Paaiškintas IPv4 ir IPv6 skirtumas

Internetas yra milijardų įrenginių, sujungtų vienas su kitu per skirtingus tinklus, rinkinys. Visi šie įrenginiai turi būti unikaliai identifikuojami, kad būtų lengviau bendrauti.

Tai daroma naudojant IP adresus. IP reiškia interneto protokolą. Kas yra interneto protokolas? 

Interneto protokolas reglamentuoja, kaip duomenys nukreipiami ir adresuojami internete. 

Viena iš interneto protokolo sudedamųjų dalių yra IP adresas. IP adresas yra unikalus dešimtainis arba šešioliktainis skaičius, priskirtas įrenginiui, prijungtam prie interneto. Visi interneto įrenginiai naudoja IP adresus, kad surastų ir prisijungtų vienas prie kito. 

Be IP adreso negalima bendrauti su įrenginiu internete. Štai kodėl IP adresai yra būtini. 

Šiandien naudojami du pagrindiniai IP adresų tipai: IPv4 ir IPv6. IPv4 yra dažniausiai naudojama, senesnė ir brandesnė versija, o IPv6 yra naujesnė ir geresnė versija.

Žinoma, galbūt pagalvojote: „Kodėl yra dvi versijos? ir dar svarbiau: „Kuo jie skiriasi? Mes atsakysime į abu šiuos klausimus, pradedant dabar.

Kas yra IPv4

IPv4 adresai yra 32 bitų dešimtainiai skaičiai. Šių adresų formatas susideda iš keturių skaičių segmentų, svyruojančių nuo 0 iki 255 ir atskirtų taškais. Pavyzdžiui:

192.168.1.1

Tai yra IPv4 adresas. 

Adresų erdvė, kuri yra unikalių IPv4 derinių, kuriuos galima sukurti, skaičius yra maždaug 4 mlrd. Deja, internete yra daugiau nei 4 milijardai įrenginių, nes daugėja išmaniųjų telefonų ir daiktų interneto įrenginių. 

Dėl to IPv4 adresų erdvė buvo visiškai išnaudota, o tai reiškia, kad naujiems įrenginiams negalima priskirti unikalaus IPv4 adreso. Taigi įrenginiai turi pakartotinai naudoti senesnius adresus, kai tik jie yra, ir pasikliauti netobulais sprendimais, tokiais kaip NAT. Šis reiškinys vadinamas IPv4 išnaudojimu.

Kas yra IPv6

IPv6 adresai yra dar vienas bandymas susidoroti su prisotinta IPv4 adresų erdve. Štai kodėl IPv6 adresą sudaro 128 bitų šešioliktainis skaičius.

IPv6 adresai susideda iš aštuonių segmentų, vadinamų oktetais, ir kiekvieno okteto šešioliktainė reikšmė gali svyruoti nuo 0000 iki FFFF. Kiekvienas segmentas atskiriamas kabliataškiu. Štai kaip atrodo įprastas IPv6 adresas.

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

IPv6 gali būti paslėpti visi oktetai, kuriuose yra tik nuliai, o visi nuliai, esantys okteto pradžioje, taip pat gali būti paslėpti. Taigi, aukščiau pateiktas pavyzdys taip pat gali atrodyti taip.

2001:db8:85a3:8a2e:370:7334

IPv6 adresų erdvė yra 300 Decilionų. Tai yra astronominis unikalių IP adresų skaičius. 

Kodėl buvo sukurtas IPv6?

IPv6 buvo sukurtas siekiant išspręsti ribotos adresų erdvės IPv4 problemą. Supraskime tai išsamiau.

IPv4 adresų erdvės dilema ir NAT

IPv4 išnaudota visa adresų erdvė. Organizacija, atsakinga už IP adresų priskyrimą įvairiems IPT (Ripe NCC), paskelbė, kad 2019 m. lapkritį IPv4 adresų erdvė buvo oficialiai išnaudota.

Siekiant kovoti su sparčiai trumpėjančia adresų erdve, buvo sukurta technika, vadinama NAT arba tinklo adresų vertimu. Ši technika leidžia keliems įrenginiams naudoti tą patį IP adresą.

NAT technika buvo sukurta dešimtajame dešimtmetyje, nes tada IPv4 išnaudojimas buvo savaime suprantama išvada.

NAT naudojimas taip pat sukūrė tai, ką dabar vadiname viešaisiais ir privačiais IP adresais. Privatus IP adresas priskiriamas vienam įrenginiui. Tačiau ji nėra bendrinama internete. Jis naudojamas tik vidiniame tinkle. Todėl daugelis įrenginių skirtinguose tinkluose gali turėti tą patį privatų IP adresą.

Viešasis IP adresas priskiriamas interneto prieigos taškui (jūsų namų maršruto parinktuvui arba WiFi įrenginiui). Visi įrenginiai, prijungti prie vieno prieigos taško, naudos savo viešąjį IP adresą, kad prisijungtų prie likusio interneto.

Prieigos taškas žino, kaip nukreipti srautą į tinkamą įrenginį, naudodamas savo MAC adresą. Jis gali sekti visas interneto išteklių užklausas ir iš kurio įrenginio jie kilo, todėl visas įeinantis srautas iš konkretaus interneto šaltinio automatiškai nukreipiamas į įrenginį, iš kurio jis kilo.

Norėdami patikrinti savo viešąjį IP adresą, galite naudoti internetinį įrankį. Tai įrankiai, kurie gali patikrinti ir pranešti apie jūsų viešąjį IP adresą. NAT konfigūracijoje naudojant tokius įrankius turėtų būti pateiktas tas pats IP adresas visiems įrenginiams.

Norėdami patikrinti savo privatų IP, komandų eilutėje arba terminale turite naudoti sistemos komandas, pvz., ipconfig. 

NAT problemos

Nors NAT yra sprendimas, jis yra gana ydingas. Toliau pateikiami kai kurie jo trūkumai, dėl kurių būtina pereiti prie IPv6.

• Sudėtinga konfigūracija: NAT nustatymas ir valdymas gali būti sudėtingas, ypač dideliems tinklams.
• Nutraukia tiesioginį bendravimą: NAT sutrikdo tiesioginį ryšį ir sukelia protokolo problemų (pvz., VoIP arba P2P programos).
• Performance Overhead: NAT prideda papildomo apdorojimo, kuris gali sulėtinti tinklo našumą.
• Problemos su kai kuriais protokolais: tokie protokolai kaip IPsec ir FTP reikalauja papildomų procedūrų ir pastangų, kad gerai veiktų su NAT.
• Riboti viešieji IP: bendrinimas vienu viešuoju IP tarp daugelio įrenginių gali apriboti vienalaikių jungčių skaičių.
• Sunku atsekti įrenginius: sunku atsekti, kuris vidinis įrenginys yra atsakingas už veiksmą, nes keli įrenginiai turi vieną viešą IP.
• P2P programos problemos: "Peer-to-peer" programoms dažnai sunku prisijungti dėl NAT apribojimų.
• Prieglobos paslaugų iššūkiai: NAT teikiamoms prieglobos paslaugoms reikia sudėtingų konfigūracijų, pvz., prievado persiuntimo.
• Nestiprus saugos sprendimas: NAT slepia vidinius IP, bet neteikia tikrų saugumo priemonių, tokių kaip šifravimas.

Kaip IPv6 išsprendžia šias problemas

Kaip jau minėjome, IPv6 adresų erdvė yra 300 Decilionų. Tai yra 33 nuliai po 300. Štai kaip tai atrodo.

300,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000

Tai didžiulė adresų erdvė. Tiesą sakant, tiek vietos pakanka, kad visiems įrenginiams Žemėje būtų suteiktas unikalus IP adresas ir liktų daug vietos. Tai reiškia, kad NAT taip pat nereikia. Taigi, naudodami IPv6, galime išvengti visų NAT naudojimo trūkumų.

Kuo skiriasi IPv4 ir IPv6

Dabar, kai žinome pagrindus apie IPv4 ir IPv6, pažiūrėkime į pagrindinius jų skirtumus.

Jau žinome apie tokius dalykus kaip formato ir adresų erdvės skirtumai, todėl jų nepaliksime. 

Antraštės sudėtingumas

Kaip ir visi kiti tinklo protokolai, interneto protokolas taip pat turi antraštes. Antraštės suteikia svarbios informacijos, reikalingos norint tvarkyti protokolo naudingąją apkrovą.

IPv4 antraštės dydis yra žymiai didesnis, o tai reiškia, kad maršrutizatoriai turi dirbti daugiau, kad apdorotų IPv4 paketus. Štai keletas svarbių IPv4 antraštės komponentų.

• Jame yra dvylika laukų
• Jame yra šaltinio ir paskirties adresai, kurių kiekvienas adresas yra 32 bitai
• Apibrėžia kiekvieno paketo gyvavimo laiką (TTL).
• Turi klaidos aptikimo antraštės kontrolinę sumą
• Yra įvairių galimybių pridėti funkcijoms, tačiau tai taip pat sukelia sudėtingumą.

Kita vertus, IPv6 turi daug paprastesnes antraštes.

• Jame yra tik aštuoni laukai.
• Nėra kontrolinės sumos lauko, nes klaidų tvarkymas perkeliamas į kitą OSI modelio sluoksnį.
• Nėra parinkčių lauko. Norint pridėti daugiau funkcijų, vietoj jų naudojamos plėtinių antraštės.
• Turi fiksuoto ilgio antraštes.

Apsaugos ypatybės

Dabar saugumas yra neatsiejama interneto dalis, tačiau iš pradžių saugumas buvo negalvotas. 

Pagal numatytuosius nustatymus IPv4 buvo nesaugus. IPsec vėliau buvo sukurtas IP paketams užšifruoti. Taigi IPv4 IPsec turi būti sukonfigūruotas rankiniu būdu.

Kita vertus, IPv6 turi integruotą šifravimą ir autentifikavimą, todėl pagal numatytuosius nustatymus yra saugesnis. 

Transliavimas ir daugialypės terpės transliavimas

IPv4 paketai transliuojami tinkle. Transliacija reiškia, kad signalas siunčiamas į visus tinklo įrenginius, neatsižvelgiant į tai, ar jis buvo skirtas jiems, ar ne. Įrenginiai, nesusiję su aptariamais paketais, juos ignoruoja, o kiti juos naudoja.

Transliavimas apkrauna tinklą, užtvindydamas jį nereikalingu srautu, todėl tai nėra geras sprendimas.

IPv6 packets, on the other hand, are multicast instead of broadcast. Multicast differs from broadcast in that it only transmits packets to certain devices instead of the whole network. It is a more efficient solution that reduces network congestion.

Fragmentacijos tvarkymas

Paketų suskaidymas reiškia paketo suskaidymą į kelis mažesnius paketus (t. y. fragmentus), siekiant užtikrinti, kad juos būtų galima perduoti į tinklo segmentą. 

Suskaidymas reikalingas, kai tinklo segmentai negali apdoroti didesnių nei tam tikro dydžio paketų. 

IPv4 suskaidymą tvarko maršrutizatoriai. Jie turi apdoroti susiskaidymą, dėl kurio atsiranda vėlavimų.

IPv6 atveju siuntėjas tvarko suskaidymą. Siuntėjas sukuria optimalaus dydžio paketus, todėl jų nereikia suskaidyti. Tai sumažina maršrutizatorių apdorojimą, todėl maršruto parinkimas yra efektyvesnis ir greitesnis.

Suderinamumas

IPv4 ir IPv6 nesuderinami vienas su kitu. Negalite siųsti IPv6 paketo per IPv4 tinklą ir atvirkščiai.

Tačiau kadangi IPv4 yra daug labiau paplitęs, IPv6 srautas turi veikti IPv4 tinkluose. 

Šiandien naudojami du sprendimai:

• Dual-Stack – įrenginiai vienu metu veikia ir IPv4, ir IPv6.
• Tuneliavimas – IPv6 srautas suvyniotas į IPv4 paketus, kurie siunčiami per IPv4 tinklą

IPv4 VS IPv6 apibendrinimas

Išvada

Štai čia yra IPv4 ir IPv6 skirtumai. IPv6 priėmimas tampa vis dažnesnis, todėl verta apie tai sužinoti. Pagrindinės IPv6 diegimo kliūtys yra išlaidos, susijusios su tinklo infrastruktūros atnaujinimu, kad būtų galima naudoti IPv6 funkcijas. Tačiau po kelerių metų tai nebebus problema, nes vyriausybės ir interneto paslaugų teikėjai stengiasi pakeisti seną infrastruktūrą. Tai užbaigia mūsų diskusiją apie IPv4 ir IPv6.