Что такое адрес IPv6?

Адрес IPv6 - это 128-битное буквенно-цифровое значение, которое идентифицирует конечное устройство в сети Интернет-протокола версии 6 (IPv6). IPv6 является преемником предыдущей инфраструктуры адресации, IPv4, которая имела ограничения, которые IPv6 был призван преодолеть. Примечательно, что в IPv6 значительно увеличено адресное пространство по сравнению с IPv4.

Интернет-протокол (IP) - это метод, с помощью которого данные передаются на различные компьютеры через Интернет. Каждый сетевой интерфейс, или компьютер, в Интернете имеет как минимум один IP-адрес, который используется для уникальной идентификации компьютера. Каждому устройству, которое подключается к Интернету, присваивается IP-адрес. Именно поэтому возникла проблема с количеством IP-адресов в IPv4, и именно поэтому Рабочая группа по разработке Интернета (IETF) определила новый стандарт IPv6.

Операционные системы (ОС), такие как Windows 10, macOS и Ubuntu, поддерживают IPv6. В настоящее время использование типов адресов является смешанным. Устройства, используемые сейчас, будут использовать либо IPv6, либо IPv4. Системы доменных имен (DNS) поддерживают IPv6 с 2008 года.

В течение некоторого времени существовала обеспокоенность тем, что схема адресации IPv4 исчерпывает потенциальные адреса. Формат IPv6 был создан для того, чтобы обеспечить возможность использования триллионов новых IP-адресов для подключения все большего количества вычислительных устройств и быстро растущего числа предметов со встроенными возможностями подключения, благодаря Интернету вещей (IoT). Количество потенциальных адресов IPv6, по расчетам, составляет более 340 недециллионов (или 340 триллионов триллионов триллионов триллионов). По словам доцента Музея компьютерной истории Дика Гертина, это число позволяет создать IPv6-адрес для каждого атома на поверхности нашей планеты, и его хватит еще более чем на 100 подобных планет.

Формат адреса IPv6

Если говорить точно, то адрес IPv6 имеет длину 128 бит и состоит из восьми групп, каждая из которых состоит из 16 бит. Каждая группа выражается в виде четырех шестнадцатеричных цифр, а группы разделяются двоеточиями.

Примером полного адреса IPv6 может быть:

Адрес IPv6 состоит из двух частей: сетевого компонента и компонента узла. Сетевой компонент - это первые 64 бита адреса, которые используются для маршрутизации. Компонент узла представляет собой последние 64 бита и используется для идентификации адреса интерфейса. Он получается из физического, или MAC-адреса, с помощью 64-битного расширенного уникального идентификатора (EUI-64), определенного Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).

Сетевой узел может быть разделен еще больше на блок из 48 бит и блок из 16 бит. Верхняя 48-битная секция используется для глобальных сетевых адресов. Нижняя 16-битная секция контролируется сетевыми администраторами и используется для подсетей внутренней сети.

Далее, пример адреса может быть сокращен, поскольку схема адресации допускает пропуск любого ведущего нуля, а также любых последовательностей, состоящих только из нулей. Сокращенная версия будет выглядеть следующим образом:

Конкретная схема адреса IPv6 может несколько отличаться в зависимости от его формата. Три основные части, из которых состоит адрес, - это префикс маршрутизации, идентификатор подсети и идентификатор интерфейса.

Префикс маршрутизации и идентификатор подсети представляют собой два основных уровня, на которых строится адрес - глобальный или специфический для конкретного сайта. Префикс маршрутизации - это количество битов, на которые можно разделить адрес - обычно это решается интернет-регистраторами и поставщиками интернет-услуг (ISP). Если вы посмотрите на адрес IPv6, то самый левый набор цифр - первые 48 бит - называется префиксом сайта. Идентификатор подсети - это следующие 16 бит. Идентификатор подсети определяет топологию сайта. Последние 64 бита называются идентификатором интерфейса, который может быть настроен автоматически или вручную.

Типы адресов IPv6

Существуют различные типы и форматы адресов IPv6, из которых следует отметить, что в IPv6 нет широковещательных адресов. Некоторые примеры форматов IPv6 включают:

• Глобальная одноадресная рассылка. Эти адреса доступны для маршрутизации в Интернете и начинаются с "2001:" в качестве префиксной группы. Глобальные одноадресные адреса являются эквивалентом публичных адресов IPv4.
• Одноадресный адрес. Используется для идентификации интерфейса отдельного узла.
• Anycast-адрес. Используется для идентификации группы интерфейсов на разных узлах.
• Многоадресный адрес. Адрес, используемый для определения многоадресной рассылки Многоадресная рассылка используется для отправки одного пакета нескольким адресатам одновременно.
• Локальные адреса каналов. Один из двух типов внутренних адресов, которые не маршрутизируются в Интернет. Локальные адреса используются внутри внутренней сети, назначаются самостоятельно и начинаются с "fe80:" в качестве префиксной группы.
• Уникальные локальные адреса. Это другой тип внутренних адресов, которые не маршрутизируются в Интернет. Уникальные локальные адреса эквивалентны адресам IPv4 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16.

Преимущества и недостатки адресов IPv6

Адреса IPv6 могут принести множество преимуществ, включая:

• Более эффективная маршрутизация благодаря меньшим таблицам маршрутизации и агрегации префиксов.
• Упрощенная обработка пакетов благодаря более оптимизированным заголовкам пакетов.
• Поддержка многоадресных потоков пакетов.
• Хосты могут генерировать свои собственные IP-адреса.
• Устраняется необходимость в трансляции сетевых адресов (NAT).
• Более простое внедрение таких услуг, как одноранговые сети (P2P), передача голоса по IP (VoIP) и более надежная безопасность.

IPv6 также по-прежнему использует те же два семейства протоколов маршрутизации - протокол внутреннего шлюза (IGP) и протокол внешнего шлюза (EGP).

IPv6 против IPv4: в чем различия?

Самым большим и заметным различием между IPv4 и IPv6 является увеличение количества адресов. Поскольку IPv4 - это 32-битный IP-адрес, а IPv6 - 128-битный IP-адрес, количество доступных IP-адресов резко возрастает.

Однако один из недостатков использования адреса IPv6 заключается в том, что IPv4 по-прежнему широко используется. Связь между машинами IPv4 и IPv6 невозможна напрямую, то есть адреса IPv4 не смогут увидеть страницу IPv6, и наоборот. Чтобы обойти это, требуется шлюзовое оборудование. Одним из таких методов является реализация двухстекового IP. В этом случае система доменных имен (DNS) может возвращать IP-адрес IPv4 или IPv6.

Переход с IPv4 на IPv6 также требует большого количества технических знаний, усилий и времени.

Другие различия между IPv4 и IPv6 включают:

• IPv6 основан на буквенно-цифровом методе адресации, в то время как IPv4 - только на цифровом.
• Двоичные биты IPv6 разделяются двоеточием, тогда как двоичные биты IPv4 разделяются точкой.
• IP-безопасность требуется в IPv6, в то время как в IPv4 она необязательна.
• IPv6 использует протокол IP-безопасности (IPSec), в то время как IPv4 полагается на приложения.
• Сети могут быть автоматически настроены с помощью IPv6, в то время как сети IPv4 должны быть настроены либо вручную, либо с помощью протокола динамической конфигурации хоста (DHCP).
• IPv6 имеет восемь полей заголовка длиной 40 символов; IPv4 имеет 20 полей заголовка длиной 8 символов.
• IPv6 не имеет полей контрольной суммы.
• Для сопоставления MAC-адресов IPv6 использует протокол NDP (Neighbor Discovery Protocol), а IPv4 - ARP (address resolution protocol).