Нехватка адресного пространства IPV4. Переход на IPV6

Исчерпание IPv4 адресов - это уменьшение запаса нераспределенных IPv4 адресов. Проблему начали решать в конце 80-х годов, когда Интернет начал стремительно развиваться. Были созданы такие технологии как: бесклассовая адресация (Classless Inter-Domain Routing, CIDR), преобразование сетевых адресов (Network Address Translation, NAT). Но это всё лишь временное решение проблемы, поэтому одновременно с этим разрабатывали новую версию протокола IP - IPv6.

Недостатки IPv4

На протяжении многих лет протокол IPv4 периодически обновлялся для решения новых задач. Но, даже в результате изменений IPv4 по-прежнему имеет три основных недостатка:

• •    Нехватка IP-адресов. IPv4 не может предложить бесконечное количество уникальных публичных IP-адресов. Постоянное возрастающее число устройств, которые будут обладать своим адресом, а так же рост менее развитых регионов земли привели к увеличению использующихся IP-адресов.

• •    Нехватка сквозных соединений. Преобразование сетевых адресов (NAT) позволяет разным устройствам вместе использовать один публичный IPv4-адрес. Но из-за того что публичный IPv4-адрес используется совместно, адрес узла внутренней сети скрыт. Это может быть проблемой при использовании технологий, для которых требуются сквозные соединения.

• •    Расширение таблицы интернет-маршрутизации. Возрастающее число сетевых маршрутов приводит к увеличению значений в таблице маршрутизации. Эти маршруты IPv4 потребляют значительное количество памяти и ресурсов процессоров интернет-маршрутизаторов.

Переход Интернета на IPv6 - единственное настоящее и уже давно доступное решение проблемы исчерпания IP адресов. Несмотря на это, большинство Интернет-провайдеров, только рассматривают возможность этого перехода. Скорее всего, это связано с тем, что переход экономически дорог. Но уже сейчас протокол IPv6 добавлен по умолчанию в каждую операционную систему, включая Linux, Mac OS и Windows. Все мобильные операционные системы, такие как Windows Mobile, Google Android и Apple iOS также имею поддержку протокола 6 версии.

Особенности протокола IPv6

Расширение адресного пространства. Протокол IPv6 решает потенциальную проблему нехватки адресов благодаря расширению адреса до 128 битов. Однако это было сделано не только для расширения, но и для повышения эффективности работы сетей на основе этого протокола.

Основной задачей было изменение системы адресации и расширение ее функциональных возможностей. Вместо уже существующих двух уровней иерархии адреса в протоколе IPv6 предлагается использовать четыре уровня. За счет увеличения числа уровней иерархии в структуре адреса, новый протокол эффективно поддерживает технологию агрегации адресов (CIDR). Благодаря этой особенности, а также усовершенствованной системе групповой адресации и введению нового типа адресов, IPv6 позволяет уменьшить затраты ресурсов оборудования на маршрутизацию.

Отсутствие необходимости в использовании NAT. Из-за большого количества IPv6-адресов необходимость в технологии NAT отсутствует. Это позволяет устранить проблемы, связанные с преобразованием сетевых адресов, которые возникают при работе приложений с использованием сквозного подключения.

Изменение формата заголовков пакетов. Опыт практического применения протокола IPv4 показал неэффективность использования некоторых полей заголовка, а также выявил необходимость добавить поля, упрощающие идентификацию пакетов, которые требуют специальной обработки, поля, упрощающие реализацию процедур шифрования, и некоторые другие.

Реализовать это позволяет новая схема организации «вложенных заголовков», обеспечивающая разделение заголовков на основной и дополнительный. Основной заголовок содержит необходимый минимум информации, а дополнительный, может совсем отсутствовать. Такой подход открывает большие возможности для расширения протокола путем определения новых опциональных заголовков, делая протокол открытым.

Новый протокол обнаружения соседей. Протокол ICMPv6 имеет новые типы сообщений. ICMPv6 используется вместо ARP для разрешения адресов уровня 2 на уровень 3. NDP также используется маршрутизаторами IPv6 для отправки сообщений, предлагающих, как устройство может динамически получать свою информацию адресации IPv6.

Снижение нагрузки на маршрутизаторы. При переходе к протоколу IPv6 можно уменьшить расходы на реализацию функций, а маршрутизаторы можно оптимизировать для выполнения их основной функции. Это становится возможным благодаря некоторым особеностям:

Дополнительные заголовки обрабатываются только конечными узлами и краевыми маршрутизаторам.

Агрегация адресов ведет к уменьшению размеров    таблиц маршрутизации.

В качестве адреса в локальной сети можно использовать МАС-адрес интерфейса, благодаря чему нет необходимости применять протокол ARP.

Совместное использование протоколов IPv4 и IPv6

Точной даты для перехода на протокол IPv6 нет. В ближайшем будущем протоколы IPv4 и IPv6 будут существовать совместно. Специалисты IETF создали различные протоколы и инструменты, которые позволяют сетевым администраторам постепенно переводить свои сети на протокол IPv6. Методы перехода можно разделить на 3 категории:

• •     Двойной стек позволяет протоколам IPv4 и IPv6 сосуществовать

в одном и том же сегменте сети. Устройства с двойным стеком одновременно работают с протокольными стеками IPv4 и IPv6.

• •     Туннелирование - это способ передачи пакета IPv6 через IPv4-

• сеть. IPv6-пакет инкапсулируется внутри IPv4-пакета, как и другие типы данных.

• •     Преобразование сетевых адресов     NAT64 позволяет

устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с устройствами под управлением IPv4 с помощью метода преобразования, похожего на метод преобразования NAT для IPv4. IPv6-пакет преобразовывается в пакет IPv4-пакет и наоборот.

Туннелирование и преобразование используются только при необходимости. Конечная цель - это естественный обмен данными в формате IPv6 между источником и назначением.