Протокол ipv6

QoS

Приоритет пакетов маршрутизаторы определяют на основе первых шести бит поля Traffic Class. Первые три бита определяют класс трафика, оставшиеся биты определяют приоритет удаления. Чем больше значение приоритета, тем выше приоритет пакета.

Разработчики IPv6 рекомендуют использовать для определённых категорий приложений следующие коды класса трафика:

Автоконфигурированные адреса для протокола IPv6 для Windows Server 2008 и Windows Vista

По умолчанию для IPv6-протокола для Windows Server 2008 и Windows Vista автоматически настроены следующие адреса IPv6:

• Локальные адреса, использующие случайные производные интерфейсные идентификаторы, назначаются всем интерфейсам локальной сети (LAN).
• Если он включен в качестве префикса локального сайта в опции «Информация о префиксах» в рекламе маршрутизатора с установленным в 1 Автономным флагом, локальный адрес сайта, используя случайный идентификатор интерфейса, назначается интерфейсу LAN, который получил рекламу маршрутизатора.
• Если он включен в качестве глобального или уникального локального префикса в опцию «Информация о префиксах» в рекламе маршрутизатора с установленным значением 1 для автономного флага, глобальный или уникальный локальный адрес с использованием случайного производного постоянного идентификатора интерфейса назначается интерфейсу LAN, который получил рекламу маршрутизатора.
• Если он включен в качестве глобального или уникального локального префикса в опцию «Информация о префиксах» в рекламе маршрутизатора с установленным в 1 Автономным флагом, временному глобальному или уникальному локальному адресу с использованием временного идентификатора временного интерфейса назначается интерфейс LAN, который получил маршрутизатор Реклама. Это поведение по умолчанию для Windows Vista. Окно Server 2008 не создает временные адреса по умолчанию. Вы можете включить временные адреса с помощью интерфейса netsh ipv6, установленного для обеспечения конфиденциальности.
• Если флаг M установлен в 1 в принятом рекламном сообщении маршрутизатора, для IP-адреса с поддержкой протокола IPv6 на основе области DHCPv6 для подсети назначается интерфейс LAN, который получил сообщение ответа DHCPv6.
• Если общедоступные IPv4-адреса назначены на интерфейсы компьютера, и нет глобальных или уникальных локальных префиксов автоконфигурации, полученных в рекламных сообщениях маршрутизатора, соответствующие 6to4-адреса с использованием идентификаторов интерфейса 6to4 назначаются интерфейсу туннелирования 6to4. 6to4 описывается в RFC 3056.
• Для компьютеров под управлением Windows Vista для всех адресов IPv4, назначенных для интерфейсов компьютера, соответствующие локальные локальные адреса с использованием идентификаторов интерфейса внутрисайтового автоматического туннельного адресата (ISATAP) (::0:5EFE:w.x.y.z or ::200:5EFE:w.x.y.z) назначаются интерфейсу туннелирования ISATAP. ISATAP описан в RFC 4214.
• Если он включен как глобальный, уникальный локальный или локально-локальный префикс в информации о префиксах рекламы маршрутизатора, полученной на интерфейсе ISATAP, глобальном, уникальном локальном или локальном адресе сайта с использованием идентификатора интерфейса ISATAP, соответствующего IPv4 адрес, который является лучшим источником для доступа к маршрутизатору ISATAP, назначается интерфейсу ISATAP. Адрес петлевой петли (::1) присваивается псевдошуму Loopback 1.

Технология IPv6

Рис. 1. Трансляция протоколов

При разработке IPv6 была предусмотрена возможность плавного перехода к новой версии, когда довольно значительное время будут сосуществовать островки Интернета, работающие по протоколу IPv6, и остальная часть Интернета, работающая по протоколу IPv4. Существует несколько подходов к организации взаимодействия узлов, использующих разные стеки TCP/IP.

Трансляция протоколов. Трансляция протоколов реализуется шлюзами, которые устанавливаются на границах сетей, использующих разные версии протокола IP. Согласование двух версий протокола IP происходит путем преобразования пакетов IPv4 в IPv6, и наоборот. Процесс преобразования включает, в частности, отображение адресов сетей и узлов, различным образом трактуемых в этих протоколах. Для упрощения преобразования адресов между версиями разработчики IPv6 предлагают использовать специальный подтип IРv6-адреса — IРv6-совместимый IРv6-адрес, который в младших 4-х байтах переносит IРv6-адрес, а в старших 12 байтах содержит нули . Это позволяет получать IPv4-адрес из IPv6-адреса простым отбрасыванием старших байтов.

Для решения обратной задачи — передачи пакетов IPv4 через части Интернета, работающие по протоколу IРv6, — предназначен IРv6-отображенный IРv6-адрес. Этот тип адреса также содержит в 4-х младших байтах IРv6-адрес, в старших 10-ти байтах — нули, а в 5-м и 6-м байтах IРv6-адреса — единицы, которые показывают, что узел поддерживает только версию 4 протокола IP.

Рис. 2. Обратная транасляция

Мультиплексирование стеков протоколов. Мультиплексирование стеков протоколов означает установку на взаимодействующих хостах сети обеих версий протокола IP. Обе версии стека протоколов должны быть развернуты также на разделяющих эти хосты маршрутизаторах. В том случае, когда IPv6-xoct отправляет сообщение IРv6-хосту, он использует стек IPv6 если тот же хост взаимодействует с IPv4-xoctom — стек IPv4. Маршрутизатор с установленными на нем двумя стеками называется маршрутизатором IPv4/IPv6, он способен обрабатывать трафики разных версий независимо друг от друга.

Инкапсуляция, или туннелирование. Инкапсуляция — это еще один метод решения задачи согласования сетей, использующих разные версии протокола IP. Инкапсуляция может быть применена, когда две сети одной версии протокола, например IPv4, необходимо соединить через транзитную сеть, работающие по другой версии, например IPv6 (рис 3) При этом пакеты IPv4 помещаются в пограничных устройствах (на рисунке роль согласующих устройств исполняют маршрутизаторы) в пакеты IPv6 и переносятся через «туннель», проложенный в IPv6-ceть. Такой способ имеет недостаток заключающийся в том, что узлы IPv4-ceTeft не имеют возможности взаимодействовать с узлами транзитной IPv6-cera. Аналогичным образом метод туннелирования может использоваться для переноса пакетов IPv6 через сеть маршрутизаторов IPv4.

Рис. 3. Инкапсуляция

Переход от версии IPv4 к версии IPv6 только начинается. Сегодня уже существуют фрагменты Интернета, в которых маршрутизаторы поддерживают обе версии протокола. Эти фрагменты объединяются между собой через Интернет, образуя так называемую магистраль Вопе.

NAT64/DNS64

NAT64/DNS64 работают совместно, чтобы преобразовать трафик входящих подключений от узла IPv6 в трафик IPv4. DNS64 разрешает имя узла, работающего только по IPv4, в преобразованный адрес IPv6. NAT64 преобразует входящий трафик IPv6 в трафик IPv4 и выполняет обратное преобразование ответного трафика.
К чему приводит это изменение.

Подключаясь к серверу Direct Access, клиенты DirectAccess отправляют только трафик IPv6. С поддержкой NAT64/DNS64 на сервере DirectAccess на базе Windows Server 2012 клиенты DirectAccess отныне могут устанавливать связь с узлами интрасети, работающими только по IPv4.

[править] Тем временем

Никаких костылей надолго не хватит

3 февраля 2011 года IANA выдала последние семь (/8) блоков IPv4 региональным распределяющим организациям. Внезапно, как снег в конце декабря для ЖКХ, не правда ли? Это означает, что после того, как у региональных распределителей закончатся полученные ими пачки, новых адресов брать будет неоткуда. По оценкам, озвученным во время пресс-конференции, на это уйдёт около девяти месяцев. После этого начнётся уплотнение, отбор IP адресов у хомячков, костылестроение и прочие ужасы.

14 сентября 2012 года RIPE объявил, что IPv4 начали выдаваться из последнего блока /8. И выдаются только новым лирам, да и то жалкие /22 и только после алокации в IPv6. Что сразу резко увеличило число новых лиров, ибо юрлиц много, а чиcло IPv4 ограничено.

4 ноября 2012 года крупнейший Российский барыга IPv4 адресов — компания Лидертелеком, специализирующегося на раздаче PA сетей ленивым провайдерам, не желавшим морочиться с ВЭД и самостоятельным общением с RIPE, объявила о смене бизнес модели на нетрадиционную и повышении цен на IPv4 адреса для уже выданных сетей в 200 раз. Теперь один IPv4 стоит провайдеру 30 рублей в месяц. А учитывая навар, налог и резервы — тебе, анонимус, один такой ip адрес будет стоить 100 рублей в месяц. Вот вам и дешевые впски. Хотя, не пора ли покупать VPSки только на IPv6?

10 января 2013 года горячо любимый нищебродами продавец немецких бытовых тазиков под видом серверов — Hetzner — поднял цены на уже выданные IPv4 до 1 евро в месяц. А ведь некоторые понабирали в старые добрые времена бесплатные /23 на двадцатидевятиевровый как бы сервер.

Исследование Устойчивости Национальных Сегментов Интернета за 2019

Данное исследование объясняет, каким образом отказ одной автономной системы (AS) влияет на глобальную связность отдельного региона, особенно в том случае, когда речь идет о крупнейшем провайдере интернета (ISP) данной страны. Связность интернета на сетевом уровне обусловлена взаимодействием между автономными системами. По мере увеличения количества альтернативных маршрутов между AS возникает устойчивость к отказам и повышается стабильность интернета в данной стране. Однако некоторые пути становятся более важными, по сравнению с остальными, и наличие как можно большего числа альтернативных маршрутов в итоге является единственным способом обеспечить надежность системы (в смысле AS).
Глобальная связность любой AS, независимо от того, представляет ли она второстепенного поставщика интернета или международного гиганта с миллионами потребителей услуг, зависит от количества и качества его путей к Tier-1 провайдерам. Как правило, Tier-1 подразумевает международную компанию, предлагающую глобальную услугу IP-транзита и подключение к другим Tier-1 операторам. Тем не менее, внутри данного элитного клуба нет обязательства поддерживать такую связь. Только рынок может придать мотивацию таким компаниям безоговорочно соединяться друг с другом, обеспечивая высокое качество обслуживания. Достаточный ли это стимул? Мы ответим на этот вопрос ниже — в секции, посвященной связности IPv6.
Если провайдер интернета теряет связь хотя бы с одним из собственных Tier-1 соединений, он, вероятнее всего, окажется недоступен в некоторых частях Земли.

Измерение надежности интернета

Представьте, что AS испытывает значительную сетевую деградацию. Мы ищем ответ на следующий вопрос: «Какой процент AS в этом регионе может потерять связь с Tier-1 операторами, тем самым утратив глобальную доступность»?

Почему ip-адреса — новый биткоин телекома?

Все мы используем ip-адреса в повседневной жизни. Маршрутизаторы для подачи интернета, работа принтеров в офисе, функционирование smart-техники, системы умный дом — все это было бы невозможно без ip-адресов.
Однако что скрывается за понятием ip-адреса? Кто именно регистрирует и выдает их? Почему спрос на них продолжает расти в геометрической прогрессии и что произойдет, когда используют последнюю IPv4 (четвертую версию IP-протокола) — ответы на эти вопросы рассмотрим в нашей статье.

Что такое IP-адрес и кто имеет право его выдавать?

Іp-адрес (internet protocol address) — это уникальный набор цифр, который позволяет идентифицировать конкретное устройство или пользователя в сети. То есть, простыми словами, ip — это адрес проживания определенного пользователя или устройства в интернет-сети.
Право выделять и регистрировать ip-адреса в мире закреплено за некоммерческой организацией Regional Internet Registry (RIR). На сегодня существует 5 интернет-регистраторов, за каждым из которых закреплен определенный регион мира: RIPE NCC, APNIC, AFRINIС, LACNIC и ARIN.

[править] v6 и СО

Аргументы против сабжа

• ISP, поставляющим интернеты в дом конечных пользователей, придётся потратить сотни денег на обновление говёной исторической инфраструктуры (замена одного L3-коммутатора/маршрутизатора в ядре сети средних размеров ISP — легко и непринужденно выливается в 100+ килобаксов. А их там много. Хотя это не проблема — оборудование ISP и так обновляется ввиду перехода на более скоростные интерфейсы каждые лет 5).
• Сотни SOHO-оборудования под столом и на антресолях у пользователей не готовы к такому развитию событий. Их нужно будет или перепрошить, или выкинуть нахрен.
• Вконтактик, жежешечка и facebook, нужные процентам пользователей, можно смотреть из-под NAT-а — белый IP не нужен.
• Динамические адреса будут не нужны, прямая адресация каждого устройства — радость для гэбни и ZOG.
• Нам всем немного не до этого.

Аргументы за сабж

Крео сторонника IPv6, 2007 год. `whois POEM-RIPE55-SONG` выдаёт текст.

• Несколько лет после окончания выдачи новых IPv4 можно будет продержаться, городя NAT, продавая юзерам белые порты вместо белых IP. Можно раскулачить всякие Apple и Xerox, захапавшие в своё время большие (/8) куски адресного пространства и протянуть ещё немного. Можно напридумывать новых неведомых костылей. Однако пользоваться всем этим и, что хуже, администрировать всё это будет становиться всё сложнее и дороже. Иного выхода кроме v6 нет, так что быстро, решительно подгоняем свою инфраструктуру под новый протокол прямо сейчас.
• Адресов станет чуть менее чем дохрена. Прямая адресация всех устройств. Каждой кофеварке — по IP! Идеально для P2P сетей.
• IPv6 содержит всякие технические плюшки вроде кошерного мультикаста, встроенного шифрования в лице IPSEC, и замены ARP такой, что обычно можно обойтись без DHCP (Например, его реализует демон radvd в linux. С помощью его сообщений клиенты (любые, а не только под linux) не только определяются с IP адресами, но и могут получать адрес DNS серверов.)
• Фильтрация и анализ трафика с IPv6 серьезно затруднится (при фильтрации ipv4 списки IP чуть менее чем всей сети загружаются в память одного современного сервера, а с IPv6 такой номер не пройдет из-за многократного увеличения адресного пространства), что всяко на руку Анонимусу.
• Интернет заканчивается… АAAA! Мы все умрем!

А зачем нам IPv6?

В первой половине 2011 года Европейским отделением RIPE NCC был продан последний свободный блок из 16 миллионов уже привычных нам IP-адресов 4-й версии — подсеть 185.0.0.0/8. То есть фактически глобальный пуль IP-адресов стал равен 0. Чем это грозит рядовому пользователю?! Начать думаю стоит с того, что сейчас сетевой модуль — LAN, Wi-Fi или 3G — присутствует практически в каждом компьютере, ноутбуке, планшете и смартфоне, число сетевых устройств в мире увеличивается в геометрической прогрессии. Даже если учитывать что подавляющее большинство этих устройств выходят в сеть Интернет через абонентские устройства доступа — роутеры, модемы, оптические терминалы используя технологию NAT либо прокси-серверы, то всё равно такой рост сетевых устройств приведет к тому, что у провайдеров закончатся (а у некоторых уже закончились) свободные IP-адреса. Что делать провайдерам? А провайдеры начнут применять различные ухищрения типа PG-NAT (NAT на уровне провайдера) с выдачей абонентам серых IP-адресов из внутренней локальной сети и т.п. И чем дальше — тем больше абонентов будут сидеть за NAT провайдера. После этого у абонентов могут начаться проблемы со скоростью (особенно через torrent-сети а силу их особенностей), с онлайн-играми и т.п.
Как ни крути, выход один — переход на новый протокол IPv6. Конечно сразу одним махом перейти не получится при любом раскладе, но чем быстрее миграция начнется, тем быстрее проблема будет решаться, ведь по мере перехода будут освобождаться IPv4 адреса.
Казалось бы — всё это проблемы провайдеров, а рядовому пользователю в чем польза?
Конечно до конца ещё не известно в каком виде пользователю будет предоставляться IPv6 — в виде адреса или в виде целой подсети адресов (а подсетей в новом протоколе огромное количество). Но если будут предоставляться сразу подсети, то надобность в NAT’е на абонентских устройствах отпадет в принципе и пользователям не нужно будет в дальнейшем мучиться с пробросом портов на домашних роутерах — у всех компьютеров в домашней сети будут белые внешние адреса.
Второй значительных плюс — увеличение скорости в файлообменных сетях, особенно через Torrent. Правда поддержка IPv6 обязательна и со стороны файлообменных серверов и трекеров.
Третий значительные плюс — закрепление статически за пользователем определенной подсети адресов, которые не будут меняться динамически каждый раз при переподключении к провайдеру.

Современное положение

Большинство провайдеров очень не спешили с внедрением IPv6. Главная тому причина: на замену старого железа, которое его не поддерживает, нужно очень много денег. Один коммутатор третьего уровня стоит несколько сотен тысяч долларов. А еще нужно менять абонентские концентраторы, биллинг и еще много чего.
Поэтому возможностей получить IPv6 домой на данный момент (2011 год) практически нет. Только у некоторых в тестовом режиме (Comcast в США, например). А вот на точках обмена трафиком и в дата-центрах он обычно есть.

Сайтов и сервисов с поддержкой IPv6 тоже пока немного, но ситуация исправляется. Но пользователей p2p там уже достаточно много.
И все же переход на IPv6 неизбежен. К концу 2000-х ситуация с адресами стала критической, а в феврале 2011 года последние пять блоков /8 были выданы региональным регистраторам для раздачи пользователям. Когда их все раздадут, адресов IPv4 больше не останется.

Добавление шлюзов по-умолчанию

Чтобы настроить шлюз по-умолчанию, вы можете использовать команду и добавить маршрут по умолчанию (::/0) со следующим синтаксисом:

netsh interface ipv6 add route ::/0 InterfaceNameorIndex
IPv6Address] Length] MetricValue] 
no|yes|immortal] Time|infinite] Time|infinite]
active|persistent]

• prefix Префикс адреса IPv6 и длина префикса для маршрута по умолчанию. Для других маршрутов вы можете заменить ::/0 на AddressPrefix / PrefixLength.
• interface Имя интерфейса или интерфейса или индекс интерфейса.
• nexthop Если префикс предназначен для адресатов, которые не находятся в локальной ссылке, адрес IPv6 следующего шага соседнего маршрутизатора.
• siteprefixlength Если префикс предназначен для адресатов по локальной ссылке, вы можете указать длину префикса для префикса адреса, назначенного сайту, к которому принадлежит этот узел IPv6. metric Значение, определяющее предпочтение использования маршрута. Более низкие значения являются предпочтительными.
• publish. Как маршрутизатор IPv6, этот параметр указывает, будет ли префикс подсети, соответствующий маршруту, включенным в рекламные объявления маршрутизатора, и являются ли сроки жизни для префиксов бесконечными (бессмертная опция).
• validlifetime Время жизни, по которому маршрут действителен. Значения времени могут быть выражены в днях, часах, минутах и ​​секундах (например, 1d2h3m4s). Значение по умолчанию бесконечно.
• preferredlifetime Время жизни, по которому маршрут является предпочтительным. Значения времени могут быть выражены в днях, часах, минутах и ​​секундах. Значение по умолчанию бесконечно.
• store Как сохранить маршрут, активный (маршрут удален при перезапуске системы) или постоянный (маршрут остается после перезапуска), который является значением по умолчанию.

Например, чтобы добавить маршрут по умолчанию, который использует интерфейс с именем «Подключение по локальной сети» со адресом следующего перехода fe80::2aa:ff:fe9a:21b8, вы используете следующую команду:

netsh interface ipv6 add route ::/0 "Local Area Connection" fe80::2aa:ff:fe9a:21b8

Что такое IPv6

IPv6 (Интернет-протокол версии 6) также называемый IPng (Internet Protocol next generation – Интернет-протокол следующего поколения) – это обновлённая версия интернет-протокола (IP) созданная с учётом стандартов Инженерного Совета Интернета для замены текущей версии IPv4.

IPv6 является наследником IPv4, и был задуман как революционное обновление существующей доныне версии Интернет Протокола, и в настоящее время сосуществует с более старым IPv4. Новый IPv6 создан чтобы обеспечить интернету устойчивый и надёжный рост, касающийся как номера наличных хостов, так и общего количества передаваемого траффика, поддерживая 2^128 адресов – намного больше устаревшего протокола IPv4.

IPv6 часто называют «следующей генерацией» стандартов Интернета, который постоянно развивается с середины 1990х до сегодняшнего дня. Он был рождён как ответ на тревоги о том, что количество требуемых IP-адресов скоро превысит граничные возможности сети Интернет. После того, как мы узнали что это такое IPv6, рассмотрим дополнения существующие в ней.

Преимущества IPv6 по сравнению с IPv4

Вместе с увеличением количества возможных адресов, существуют и другие важные технологические изменения в IPv6 по сравнению с IPv4:

• Нет необходимости в NAT (трансляции сетевых адресов);
• Авто-конфигурация;
• Больше нет коллизий приватных адресов;
• Упрощённая, более эффективная, маршрутизация;
• Лучшая многоадресная маршрутизация;
• Более простой формат заголовка;
• Подтверждённое качество обслуживания (QoS), также называемое «маркировкой потока»;
• Встроенная аутентификация и поддержка конфиденциальности.

При этом, в IPv6 существуют несколько вариантов адресов:

• Unicast (одноадресные) – используется в сервисах персонального характера, направляется из одного, определённого, источника к одному IP-aдресу
• Anycast (групповые) – позволяет посылать данные ко всем абонентам определённой ip-сети;
• Multicast (многоадресные) – данные передаются для неограниченного количества абонентов.

Формат записи IPv6-адреса

Достаточно часто IP-адреса приходится читать и анализировать не только компьютерам и маршрутизаторам, но и людям. Если помнить о 128-битовой длине адреса в IPv6, то становится очевидным, что общепринятый формат записи IPv4-адресов в виде десятичных чисел, разделяемых точками, становится малопригодным (не говоря уже о бинарном формате записи). Достаточно взглянуть лишь на один пример такой записи 128-битового адреса:

104.230.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.255.255

Работать с таким форматом весьма неудобно, поэтому авторы IPv6 предложили более компактный шестнадцатеричный формат записи адреса с разделением двоеточиями. IPv6-адрес представляется в виде последовательности восьми групп 16-битовых чисел, записываемых в шестнадцатеричной системе счисления. При этом группы отделяются друг от друга двоеточиями. Если приведённый выше пример 128-битового адреса переписать в новом шестнадцатеричном формате, то получится следующий результат:

68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF

Возможно, и этот формат записи может показаться сложным. Но существуют два обстоятельства, которые позволяют существенно сократить длину записи IPv6-адреса. Во-первых, в стандарте IPv6 предлагается такая схема распределения адресов, при которой во многих адресах будут содержаться достаточно длинные последовательности нулей. Например:

FF05:0:0:0:0:0:0:B3

Во-вторых, при записи IPv6-адресов допускается так называемое «сжатие нулей», то есть, многократно повторяющуюся последовательность нулей можно заменить парой двоеточий. Таким образом, показанный выше адрес можно записать в виде:

FF05::B3

Единственное ограничение состоит в том, что в любом адресе «сжатие нулей» может применяться только один раз, то есть, только одну последовательность повторяющихся нулей можно заменить на спаренные двоеточия. Это ограничение введено для того, чтобы избежать неоднозначной интерпретации адреса.

Кроме того, разрешено включение в шестнадцатеричную форму записи суффиксов в более привычном IPv4-формате, то есть десятичных чисел, разделённых точками. Это будет особенно удобно в период перехода от IPv4 к IPv6. Например, с точки зрения протокола IPv6 следующая запись адреса является вполне корректной:

0:0:0:0:0:0:128.10.2.1

Более того, и к этому формату записи можно применить процедуру «сжатие нулей»:

::128.10.2.1

результат которой практически не будет отличаться от обычной записи IPv4-адреса.

Более подробную информацию о характеристиках протокола IPv6 можно получить из RFC 2460, а об IPv6-адресах – из RFC 4291.

Что дает IPv6?

Документы, определяющие новый интернет-протокол организация Internet Engineering Task Force выпустила еще в середине 90-х, а официальный запуск работы протокола IPv6 на постоянной основе состоялся 6 июня 2012 года. Многие компании начали переходить на него и раньше, например Google — с 2008 г.

Номер «6» протокол получил потому, что имя IPv5 зарезервировали за экспериментальным протоколом реального времени, который так и не вышел «в серию». Но и не пропал совсем — многие заложенные в нем концепции можно найти в протоколе MLPS.

Благодаря 128-битной схеме адресации, заложенной в IPv6, количество доступных в нем сетевых адресов составляет 2 в 128 степени. Столь обширное адресное пространство делает ненужным применение NAT (адресов хватит всем) и упрощает маршрутизацию данных. Например, маршрутизаторы больше не должны фрагментировать пакеты, появилась возможность пересылки больших пакетов, размером до 4 Гбайт. Из IP-заголовка исключена контрольная сумма и т. д., поэтому несмотря на больший по сравнению с IPv4 размер адреса IPv6 (16 байтов вместо 4), заголовок пакета удлинился всего лишь вдвое: с 20 до 40 байт.

Метки потоков

Введение в протоколе IPv6 поля «Метка потока» позволяет значительно упростить процедуру маршрутизации однородного потока пакетов. Поток — это последовательность пакетов, посылаемых отправителем определённому адресату. При этом предполагается, что все пакеты данного потока должны быть подвергнуты определённой обработке. Характер данной обработки задаётся дополнительными заголовками.

Допускается существование нескольких потоков между отправителем и получателем. Метка потока присваивается узлом-отправителем путём генерации псевдослучайного 20-битного числа. Все пакеты одного потока должны иметь одинаковые заголовки, обрабатываемые маршрутизатором.

При получении первого пакета с меткой потока маршрутизатор анализирует дополнительные заголовки, выполняет предписанные этими заголовками функции и запоминает результаты обработки (адрес следующего узла, опции заголовка переходов, перемещение адресов в заголовке маршрутизации и т. д.) в локальном кэше. Ключом для такой записи является комбинация адреса источника и метки потока. Последующие пакеты с той же комбинацией адреса источника и метки потока обрабатываются с учётом информации кэша без детального анализа всех полей заголовка.

Время жизни записи в кэше составляет не более 6 секунд, даже если пакеты этого потока продолжают поступать. При обнулении записи в кэше и получении следующего пакета потока пакет обрабатывается в обычном режиме, и для него происходит новое формирование записи в кэше. Следует отметить, что указанное время жизни потока может быть явно определено узлом отправителем с помощью протокола управления или опций заголовка переходов и может превышать 6 секунд.

Обеспечение безопасности в протоколе IPv6 осуществляется с использованием протокола IPsec, поддержка которого является обязательной для данной версии протокола.

Проверка доступности IPv6-адресов

Для начала можно проверить доступность по протоколу IPv6 собственного компьютера, то есть localhost. В IPv4-сетях для этой цели использовалась широко известная утилита ping. Выполнение аналогичной операции для IPv6-адресов обеспечивает утилита ping6 (см. листинг 2):

Листинг 2. Проверка доступности localhost по протоколу IPv6

$ ping6 -c3 ::1
PING ::1(::1) 56 data bytes
64 bytes from ::1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.024 ms
64 bytes from ::1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.031 ms
64 bytes from ::1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.032 ms

--- ::1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 1999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.024/0.029/0.032/0.003 ms

В листинге 2 указанный IPv6-адрес ::1 соответствует адресу localhost, то есть интерфейсу loopback (см. листинг 1 – интерфейс lo).

Факторы исчерпания адресов

Хотя основной причиной исчерпания адресного пространства IPv4 является недостаточная проектная мощность инфраструктуры Интернета, в которую не закладывался столь быстрый рост, ряд дополнительных факторов усугубляет эту проблему. Каждый из них связан со спросом на IP-адреса, который не был предусмотрен авторами оригинальной инфраструктуры сети.

Мобильные устройства

IPv4 стал стандартом де-факто в цифровой связи, а стоимость вложения дополнительной вычислительной мощности в портативные устройства упала. Поэтому мобильные телефоны стали полноценными интернет-хостами. Новые спецификации устройств 4G требуют использования адресации IPv6.

Постоянные соединения

На протяжении 1990-х годов доминирующим способом интернет-соединения являлся коммутируемый удалённый доступ при помощи телефонного модема. Быстрый рост основанных на dial-up сетей увеличил количество используемых адресов и пул присваиваемых IP-адресов был распределён между большим числом пользователей. В 2007 году процент использования широкополосного интернет-доступа начал превышать 50 % на многих рынках. В отличие от коммутируемого доступа, широкополосные соединения чаще всего постоянно активны, и сетевые устройства (маршрутизаторы, широкополосные модемы) редко выключаются. Это приводит к тому, что количество задействованных IP-адресов увеличивается.

Расширение Интернета

Существуют сотни миллионов домашних хозяйств в развитых странах мира. В 1990 году интернет-подключение имело только незначительное количество домохозяйств. Всего 15 лет спустя почти половина из них имеет постоянное широкополосное соединение. Большое количество новых пользователей интернета проживает в густонаселённых Китае и Индии, что ещё больше ускоряет исчерпание адресного пространства.

Неэффективное использование адресов

Организации, которые получили IP-адреса в 1980-х годах, часто имеют большее количество IP-адресов, чем им реально требуется, поскольку используемый изначально метод классовой адресации предопределяет недостаточно эффективное использование адресного пространства. Например, крупным компаниям или университетам были присвоены адресные блоки класса A, содержащие более 16 миллионов IPv4-адресов, так как предыдущая по размеру единица, блок класса B с 65 536 адресами, являлся слишком малым для предполагаемого количества используемых адресов.

Многие организации продолжают использовать публичные IP-адреса для устройств, не доступных вне локальной сети. С точки зрения глобального распределения адресного пространства это неэффективно в большинстве случаев.

Виртуализация

С расширением технических возможностей, мощности процессоров серверов и улучшения оборудования стало возможным одновременное использование нескольких операционных систем на одном компьютере. Каждая из таких систем требует публичного IP-адреса.

Общие положение IPv6

Похоже, что IPv6 в Linux уже вышел на рабочий уровень и обрел стабильность. Переход на новый протокол продлится долго, но в целом Linux уже готова к этому процессу. Как видно из настоящей статьи, IPv6 имеет ряд преимуществ перед IPv4, включая:

• расширенное адресное пространство, которое избавляет:
• от грозящей IPv4 нехватки адресов и необходимости NAT;
• простоту конфигурации IP-адресов без проверки состояния, благодаря которой не требуется настраивать отдельные хосты;
• простой способ перенумерования;
• упрощенный (по сравнению с IPv4) заголовок IP-пакетов;
• отсутствие фрагментации на маршрутизаторах (свойственной IPv4) — она производится только на хостах, использующих обнаружение PMTU.

Имеются, конечно, у IPv6 на Linux и некоторые недостатки, не упомянутые в настоящей статье. До сих пор, скажем, здесь не реализован LVS (Linux Virtual Server — виртуальный сервер Linux). Зато перевести приложения на IPv6 сравнительно просто. В целом же переход на IPv6 выглядит неизбежным, так как новый протокол дает по сравнению с IPv4 много серьезных преимуществ. Вот только этот процесс потребует времени, так что нам еще предстоит сталкиваться с сетями, где одни машины поддерживают исключительно IPv4, другие — только IPv6, третьи — оба эти протокола. Сегодня, к счастью, уже имеется масса технологий туннелирования, помогающая справляться с такими сетями. Так что даже несмотря на некоторые сложности переходного периода, протокол нового поколения IPv6 обязательно выйдет в сеть и в конце концов значительно улучшит ее.

Почему затягивается полный переход на IPv6?

Причина у этого банально проста: высокая стоимость. Чтобы обновить все серверы, маршрутизаторы и коммутаторы, которые всё это время работали лишь с IPv4, потребуется много времени и денег.

Также здесь нельзя не упомянуть и повсеместную практику провайдеров назначать пользователям динамический адрес, меняющийся при подключении к другой сети. В таком случае после отключения от интернета устройства освобождают адрес, в результате чего он становится доступен другим устройствам (по сути вы не владеете адресом, а лишь арендуете адрес).

Всё это в целом замедляет долгожданный и повсеместный переход с IPv4 на IPv6.
Но это не значит, что IPv6 плохо распространяется. Сегодня он применяется параллельно с IPv4. По данным Google, порядка 14 % его пользователей уже используют IPv6. А если верить заявлением американского провайдера Comcast, в 2018 году в США около половины пользователей уже перешли на IPv6.

IPv6

Количество 4,3 миллиарда — это очень большое число, но его недостаточно для удовлетворения растущих потребностей населения в подключенных к интернету устройствах, таких как ноутбуки, планшеты, смартфоны. Поэтому был создан протокол IPv6. Он использует адресное пространство размером 128 бит. Поэтому общее количество адресов будет 2 в 128 степени, а этого нам хватит на много десятилетий, а, возможно, и столетий.

Адрес, размером 128 бит отличается от адреса IPv4. Каждая группа разделяется двоеточием вместо точки и состоит из 16 бит, в виде четырех шестнадцатеричных цифр. Первые 64 бита содержат информацию о сетевом адресе, которая используется для маршрутизации, остальные 64 содержат подробную информацию о сетевом интерфейсе хоста. Теперь давайте рассмотрим в чем разница ipv4 и ipv6, и что лучше ipv6 или ipv4. После прочтения статьи, у вас больше не будут возникать такие вопросы.

Выводы

Помимо выше перечисленного протоколы ipv4 и ipv6 имеют и другие отличия. Например, протокол IPv6 поддерживает улучшенную многопоточную передачу, зато здесь не поддерживаются широковещательные пакеты. IPv6 построен на основе IPv4 с учетом всех его ошибок и недоработок. Но эти протоколы несовместимы друг с другом, поэтому все устройства должны поддерживать ipv4 и ipv6, пока весь интернет полностью не перейдет на последний.

Если вы задаетесь вопросом что лучше IPv6 или IPv4, то ответ предельно ясен. Но несмотря на то, что IPv6 существует уже больше 10-ти лет, его развертывание так и не набрало оборотов, даже учитывая то, что адресное пространство заканчивается. Возможно, это связанно с улучшением IPv4, появлением технологий NAT и CIDR. Но IPv6 медленно продвигается к замене IPv4.