Протоколы ipv4 и ipv6. в чем разница и что лучше?

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.

Пользователи Google перешагнули 25% рубеж по количеству IPv6-соединений

Позавчера, 13 октября 2018 года, состоялось достаточно знаменательное событие. Согласно , общее количество IPv6-соединений с серверами компании превысило 25%. Сейчас эта цифра составляет 25,04%. Учитывая массовость Google и присутствие компании на всех крупных рынках кроме Китая, эту статистику можно назвать «умеренно релевантной» и на ее основе утверждать, что мир постепенно движется к переходу на прокол IPv6 с IPv4, адресов которого уже серьезно не хватает. Карта распространенности IPv6-подключений
Самыми активными странами по использованию протокола IPv6 являются Бельгия (52,68%), Германия (39,14%), Греция (36,53%). С небольшим отставанием за этой тройкой идут США (34,23%), Индия (33,51%), Уругвай (32,45%) и Малайзия (28,89%). А вот очевидная для всех инноваторская Япония позади этих стран с показателем в ~26,72%. Еще можно выделить Канаду, Францию, Финляндию, Бразилию, Перу, Саудовскую Аравию и даже Эквадор. А вот на территориях за пределами Европы и обеих Америк дела обстоят значительно хуже. На территории СНГ IPv6 почти не используется (<1% соединений).

Использование IPv6

В феврале 2011 г., по данным , только менее 0,25% пользователей выходят в интернет с помощью IPv6.

Некоторые сайты, в том числе и , уже поддерживают IPv6, но на отдельном наборе Web-адресов. 8 июня 2011 г. Google включило поддержку IPv6 на своих главных адресах: www.google.com и www.youtube.com.

По данным Google’s IPv6 Statistics, 17 ноября 2012 года количество пользовательских действий на веб-сайтах в нативной среде IPv6 впервые в истории достигло 1 процента. На первый взгляд, эта цифра не впечатляет, но для такой обширной сети, как Интернет, где к 2016 году будет насчитываться 19 млрд активных фиксированных и мобильных сетевых соединений, даже один процент составляет внушительный показатель. Миллиарды приложений, устройств, маршрутизаторов и коммутаторов, составляющих Интернет, подключены между собой таким образом, что если на всем маршруте между пользователем и источником контента хотя бы одно устройство не поддерживает IPv6, вся система автоматически откатывается на IPv4. Это сделано для поддержки непрерывной работы Интернета в процессе перехода на новый протокол. В результате все преимущества сквозной передачи трафика по каналам IPv6 станут доступны лишь после того, как IPv6 станут поддерживать все без исключения звенья сетевой цепочки.

Чтобы лучше понять, как идет процесс модернизации каждого компонента, Cisco использует несколько важнейших индикаторов и статистику внедрения IPv6 в разных регионах. Все эти данные собираются интерактивным инструментом, работающим на сайте 6lab.cisco.com, где можно ознакомиться с ходом внедрения IPv6 с разных точек зрения. С помощью этого интерактивного инструмента вы можете `заглянуть` в любую страну, чтобы получить представление о том, как там идет процесс перехода на протокол IPv6. К примеру, наведя курсор на Соединенные Штаты Америки, вы увидите, что в этой стране 57 процентов сетей, выступающих как транзитные сети IPv4, уже поддерживают и IPv6. Вы также увидите, что, по оценке компании , численность американских пользователей, работающих с IPv6, на 1,93 процента превышает среднемировой уровень и что средний американец, работая в Интернете, 45 процентов времени проводит на сайтах, поддерживающих IPv6. Кроме того, на сайте 6lab.cisco.com вы можете познакомиться с методологией, использованной для составления рейтингов и определения процентных показателей.

В 2007 году, когда Google впервые опубликовал метрики IPv6, частота нативного использования IPv6 составляла всего 0,04 процента. За последние пять лет совместными усилиями наша отрасль увеличила этот показатель на 2 500 процентов, заодно увеличив количество пользователей Интернета на 1 млрд человек. Все это было достигнуто во многом благодаря таким событиям, как Всемирный день IPv6 в 2011 году и Всемирный день IPv6 в 2012 году. При планировании всемирного запуска IPv6 я имел честь работать с другими отраслевыми лидерами и «Обществом Интернета»1.

Сравнение с IPv4

Иногда утверждается, что новый протокол может обеспечить до 5·1028 адресов на каждого жителя Земли. Такое большое адресное пространство было введено ради иерархичности адресов (это упрощает маршрутизацию). Тем не менее, увеличенное пространство адресов сделает NAT необязательным. Классическое применение IPv6 (по сети /64 на абонента; используется только unicast-адресация) обеспечит возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли.

Из IPv6 убраны функции, усложняющие работу маршрутизаторов:

  • Маршрутизаторы больше не должны фрагментировать пакет, вместо этого пакет отбрасывается с ICMP-уведомлением о превышении MTU и указанием величины MTU следующего канала, в который этому пакету не удалось войти. В IPv4 размер MTU в ICMP-пакете не указывался и отправителю требовалось осуществлять подбор MTU техникой . Для лучшей работы протоколов, требовательных к потерям, минимальный MTU поднят до 1280 байт. Фрагментация поддерживается как опция (информация о фрагментации пакетов вынесена из основного заголовка в расширенные) и возможна только по инициативе передающей стороны.
  • Из IP-заголовка исключена контрольная сумма. С учётом того, что канальные (Ethernet) и транспортные (TCP и UDP) протоколы имеют свои контрольные суммы, ещё одна контрольная сумма на уровне IP воспринимается как излишняя. Кроме того, модификация поля hop limit (или TTL в IPv4) на каждом маршрутизаторе в IPv4 приводила к необходимости её постоянного перерасчёта.

Несмотря на больший по сравнению с предыдущей версией протокола размер адреса IPv6 (16 байтов вместо 4), заголовок пакета удлинился всего лишь вдвое: с 20 до 40 байт.

Улучшения IPv6 по сравнению с IPv4:

  • В сверхскоростных сетях возможна поддержка огромных пакетов (джамбограмм) — до 4 гигабайт;
  • Time to Live переименовано в Hop Limit;
  • Появились метки потоков и классы трафика;
  • Появилось многоадресное вещание.

Автоконфигурация (Stateless address autoconfiguration — SLAAC)

При инициализации сетевого интерфейса ему назначается локальный IPv6-адрес, состоящий из префикса fe80::/10 и идентификатора интерфейса, размещённого в младшей части адреса. В качестве идентификатора интерфейса часто используется 64-битный расширенный уникальный идентификатор , часто ассоциируемый с MAC-адресом. Локальный адрес действителен только в пределах сетевого сегмента канального уровня и используется для обмена информационными ICMPv6 пакетами.

Для настройки других адресов узел может запросить информацию о настройках сети у маршрутизаторов, отправив ICMPv6 сообщение «Router Solicitation» на групповой адрес маршрутизаторов. Маршрутизаторы, получившие это сообщение, отвечают ICMPv6 сообщением «Router Advertisement», в котором может содержаться информация о сетевом префиксе, адресе шлюза, адресах рекурсивных DNS серверов, MTU и множестве других параметров. Объединяя сетевой префикс и идентификатор интерфейса, узел получает новый адрес. Для защиты персональных данных идентификатор интерфейса может быть заменён на псевдослучайное число.

Для большего административного контроля может быть использован DHCPv6, позволяющий администратору маршрутизатора назначать узлу конкретный адрес.

Для провайдеров может использоваться функция делегирования префиксов клиенту, что позволяет клиенту просто переходить от провайдера к провайдеру, без изменения каких-либо настроек.

История создания

IETF назначила новому протоколу версию 6, так как версия 5 была ранее назначена экспериментальному протоколу, предназначенному для передачи видео и аудио.

Исчерпание IPv4-адресов

Основная статья: Исчерпание IPv4-адресов

Оценки времени полного исчерпания IPv4-адресов различались в 2000-х. Так, в 2003 году директор APNIC Пол Уилсон (англ. Paul Wilson) заявил, что, основываясь на темпах развёртывания сети Интернет того времени, свободного адресного пространства хватит на одно—два десятилетия. В сентябре 2005 года Cisco Systems предположила, что пула доступных адресов хватит на 4—5 лет.

3 февраля 2011 агентство IANA распределило последние 5 блоков /8 IPv4 региональным интернет-регистраторам.
На этот момент ожидалось, что общий запас свободных блоков адресов у региональных интернет-регистраторов (RIR) закончится в течение срока от полугода (APNIC) до пяти лет (AfriNIC).

По состоянию на сентябрь 2015 года, об исчерпании общего запаса свободных блоков IPv4-адресов и ограничениях на выдачу новых диапазонов адресов объявили все региональные регистраторы, кроме AfriNIC; ARIN объявил о полном исчерпании свободных IPv4-адресов, а для остальных регистраторов этот момент прогнозируется начиная с 2017 года. Выделение IPv4-адресов в Европе, Азии и Латинской Америке (регистраторы APNIC, RIPE NCC и LACNIC) продолжается блоками /22 (по 1024 адреса)

Тестирование протокола

8 июня 2011 года состоялся Международный день IPv6 — мероприятие по тестированию готовности мирового интернет-сообщества к переходу с IPv4 на IPv6, в рамках которого участвующие в акции компании добавили к своим сайтам IPv6-записи на один день. Тестирование прошло успешно, накопленные данные будут проанализированы и учтены при последующем внедрении протокола и для составления рекомендаций.

Внедрение протокола

Перевод на IPv6 начал осуществляться внутри с 2008 года.
Тестирование IPv6 признано успешным. 6 июня 2012 года состоялся Всемирный запуск IPv6. Интернет-провайдеры включат IPv6 как минимум для 1 % своих пользователей (уже подписались AT&T, Comcast, Free Telecom, Internode, KDDI, Time Warner Cable, XS4ALL). Производители сетевого оборудования активируют IPv6 в качестве настроек по умолчанию в маршрутизаторах (Cisco, D-Link). Веб-компании включат IPv6 на своих основных сайтах (Google, Facebook, Microsoft Bing, Yahoo), а некоторые переводят на IPv6 также корпоративные сети.
В спецификации стандарта мобильных сетей LTE указана обязательная поддержка протокола IPv6.

Куда делся протокол IPv5?

Первые 4 бита в заголовке IP-пакета указывают на тип этого пакета, то есть, практически, на версию протокола IP. В пакетах IPv4 в этом поле выставляется число «4» (в двоичном счислении – 0100), а в пакетах IPv6 – число «6» (0110). Версия IPv5 (0101), разработка которой началась еще в 1979 году, на практике превратилась в протокол потоковой передачи (Internet Stream Protocol), и несмотря на число «5» в заголовке, отличающее пакеты IPv5 от других типов IP-трафика, этот протокол никогда не рассматривался в качестве преемника IPv4. Таким образом, следующей после IPv4 версией IP-протокола стал протокол IPv6.

IPv6 в новом TCP/IP стеке Windows

Вступление

В этой, по большей части, чисто технической, статье я расскажу о реализации IPv6 в новом TCP/IP стеке Microsoft. Новый стек включен в ОС Windows начиная с Vista и Server 2003. Короткое введение рассказывает о том, что такое IPv6, а следующие три раздела — об отличиях нового стека от старого (особенно подробно — об отличиях, связанных с IPv6). Надеюсь, вас не напугает слишком строгое изложение.

IPv4

Протокол IP Version 4 (IPv4) не претерпевал сколь-либо серьезных изменений со времен опубликованного в 1981 году RFC 791. Благодаря удачному исходному дизайну, IPv4 выдержал сопутствовавшее росту обслуживаемому им сетей испытание на масштабируемость. IPv4 устойчив, прост в имплементации и взаимодействии.
Однако, к началу 90-х годов основанный на TCP/IP интернет начал расти колоссальными темпами. Уменьшение количества свободных IP-адресов происходило угрожающе быстро даже с учетом введения бесклассовой адресации. Стало очевидно, что требуется разработать способ избежать их дефицита в будущем. В 1992 году IETF опубликовала в виде RFC (RFC 1550) призыв к разработке и публикации прототипов протокола, названного «IP The Next Generation» (IPng).

Основы адресации IPv6

Основная статья: IPv6-адрес

Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast), групповые (Anycast) и многоадресные (Multicast).

Адреса типа Unicast хорошо всем известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности интерфейса, который этому адресу соответствует.

Адреса типа Anycast синтаксически неотличимы от адресов Unicast, но они адресуют группу интерфейсов. Пакет, направленный такому адресу, попадёт в ближайший (согласно метрике маршрутизатора) интерфейс. Адреса Anycast могут использоваться только маршрутизаторами.

Адреса типа Multicast идентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес, достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.

Широковещательные адреса IPv4 (обычно xxx.xxx.xxx.255) выражаются адресами многоадресного вещания IPv6. Крайние адреса подсети IPv6 (например, xxxx: xxxx: xxxx: xxxx:0:0:0:0 и xxxx: xxxx: xxxx: xxxx: ffff: ffff: ffff: ffff для подсети /64) являются полноправными адресами и могут использоваться наравне с остальными.

Группы цифр в адресе разделяются двоеточиями (например, fe80:0:0:0:200:f8ff: fe21:67cf). Незначащие старшие нули в группах могут быть опущены. Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff: fe21:67cf). Такой пропуск должен быть единственным в адресе.

Типы Unicast-адресов

Глобальные

Соответствуют публичным IPv4-адресам. Могут находиться в любом не занятом диапазоне. В настоящее время региональные интернет-регистраторы распределяют блок адресов 2000::/3 (с 2000:: по 3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF).

Link-Local

Соответствуют автосконфигурированным с помощью протокола APIPA IPv4 адресам. Начинаются с FE80:.

Используется:

  1. В качестве исходного адреса для Router Solicitation(RS) и Router Advertisement(RA) сообщений, для обнаружения маршрутизаторов.
  2. Для обнаружения соседей (эквивалент ARP для IPv4).
  3. Как next-hop-адрес для маршрутов.

Unique-Local

Типы Multicast-адресов

Адреса мультикаст бывают двух типов:

  • Назначенные (Assigned multicast) — специальные адреса, назначение которых предопределено. Это зарезервированные для определённых групп устройств мультикастовые адреса. Отправляемый на такой адрес пакет будет получен всеми устройствами, входящими в группу.
  • Запрошенные (Solicited multicast) — остальные адреса, которые устройства могут использовать для прикладных задач. Адрес этого типа автоматически появляется, когда на некотором интерфейсе появляется юникастовый адрес. Адрес формируется из сети FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104, оставшиеся 24 бита — такие же, как у настроенного юникастового адреса.

Технология IPv6

Протоколы ipv4 и ipv6. в чем разница и что лучше?
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.

Протоколы ipv4 и ipv6. в чем разница и что лучше?
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.

Протоколы ipv4 и ipv6. в чем разница и что лучше?
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.

Основы адресации IPv6

Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast), групповые (Anycast) и многоадресные (Multicast).

Адреса типа Unicast хорошо всем известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности интерфейса, который этому адресу соответствует.

Адреса типа Anycast синтаксически неотличимы от адресов Unicast, но они адресуют группу интерфейсов. Пакет, направленный такому адресу, попадёт в ближайший (согласно метрике маршрутизатора) интерфейс. Адреса Anycast могут использоваться только маршрутизаторами.

Адреса типа Multicast идентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес, достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.

Широковещательные адреса IPv4 (обычно xxx.xxx.xxx.255) выражаются адресами многоадресного вещания IPv6. Крайние адреса подсети IPv6 (например, xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:0:0:0:0 и xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:ffff:ffff:ffff:ffff для подсети /64) являются полноправными адресами и могут использоваться наравне с остальными.

Группы цифр в адресе разделяются двоеточиями (например, fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf). Незначащие старшие нули в группах могут быть опущены. Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff:fe21:67cf). Такой пропуск должен быть единственным в адресе.

Типы Unicast-адресов

Глобальные

Соответствуют публичным IPv4-адресам. Могут находиться в любом не занятом диапазоне. В настоящее время региональные интернет-регистраторы распределяют блок адресов 2000::/3 (с 2000:: по 3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF).

Link-Local

Соответствуют автосконфигурированным с помощью протокола APIPA IPv4 адресам. Начинаются с FE80:.
Используется:

  1. В качестве исходного адреса для Router Solicitation(RS) и Router Advertisement(RA) сообщений, для обнаружения маршрутизаторов.
  2. Для обнаружения соседей (эквивалент ARP для IPv4).
  3. Как next-hop-адрес для маршрутов.

Unique-Local

Типы Multicast-адресов

Адреса мультикаст бывают двух типов:

  • Назначенные (Assigned multicast) — специальные адреса, назначение которых предопределено. Это зарезервированные для определённых групп устройств мультикастовые адреса. Отправляемый на такой адрес пакет будет получен всеми устройствами, входящими в группу.
  • Запрошенные (Solicited multicast) — остальные адреса, которые устройства могут использовать для прикладных задач. Адрес этого типа автоматически появляется, когда на некотором интерфейсе появляется юникастовый адрес. Адрес формируется из сети FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104, оставшиеся 24 бита — такие же, как у настроенного юникастового адреса.

Отличия IPv4 и IPv6

Всем работникам IT сферы необходимо знать, чем отличается IPV6 от IPV4. Более новая версия протокола имеет только положительные отличия от 4-ой.

К ним стоит отнести следующее:

  • увеличенное адресное пространство;

автоматическое конфигурирование адресов;

широкополосное вещание;

ссылочные адреса локального типа;

джамбограммы;

улученная безопасность;

сетевая компактность;

упрощение работы сетевых маршрутизаторов.

Протоколы ipv4 и ipv6. в чем разница и что лучше?

В сети с v.6 адреса присваиваются в автоматическом режиме, без использования дополнительных сервисов, отсутствует необходимость вмешательства программиста. Возможно использование широкополосного вещания для одной подсети. В новой версии протокола используются джамбограммы. Они позволяют увеличить размер пакетов до 4 Гб. Для сравнения: в v.4 используются пакеты, максимальный размер которых всего 64 кБ.

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»?

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий