IPv4 Vs IPv6 - Wyjaśnienie Różnicy

Internet to zbiór miliardów urządzeń połączonych ze sobą za pośrednictwem różnych sieci. Wszystkie te urządzenia muszą być jednoznacznie identyfikowalne, aby ułatwić komunikację.

Odbywa się to za pośrednictwem adresów IP. IP oznacza protokół internetowy. Czym jest protokół internetowy?

Protokół internetowy reguluje sposób kierowania i adresowania danych w Internecie.

Jednym ze składników protokołu internetowego jest adres IP. Adres IP to unikalny numer dziesiętny lub szesnastkowy przypisany urządzeniu podłączonemu do Internetu. Wszystkie urządzenia w Internecie używają adresów IP, aby się ze sobą znajdować i łączyć.

Bez adresu IP nie można wchodzić w interakcję z urządzeniem w Internecie. Dlatego adresy IP są niezbędne.

Obecnie w użyciu są dwa główne typy adresów IP: IPv4 i IPv6. IPv4 jest najczęściej używaną, starszą i bardziej dojrzałą wersją, podczas gdy IPv6 jest nowszą i lepszą wersją.

Naturalnie, mogłeś pomyśleć: „Dlaczego istnieją dwie wersje?” i co ważniejsze: „Jakie są między nimi różnice?”. Odpowiemy na oba te pytania, zaczynając od teraz.

Czym jest IPv4

Adresy IPv4 to 32-bitowe liczby dziesiętne. Format tych adresów składa się z czterech segmentów liczb od 0 do 255, oddzielonych kropkami. Na przykład:

192.168.1.1

To jest adres IPv4.

Przestrzeń adresowa, czyli liczba unikalnych kombinacji, które można utworzyć, IPv4 wynosi około 4 miliardy. Niestety, w Internecie jest znacznie więcej niż 4 miliardy urządzeń ze względu na proliferację smartfonów i urządzeń IoT.

W rezultacie przestrzeń adresowa IPv4 została całkowicie wykorzystana, co oznacza, że ​​nowym urządzeniom nie można przypisać unikalnego adresu IPv4. Dlatego urządzenia muszą ponownie wykorzystywać starsze adresy, gdy tylko są dostępne, i polegać na niedoskonałych rozwiązaniach, takich jak NAT. Zjawisko to nazywa się wyczerpywaniem IPv4.

Czym jest IPv6

Adresy IPv6 to kolejna próba poradzenia sobie z nasyconą przestrzenią adresową IPv4. Dlatego adres IPv6 składa się ze 128-bitowej liczby szesnastkowej.

Adresy IPv6 składają się z ośmiu segmentów znanych jako oktety, a każdy oktet może mieć wartość szesnastkową z zakresu od 0000 do FFFF. Każdy segment jest oddzielony średnikiem. Oto jak wygląda typowy adres IPv6.

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

W IPv6 wszystkie oktety zawierające tylko zera mogą być ukryte, a wszystkie zera znajdujące się na początku oktetu również mogą być ukryte. Tak więc powyższy przykład może wyglądać również w ten sposób.

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

Przestrzeń adresowa IPv6 wynosi 300 decylionów. To astronomiczna liczba unikalnych adresów IP.

Dlaczego stworzono IPv6?

IPv6 stworzono, aby rozwiązać problem ograniczonej przestrzeni adresowej w IPv4. Zrozumiemy to bardziej szczegółowo.

Dylemat przestrzeni adresowej IPv4 i NAT

IPv4 ma całą wykorzystaną przestrzeń adresową. Organizacja odpowiedzialna za przydzielanie adresów IP różnym dostawcom usług internetowych (Ripe NCC) oświadczyła, że ​​w listopadzie 2019 przestrzeń adresowa IPv4 została oficjalnie wyczerpana. Aby poradzić sobie z szybko skracającą się przestrzenią adresową, stworzono technikę zwaną NAT lub translacją adresów sieciowych. Technika ta umożliwia wielu urządzeniom korzystanie z tego samego adresu IP.

Technika NAT została stworzona w latach 90., ponieważ wówczas wyczerpanie się IPv4 było już przesądzone. Użycie NAT stworzyło również to, co obecnie nazywamy publicznymi i prywatnymi adresami IP. Prywatny adres IP jest przypisywany do jednego urządzenia. Jednak nie jest on współdzielony w Internecie. Jest on używany tylko w obrębie sieci wewnętrznej. W związku z tym wiele urządzeń w różnych sieciach może mieć ten sam prywatny adres IP.

Publiczny adres IP jest przypisany do punktu dostępu do Internetu (domowego routera lub urządzenia WiFi). Wszystkie urządzenia podłączone do jednego punktu dostępu będą używać jego publicznego adresu IP, aby połączyć się z resztą Internetu.

Punkt dostępu wie, jak kierować ruch do właściwego urządzenia, używając swojego adresu MAC. Może śledzić wszystkie żądania dotyczące zasobów internetowych i urządzenia, z którego pochodzą, więc cały ruch przychodzący z określonego zasobu internetowego jest automatycznie przekierowywany do urządzenia, z którego pochodzi.

Możesz użyć internetowego narzędzia, aby sprawdzić swój publiczny adres IP. Są to narzędzia, które mogą sprawdzić i zgłosić Ci Twój publiczny adres IP. W konfiguracji NAT użycie takich narzędzi powinno zwrócić ten sam adres IP dla wszystkich urządzeń.

Aby sprawdzić swój prywatny adres IP, musisz użyć poleceń systemowych, takich jak ipconfig w wierszu poleceń lub terminalu.

Problemy z NAT

Chociaż NAT jest rozwiązaniem, jest dość wadliwy. Poniżej przedstawiono niektóre z jego niedociągnięć, które wymagają przejścia na IPv6

• Złożona konfiguracja: Konfigurowanie i zarządzanie NAT może być skomplikowane, szczególnie w przypadku dużych sieci.
• Przerywa bezpośrednią komunikację: NAT przerywa komunikację typu end-to-end, powodując problemy z protokołem (np. aplikacje VoIP lub P2P).
• Narzut wydajności: NAT dodaje dodatkowe przetwarzanie, które może spowolnić wydajność sieci.
• Problemy z niektórymi protokołami: Protokoły takie jak IPsec i FTP wymagają dodatkowych procedur i wysiłków, aby dobrze współpracować z NAT.
• Ograniczone publiczne adresy IP: Udostępnianie jednego publicznego adresu IP wielu urządzeniom może ograniczyć liczbę jednoczesnych połączeń.
• Trudne do śledzenia urządzenia: Trudno jest śledzić, które urządzenie wewnętrzne jest odpowiedzialne za działanie, ponieważ wiele urządzeń współdzieli jeden publiczny adres IP. IP.
• Problemy z aplikacjami P2P: Aplikacje peer-to-peer często mają problemy z połączeniem się z powodu ograniczeń NAT.
• Wyzwania w usługach hostingowych: Usługi hostingowe za NAT wymagają skomplikowanych konfiguracji, takich jak przekierowanie portów.
• Nie jest to silne rozwiązanie zabezpieczające: NAT ukrywa wewnętrzne adresy IP, ale nie zapewnia prawdziwych środków bezpieczeństwa, takich jak szyfrowanie.

Jak IPv6 rozwiązuje te problemy

Jak już wcześniej stwierdziliśmy, przestrzeń adresowa IPv6 wynosi 300 decylionów. To 33 zera po 300. Oto jak to wygląda.

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

To ogromna przestrzeń adresowa. W rzeczywistości jest to wystarczająca przestrzeń, aby zapewnić unikalny adres IP wszystkim urządzeniom na Ziemi i nadal mieć dużo miejsca. Oznacza to, że nie ma również potrzeby stosowania NAT. Dzięki IPv6 możemy uniknąć wszystkich wad korzystania z NAT.

Czym różnią się IPv4 i IPv6

Teraz, gdy znamy podstawy dotyczące IPv4 i IPv6, sprawdźmy ich główne różnice.

Wiemy już o takich rzeczach, jak różnica w formacie i przestrzeni adresowej, więc je pominiemy.

Złożoność nagłówka

Podobnie jak w przypadku wszystkich innych protokołów sieciowych, protokół internetowy również ma nagłówki. Nagłówki dostarczają kluczowych informacji wymaganych do obsługi ładunku protokołu.

W IPv4 rozmiar nagłówka jest znacznie większy, co oznacza, że ​​routery muszą ciężej pracować, aby przetwarzać pakiety IPv4. Oto niektóre ważne składniki nagłówka IPv4.

• Ma dwanaście pól
• Zawiera adresy źródłowe i docelowe, gdzie każdy adres ma 32 bity
• Definiuje czas życia (TTL) każdego pakietu
• Ma sumę kontrolną nagłówka do wykrywania błędów
• Ma różne opcje dodawania funkcji, ale to również powoduje większą złożoność.

Z drugiej strony IPv6 ma znacznie prostsze nagłówki.

• Ma tylko osiem pól.
• Brak pola sumy kontrolnej, ponieważ obsługa błędów jest zdegradowana do innej warstwy modelu OSI.
• Brak pola opcji. Aby dodać więcej funkcji, zamiast tego używane są nagłówki rozszerzeń.
• Ma nagłówki o stałej długości.

Funkcje bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo jest teraz integralną częścią Internetu, ale pierwotnie było kwestią drugorzędną.

Domyślnie IPv4 było niebezpieczne. IPsec został stworzony później, aby szyfrować pakiety IP. Tak więc w IPv4 IPsec musi być konfigurowany ręcznie.

Z drugiej strony IPv6 ma wbudowane szyfrowanie i uwierzytelnianie, więc domyślnie jest bezpieczniejszy.

Rozsyłanie i multiemisja

Pakiety IPv4 są rozsyłane w sieci. Rozsyłanie oznacza, że ​​sygnał jest wysyłany do wszystkich urządzeń w sieci, niezależnie od tego, czy był dla nich przeznaczony, czy nie. Urządzenia, które nie mają związku z omawianymi pakietami, ignorują je, podczas gdy inne ich używają.

Nadawanie przeciąża sieć, zalewając ją niepotrzebnym ruchem, więc nie jest to dobre rozwiązanie.

Z drugiej strony pakiety IPv6 są multicastowe, a nie rozgłaszane. Multicast różni się od rozgłaszania tym, że przesyła pakiety tylko do określonych urządzeń, a nie do całej sieci. Jest to bardziej wydajne rozwiązanie, które zmniejsza przeciążenie sieci.

Obsługa fragmentacji

Fragmentacja pakietów odnosi się do podziału pakietu na wiele mniejszych pakietów (tj. fragmenty), aby zapewnić, że mogą zostać przesłane do segmentu sieci.

Fragmentacja jest wymagana, gdy segmenty sieci nie są w stanie obsłużyć pakietów większych niż określony rozmiar.

W IPv4 fragmentacją zajmują się routery. Muszą one przetworzyć fragmentację, co powoduje opóźnienia.

W IPv6 fragmentacją zajmuje się nadawca. Nadawca tworzy pakiety o optymalnym rozmiarze, dzięki czemu nie muszą być fragmentowane. Zmniejsza to przetwarzanie, które muszą wykonać routery, dzięki czemu routing jest bardziej wydajny i szybszy.

Zgodność

IPv4 i IPv6 nie są ze sobą zgodne. Nie można wysłać pakietu IPv6 przez sieć IPv4 i odwrotnie.

Jednak ponieważ IPv4 jest znacznie bardziej rozpowszechnione, ruch IPv6 musi mieć sposób na działanie w sieciach IPv4.

Obecnie stosowane są dwa rozwiązania:

• Dual-Stack — urządzenia obsługujące jednocześnie IPv4 i IPv6.
• Tunelowanie — ruch IPv6 jest umieszczany w pakietach IPv4, które mają zostać wysłane przez sieć IPv4

Podsumowanie IPv4 VS IPv6

Wniosek

Oto różnice między IPv4 i IPv6. Przyjęcie IPv6 staje się coraz powszechniejsze, więc warto się o tym dowiedzieć. Głównymi przeszkodami w przyjęciu IPv6 są koszty związane z modernizacją infrastruktury sieciowej, aby umożliwić funkcjonalność IPv6. Jednak za kilka lat nie będzie to już problemem, ponieważ rządy i dostawcy usług internetowych pracują nad wymianą starej infrastruktury. To kończy naszą dyskusję na temat IPv4 i IPv6.