоение нового протокола адресации может принести множество преимуществ для пользователей и интернет-сообщества в целом. Это важный шаг для обеспечения долгосрочной устойчивости и масштабируемости интернета. Не бойтесь новых технологий – вместо этого изучайте их и используйте для улучшения вашего онлайн-опыта.

Теперь, когда вы знакомы с основами IPv6, настало время применить полученные знания на практике. Начните с проверки вашего оборудования и поддержки со стороны провайдера, а затем перейдите к настройке IPv6 на вашем роутере и устройствах. В случае возникновения вопросов или проблем не стесняйтесь обращаться к предложенным ресурсам и сообществам – они помогут вам успешно освоить и использовать новый протокол IP-адресации.

Если вы столкнетесь с трудностями в настройке или использовании IPv6, помните, что наш компьютерный сервис всегда готов помочь вам. Наши высококвалифицированные IT-специалисты имеют опыт работы с IPv6 и могут предложить поддержку, обучение и консультации, чтобы помочь вам успешно внедрить и использовать новый протокол IP-адресации в вашей домашней сети. Обращайтесь к нам с любыми вопросами и проблемами, связанными с IPv6, и мы с радостью поможем вам разобраться и начать пользоваться всеми преимуществами данной технологии.

Остались вопросы — ответим онлайн

Заполняя любую форму на данном сайте, Вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности. Вся информация на этом сайте, включая цены, носит характер исключительно информационный и ни при каких обстоятельствах не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса РФ.

Сервис в Москве © Работаем с 2007-2020

Исследование влияния передачи трафика IPv6 на работоспособность сети MetroEthernet на основе имитационной модели Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Ромасевич Егор Павлович

В работе проведено исследование процесса потери пакетов в зависимости от размера MTU и объёма полезных данных при передаче самоподобного трафика в IPv6-сети масштаба города со смешанной архитектурой с помощью имитационной модели и выработаны рекомендации оператору по качественному предоставлению услуг при использовании в сети протокола IPv6 .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Исследование влияния передачи трафика IPv6 на работоспособность сети MetroEthernet на основе имитационной модели»

Волгоградский государственный университет, г.Волгоград, аспирант кафедры «Телекоммуникационных систем», егот^еу^ 2@ mail.ru

Исследование влияния передачи трафика IPv6 на работоспособность сети MetroEthernet на основе имитационной модели

Протокол сеть MetroEthernet, потеря пакетов,

В связи с динамичным ростом рынка «облачных» услуг, технологии предоставления которых предполагают удаленное и динамически меняющееся местоположение контента, связанного с миграцией виртуальных машин между ЦОД, важнейшее значение имеет непрерывное их качественное обеспечение при разумных финансовых затратах. В связи с этим актуальна задача не только кардинальной модернизации телекоммуникационной инфраструктуры, но и предварительной оценки её ключевых параметров, ответственных за качественное предоставление сервисов.

Это предполагает использование скоростных каналов связи и сетевого оборудования для обработки трафика различной природы с QoS, а также определенных архитектур телекоммуникационной инфраструктуры сети

Современной тенденцией развития телекоммуникационных сетей станет переход Интернет на протокол 1Р версии 6, очевидным преимуществом которого является увеличенное адресное пространство по сравнению с 1Ру4. Если у протокола 1Ру4 — 232 адресов, то у 1Ру6 — 2128 адресов. 1Ру6 содержит немало и функциональных улучшений, прежде всего в области маршрутизации. Адресация теперь имеет иерархическую структуру, что облегчает передачу пакетов по сети. Также на уровне 1Р больше нет подсчёта контрольных сумм, что позволяет маршрутизаторам

не разбивать пакеты, экономя время обработки. Появились также новые возможности QoS и многоадресное вещание, а IPSec стал обязательным. Максимальный размер пакетов у шестой версии протокола может достигать 4 Гб, что несомненно приведёт к изменениям принципов передачи данных в будущем [1].

В настоящее время крупные операторы переводят свои сети на протокол IPv6. Однако при этом нет чёткого понимания, какое влияние работу телекоммуникационных сетей и на качество предоставляемых услуг окажет миграция на новый сетевой протокол.

При анализе действующих телекоммуникационных систем, ввиду риска постановки масштабных экспериментов на сети, с помощью моделирования определяют границы работоспособности системы, выполняют имитацию экстремальных условий, которые могут возникнуть в процессе ее функционирования. Искусственное создание таких условий на действующей системе затруднено и может привести к катастрофическим последствиям, если система не справится со своими функциональными обязанностями. Целесообразность использования моделирования для действующей системы состоит также в том, что можно опытным путем проверить адекватность модели и оригинала и более точно определить те параметры телекоммуникационной системы и внешних воздействий на нее, которые служат исходными данными для моделирования. Это позволяет выявить ее резервы и прогнозировать ее работу. [2]

Поэтому целью данной работы является исследование влияния миграции на сетевой протокол IPv6 сети MetroEthernet на её работоспособность на основе построенной имитационной модели.

Современная сетевая инфраструктура позволяет передавать данные практически без потерь и искажений в каналах между устройствами. Этим также продиктовано увеличение минимального размера MTU канального уровня до 1280 байт, с которым работает шестая версия IP. Однако сейчас, в сетях MetroEthernet используется MTU размером приблизительно от 1400 до 1500, в зависимости от используемого туннелирования. Очевидно, что при увеличении количества передаваемых в одном пакете данных, транзитные устройства будут тратить меньше времени на обработку заголовков.

Имитационная модель — совокупность описания системы и внешних воздействий, алгоритмов функционирования системы или правил изменения состояния системы под влиянием внутренних и внешних возмущений. Эти алгоритмы и правила не дают возможности использования имеющихся математических методов аналитического и численного решения, но позволяют имитировать процесс функционирования системы и производить измерения интересующих характеристик. [2]

Основной задачей работы являлось изучение изменения потерь в

зависимости размера MTU при передаче трафика IPv6.

Исследование проводилось с помощью сетевого симулятора NS-3 -одного из самых динамично развивающихся продуктов в этой области. Для анализа результатов работы сетевого симулятора предназначен ряд инструментов. Симулятор NS-3 позволяет выбирать пользователю из нескольких видов трассировок. Первый вид трассировки даёт возможность производить анализ с помощью приложений-снифферов, таких, например, как Wireshark. Формат таких файлов трассировки называется PacketCapture и имеет расширение *.PCAP. К достоинствам такого формата можно отнести небольшой размер выходных данных, а также удобство фильтрации полученной информации, которую предлагают снифферы. Но есть также важный недостаток, из-за которого невозможно применение данного формата. PCAP создаёт информацию так, как если бы её снимали с сетевого устройства в режиме реального времени, и показывает лишь захваченные, то есть принятые, пакеты. Остаётся две неизвестных: количество потерянных пакетов и количество отправленных пакетов (так как количество отправляемых пакетов определяется в ходе моделирования с помощью вероятностного распределения).

Второй вид трассировки, который предлагает NS-3, является текстовым форматом ASCII. Формат представляет собой набор строк. Каждая строка представляет собой событие в модели. Первое значение в строке сообщает о том, что происходит с пакетом, далее следует время события, затем информация об узле и устройстве, которое создаёт событие в имитационной модели. После этого представлено содержимое пакета, а именно его заголовки, вложенные друг в друга, со всеми полями. Благодаря этому возможно легко анализировать пакеты, например, с помощью приложения обработки трассировок TraceMetrics, или таких инструментов фильтрации, какие есть, например, у MS Excel.

При всех преимуществах данного формата, использование известных приложений для обработки трассировочных файлов оказалось невозможным, ввиду их ограничения примерно до миллиона строк, тогда как выходные данные содержали 27-45 миллионов строк. Для решения данной проблемы была разработана программа подсчёта потерь. Данное приложение подсчитывает количество потерянных и полученных пакетов в сети, и автоматически приводит процент потерь как показано на рис. 1.

Также в данной программе реализована возможность указать номера узлов, которые необходимо исключить из подсчёта. Эта возможность необходима из-за особенностей трассировочных данных симулятора. Каждый пакет, проходя по сети, вызывает событие получения на каждом маршрутизирующем узле, через который проходит. Следовательно, количество «полученных пакетов» также будет выше реального, то есть в модели без потерь количество полученных пакетов будет в несколько раз больше, чем количество отправленных, что является абсурдом. Однако, и эти данные полезны, так как с их помощью можно дать приблизительную

оценку того, в какой части сети происходит большее количество потерь, не отслеживая каждый пакет в отдельности._

. отано 166380 строк -3862В пакетов отправлено в сети. ‘. ¡628 пакетов получено в сети. 0 пакетов потерян;- в сети. Процент потерь: О

Рис. 1 — Результат работы программы подсчёта потерь (экранная копия) Для исследования была создана имитационная модель. Структурная схема моделируемой сети показана на рис. 2. Модель имитирует работу сети примерно соответствующей мультисервисной сети одного из операторов города Волжского Волгоградской области. Сеть представляет собой топологию смешанного типа. Здесь представлена сложная звездообразная топология, а также кольцевая на уровне распределения.

Рис. 2. Топология моделируемой сети За основу были взяты значения характеристик, наиболее распространённые в сетях в настоящее время. В модели проводилась имитация устройств компании D-Link, ввиду массовости использования оборудования этого производителя в телекоммуникационных сетях

операторов России различного уровня.

Учитывалось также наличие самоподобия трафика в современных сетях. Было принято решение привести количество узлов к средним значениям реальной сети, имитируемой данной моделью. Таким образом, имитационная модель приобрела следующие характеристики: •на уровне ядра:

2.количество узлов: 1-2;

3.нисходящая скорость: 10 Гбит/с;

4.скорость по уровню: 40 Гбит/с;

5.имитируемая модель: DXS-3600-32S; •на уровне распределения:

7.количество узлов: 20;

8.нисходящая скорость: 1 Гбит/с;

9.скорость по уровню: 1 Гбит/с и 10 Гбит/с;

10.имитируемая модель: DGS-3620-xx; •на уровне доступа:

12.количество узлов: 400 (по 20 у каждого узла распределения);

13.скорость: 100 Мбит/с;

14.имитируемая модель: DES-3200-xx; •количество хостов: 4800 (по 12 у каждого узла доступа); •использование стека Интернет, интернет-протокола версии 6; •использование протокола ГОР для передачи данных; •масштабируемость;

•учёт самоподобия трафика;

•использование OnOff-генератора с распределением Вейбулла. Наиболее часто для моделирования фрактального трафика используется распределение Парето. Достоинством такого распределения является возможность определения фрактальности трафика по его параметрам. Недостатком является то, что оно имеет бесконечную дисперсию, что означает высокую изменчивость входного трафика. Это создает определенные трудности использования данного распределения при моделировании реальных процессов в телекоммуникационных системах. Наряду с распределением Парето, наиболее часто используется при моделировании фрактального трафика распределение Вейбулла, которое хорошо подходит, в частности, для моделирования процессов потери пакетов при переполнении буфера [3].

Распределение Вейбулла — это распределение с «тяжёлым хвостом», широко применяемое при моделировании сетевого трафика, с плотностью распределения вероятностей вида

и с функцией распределения

Генерировать значения для трассы с плотностью распределения вероятностей Вейбулла можно так же, как для экспоненциального распределения, используя инверсию функции распределения Вейбулла [4].

Исследование потерь пакетов в сети MetroEthernet

Модель была приведена в максимально возможное соответствие сети, которую имитирует. Количество узлов в модели превысило число 5000, время построения модели и моделирования передачи данных возросло. Было принято решение оставить два значения MTU: стандартное — 1500 байт, и большое — 4500 байт. Значения объёма полезной нагрузки: 1000 байт и 4000 байт.

Таким образом, были определены следующие условия моделирования:

• полезная нагрузка равна 1000 байт, MTU — 1500 байт;

• полезная нагрузка равна 4000 байт, MTU — 1500 байт;

• полезная нагрузка равна 4000 байт, MTU — 4500 байт.

Поставленные условия рассматривают три варианта событий.

Первый вариант, когда значения полезной нагрузки и MTU типичны

для нынешних сетей.

Второй вариант показывает ситуацию, при которой происходит фрагментация IP-пакета.

Третий вариант предполагает использование как пакетов, так и MTU большего размера, по сравнению со значениями в современных.

В ходе исследования был проведён ряд экспериментов при каждом условии. По каждому эксперименту был получен и обработан файл трассировки. Каждый трейс-файл несёт в себе информацию о 10 секундах модельного времени. Работа модели с меньшим количеством узлов в аниматоре NetAnim представлена на рис. 3.

■0 приложения переход Система |

л Ij О Ч>; ЕВ Пнд, з Фее, i

# Liraj 5 ‘ node si«: ioo% r if mac unicast only for wifi Background

Рис. 3 — Работа модели в визуализаторе NetAnim (экранная копия) В первом эксперименте трафик проходил в соседний сегмент через уровень ядра в одном случае и между коммутаторами распределения в

другом. Под сегментом подразумевается часть сети находящаяся за коммутатором распределения. Результаты представлены на рис. 4.

Как видно из графика на рис. 4 и значений, представленных на нём, каналы между узлами распределения являются узким местом сети, при том, что коммутатор ядра справляется с поступающей нагрузкой. Таким образом, при отказе коммутатора ядра, сеть становится неработоспособной. Далее пропускная способность каналов уровня распределения была увеличена с 1 Гбит/с до 10 Гбит/с. Результаты показаны на рис. 5.

■ Через ядро и По кольцу

МТи:4500 МТи:1500 №Ти:1500

байт, полезная байт, полезная байт, полезная

нагрузка:4000 нагрузка: 1000 на груз на: 4000

Рис. 4 — Потери при разных путях движения трафика

Ш 1 Гбит/с ■ 10 Гбит/с

МТи:4500 МТи:1500 №Ти:1500

байт, полез н-ая байт, полезная байт, полезная

нагрузка: 4000 нагрузка; 1000 нагрузка:4000

Рис. 5 — Потери при разной пропускной способности кольца распределения Из графика видно, что пропускной способности достаточно, чтобы

компенсировать сравнительно небольшой буфер пакетов, и без критических потерь передать трафик.

Для предотвращения возможного отказа ядра, о котором было упомянуто выше, а также для разгрузки коммутатора ядра, в модель был добавлен ещё один узел с теми же характеристиками, что и первый узел уровня ядра. Между собой два коммутатора объединялись каналами с пропускной способностью 40 Гбит/с, и имели маршруты в каждый сегмент сети через подключённые к ним коммутаторы распределения. В свою очередь, коммутаторы распределения имели маршрут по умолчанию только к одному из коммутаторов ядра, тем самым распределяя нагрузку пополам. Данные, полученные в результате эксперимента, представлены на рис. 6.

10 Гбш/с ■ Два ядра. 1 Гбш/с

MTU: 4500 MTU: 1500 MTU: 1500

байт, полезная байт, полезная байт, полезная

нагрузка: 4000 нагрузка: 1000 нагрузка: 4000

Рис. 6 — Потери при разных вариантах топологии ядра сети

Каждый узел в этом эксперименте генерировал трафик в двух направлениях: в соседний сегмент и в сегмент противоположный по кольцу распределения. Таким образом, проверялись как коммутатор ядра, так и коммутаторы распределения и каналы между ними. В случае пропускной способности канала кольца распределения в 1 Гбит/с потери, как и ожидалось, оставляют желать лучшего. Хороший результат показывает случай с каналом 10 Гбит/с. Интерес представляет случай, где используются два коммутатора уровня ядра, распределяя между собой нагрузку. Даже при том, что пропускная способность каналов кольца распределения составляла 1 Гбит/с, сеть справлялась с передачей проходящего через неё трафика с допустимыми потерями.

Следует вернуться к трём условиям моделирования, о которых говорилось выше. Как видно из графиков, в основном, наименьшие потери имел случай с MTU равным 1500 байт и полезной нагрузкой равной 1000 байт, а наибольшие — случай с MTU равным 1500 байт и полезной нагрузкой равной 4000 байт. Это объясняется тем, что современное оборудование хорошо адаптировано для передачи трафика с MTU до 1500 байт. Несмотря

на то, что оборудование поддерживает передачу пакетов большой длины, объём буфера пакетов недостаточно велик, чтобы вмещать необходимое количество продвигаемых пакетов. А наибольшие потери имеет случай, где происходит фрагментация, благодаря которой устройства тратят больше времени на обработку пакетов. Этот случай сегодня редок, так как фрагментация, как правило, происходит на транспортном уровне, и разбивать пакет в правильно настроенной сети на сетевом уровне нет необходимости.

Также была промоделирована ситуация, при которой трафик передавался «напротив» только по уровню распределения. Это может быть в том случае, если уровня ядра в сети нет, или, например, оно вышло из строя, и трафик начал передаваться по кольцу. Результаты данного эксперимента представлены на рис. 7.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

■ MTU: 4500 байт, полезная нагрузка: 4000 байт

■ MTU: 1500байт, полезная нагрузка: 1000байт

I MTU: 1500байт, полезная нагрузка: 4000байт

Рис. 7 — Потери пакетов при передаче по «кольцу»

Переход на IPv6 неизбежен и провайдерам доступа придётся модернизировать сеть под новый протокол. Также вероятно, что в скором будущем операторы смогут увеличить размер MTU для использования пакетов большой длины и тем самым сократить время на обработку заголовков сетевыми устройствами, тем более что функционал современного оборудования позволяет это сделать.

Подводя итог, на основании результатов данной работы можно сформулировать следующие практические рекомендации операторам:

1. Увеличение пропускной способности каналов распределения для ускорения продвижения «горизонтального» трафика;

2. Использование нескольких коммутаторов или маршрутизаторов на уровне ядра для распределения нагрузки, поступающей на этот уровень, и для повышения отказоустойчивости сети;

3. Увеличение пропускной способности каналов уровня ядра для перемещения больших объёмов трафика с необходимым качеством обслуживания;

4. Использование оборудования с возможно большим размером буфера пакетов;

5. Использование пакетов большой длины. Современное оборудование позволяет передавать пакеты большой длины, а растущий с каждым днём объём трафика делает целесообразным использования этого функционала.

Построенная имитационная модель масштабируема и позволяет проводить исследование телекоммуникационных сетей различного уровня и архитектуры.

Ввиду тенденции резкого роста доли мобильных приложений как источников трафика современных телекоммуникационных сетей, дальнейшим направлением работы является введение в модель функционала поддержки мобильных устройств, определения методики и исследования параметров телекоммуникационных сетей при различных режимах их эксплуатации на основе протокола IPv6.

1. Дериев И. IPv6, не дожидаясь провайдера. 28.07.2011. URL: http://www.ixbt.com/soft/ipv6.shtml;

2. Построение широкополосной телекоммуникационной сети пакетной коммутации с интеграцией услуг с учётом свойств сетевого трафика [Текст]: учеб. Пособие / П.В. Ромасевич; Гос. образоват. учреждение высш. проф. Образования «Волгогр. гос. ун-т», Каф.телекоммуникац. систем. — Волгоград :Изд-во ВолГУ, 2009. — 92 с.

3. Ю.И.Лосев, К.М.Руккас. Анализ моделей вероятности потери пакетов в буфере маршрутизатора с учетом фрактальности трафика // Вкник Харгавського нацюнального ушверситету, серiя «Математичне моделювання. 1нформацшш технологи. Автоматизоваш системи управлшня» — 2008, №833, с.163-169.

4. Фрактальные процессы в телекоммуникациях. Монография. / Под ред. О.И. Шелухина. -М.:Радиотехника, 2003. — 480 с.