IPv6

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 8.6.2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .
IPv6
Nimi Internet-protokollan versio 6
Taso ( OSI-mallin mukaan ) verkkoon
Perhe TCP/IP
Luotu vuonna 1996
Portti/ID Ei
Protokollan tarkoitus Osoitus
Erittely RFC 8200
Tärkeimmät toteutukset (asiakkaat) TCP/IP-pinon toteutukset Microsoft Windowsissa , Linuxissa ja BSD :ssä
Ydintoteutukset ( palvelimet ) TCP/IP-pinon toteutukset Windowsissa , Linuxissa ja BSD :ssä
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

IPv6 ( englanninkielinen  Internet Protocol version 6 ) on Internet- protokollan ( IP ) uusi versio, joka on suunniteltu ratkaisemaan ongelmat, joita edellinen versio ( IPv4 ) kohtasi käytettäessä sitä Internetissä useiden perustavanlaatuisten muutosten vuoksi. Protokollan on kehittänyt IETF . IPv6-osoite on 128 bittiä pitkä, toisin kuin IPv4-osoite, joka on 32 bittiä pitkä.

IPv6:n osuus verkkoliikenteestä oli vuoden 2012 lopussa noin 5 % [1] . Vuoden 2013 loppuun mennessä kasvun odotettiin olevan 3 % [2] . Googlen tammikuun 2020 tilastojen mukaan IPv6:n osuus verkkoliikenteestä oli noin 30 %. [3] Venäjällä teleoperaattoreiden kaupallinen käyttö on vähäistä ( enintään 4,5 % liikenteestä). Monien venäläisten verkkotunnusten rekisteröijien ja isännöintipalvelujen DNS -palvelimet käyttävät IPv6:ta.

Kun IPv4:n osoiteavaruus loppuu, kahta protokollapinoa - IPv6 ja IPv4 - käytetään rinnakkain ( eng.  dual stack ), jolloin IPv6-liikenteen osuus kasvaa asteittain IPv4:ään verrattuna. Tämä tilanne tulee mahdolliseksi, koska käytössä on valtava määrä laitteita, mukaan lukien vanhat laitteet, jotka eivät tue IPv6:ta ja vaativat erityistä muuntamista toimiakseen vain IPv6:ta käyttävien laitteiden kanssa.

Luontihistoria

1980-luvun lopulla ilmeni tarve kehittää tapoja säästää Internetin osoiteavaruutta. 1990-luvun alussa luokkattoman osoitteiden käyttöönotosta huolimatta kävi selväksi, että tämä ei riittänyt estämään osoitteiden ehtymistä ja että Internetin infrastruktuuriin tarvittiin lisämuutoksia. Vuoden 1992 alkuun mennessä oli ilmestynyt useita ehdotuksia, ja vuoden 1992 loppuun mennessä IETF julisti kilpailun työryhmille seuraavan sukupolven Internet-protokollan ( eng.  IP Next Generation  - IPng) luomiseksi. IETF hyväksyi IPng-mallin 25. heinäkuuta 1994 muodostamalla useita IPng-työryhmiä. Vuoteen 1996 mennessä oli julkaistu sarja RFC :itä, jotka määrittelivät Internet-protokollan version 6 alkaen RFC 1883 :sta .

IETF on määrittänyt uudelle protokollalle version 6, koska versio 5 oli aiemmin määritetty kokeelliselle video- ja äänisiirtoprotokollalle.

IPv4-osoitteiden loppuminen

Arviot IPv4 - osoitteiden loppumiseen kuluvasta ajasta vaihtelivat täysin 2000 - luvulla . Joten vuonna 2003 APNIC :n johtaja Paul Wilson ( eng.  Paul Wilson ) sanoi, että Internetin tuolloisen käyttöasteen perusteella vapaata osoitetilaa olisi riittävästi yhdestä kahdeksi vuosikymmeneksi. Syyskuussa 2005 Cisco Systems arvioi , että käytettävissä olevien osoitteiden joukko kestäisi 4–5 vuotta.

3. helmikuuta 2011 IANA jakoi viimeiset viisi /8 IPv4-lohkoa alueellisille Internet-rekisteröijille . Tässä vaiheessa odotettiin, että alueellisten Internet-rekisteröijien ( RIR ) ilmaisten osoitelohkojen kokonaistarjonta loppuisi kuuden kuukauden ( APNIC ) - viiden vuoden ( AfriNIC ) kuluessa [4] .

Syyskuusta 2015 alkaen kaikki alueelliset rekisterinpitäjät paitsi AfriNIC ovat ilmoittaneet, että heiltä on loppunut kaikki ilmaiset IPv4-osoitelohkot ja ne rajoittavat uusien osoitealueiden myöntämistä. ARIN ilmoitti ilmaisten IPv4-osoitteiden täydellisestä loppumisesta, ja muille rekisterinpitäjille tämän hetken ennustetaan alkavan vuodesta 2017 . IPv4-osoitteiden allokointi Euroopassa, Aasiassa ja Latinalaisessa Amerikassa (rekisteröijät APNIC , RIPE NCC ja LACNIC ) jatkuu lohkoissa /22 (kukin 1024 osoitetta) [5] [6]

Protokollatestaus

8. kesäkuuta 2011 vietettiin kansainvälistä IPv6-päivää,  tapahtuma, jossa testattiin maailmanlaajuisen Internet-yhteisön valmiutta siirtyä IPv4:stä IPv6:een. Tapahtumaan osallistuvat yritykset lisäsivät IPv6-tietueita sivustoilleen yhdeksi päiväksi. Testaus onnistui, kertynyt data analysoidaan ja otetaan huomioon protokollan myöhemmässä toteutuksessa ja suositusten laatimisessa.

Protokollan käyttöönotto

Käännös IPv6:lle aloitettiin Googlen sisällä vuodesta 2008 lähtien . IPv6-testauksen katsotaan onnistuneen [7] . 6. kesäkuuta 2012 IPv6 julkaistiin maailmanlaajuisesti [ 8] . Internet-palveluntarjoajat sallivat IPv6:n vähintään 1 %:lle käyttäjistä ( AT &T , Comcast , Free Telecom Internode KDDI , Time Warner Cable , ovat jo tilannut ) Verkkolaitteiden valmistajat sallivat IPv6:n oletusasetuksiksi reitittimissä (Cisco, D-Link ). Verkkoyritykset ottavat IPv6:n käyttöön pääsivustoillaan (Google, Facebook , Microsoft Bing , Yahoo ), ja jotkut ovat myös siirtämässä yritysten verkkoja IPv6:een. LTE -matkapuhelinverkkostandardin spesifikaatio määrittelee IPv6-protokollan pakollisen tuen.

Vertailu IPv4:ään

Joskus väitetään, että uusi protokolla voi tarjota jopa 5·10 28 osoitetta jokaiselle maapallon asukkaalle. Tällainen suuri osoiteavaruus otettiin käyttöön hierarkkisten osoitteiden vuoksi (tämä yksinkertaistaa reititystä). Kuitenkin lisääntynyt osoiteavaruus tekee NAT :sta tarpeettoman. Klassinen IPv6:n käyttö (/64-verkon yli tilaajaa kohti; käytetään vain unicast-osoitteita) tarjoaa mahdollisuuden käyttää yli 300 miljoonaa IP-osoitetta maapallon asukasta kohti.

IPv6:sta on poistettu reitittimien työtä vaikeuttavat ominaisuudet:

Huolimatta IPv6-osoitteen suuremmasta koosta verrattuna protokollan edelliseen versioon (16 tavua 4 sijasta), paketin otsikko oli vain kaksi kertaa pidempi: 20 - 40 tavua.

IPv6:n parannukset IPv4:ään verrattuna:

Kun verkkoliitäntä alustetaan, sille annetaan paikallinen IPv6-osoite, joka koostuu fe80::/10-etuliitteestä ja osoitteen alaosaan sijoitetusta liitännän tunnisteesta. Liitäntätunniste on usein 64-bittinen EUI-64 Extended Unique Identifier , joka liittyy usein MAC-osoitteeseen . Paikallinen osoite on voimassa vain linkkikerroksen verkkosegmentissä ja sitä käytetään ICMPv6 -tietopakettien vaihtamiseen .

Muiden osoitteiden määrittämiseksi isäntä voi pyytää verkon määritystietoja reitittimiltä lähettämällä ICMPv6 "Router Solicitation" -viestin reitittimien ryhmälähetysosoitteeseen . Tämän viestin vastaanottavat reitittimet vastaavat ICMPv6 "Router Advertisement" -viestillä, joka voi sisältää tietoa verkon etuliitteestä, yhdyskäytävän osoitteesta , rekursiivisista DNS - palvelinosoitteista [9] , MTU :sta ja monista muista parametreista. Yhdistämällä verkkoetuliite ja rajapintatunnus, solmu saa uuden osoitteen. Henkilötietojen suojaamiseksi rajapinnan tunniste voidaan korvata näennäissatunnaisella numerolla.

Hallinnollisen hallinnan lisäämiseksi voidaan käyttää DHCPv6 :ta , jolloin reitittimen järjestelmänvalvoja voi määrittää tietyn osoitteen isännälle.

Palveluntarjoajille voidaan käyttää asiakkaan etuliitteen delegointitoimintoa, jonka avulla asiakas voi yksinkertaisesti vaihtaa palveluntarjoajalta palveluntarjoajalta muuttamatta asetuksia.

Striimaa otsikot

"Stream Label" -kentän käyttöönotto IPv6-protokollassa mahdollistaa homogeenisen pakettivirran reitittämisen huomattavasti yksinkertaistamisen. Virta on pakettien sarja, jotka lähetetään lähettäjältä tiettyyn kohteeseen. Oletetaan, että tietyn virran kaikki paketit täytyy käsitellä tietyllä tavalla. Tämän käsittelyn luonne määritellään lisäotsikoilla.

Useita kulkuja sallitaan lähettäjän ja vastaanottajan välillä. Lähettävä solmu määrittää virrantunnisteen generoimalla näennäissatunnaisen 20-bittisen numeron. Kaikilla saman vuon paketeilla on oltava samat reitittimen käsittelemät otsikot .

Vastaanotettuaan ensimmäisen paketin, jossa on vuotunniste, reititin jäsentää lisäotsikot, suorittaa näiden otsikoiden määräämät toiminnot ja tallentaa käsittelytulokset (seuraava hypyn osoite, hyppyotsikon asetukset, osoitteiden uudelleensijoittaminen reititysotsikossa jne.) paikallisessa välimuistissa . Tällaisen merkinnän avain on lähdeosoitteen ja stream-tunnisteen yhdistelmä. Myöhemmät paketit, joissa on sama lähdeosoitteen ja vuotunnisteen yhdistelmä, käsitellään välimuistitietojen avulla ilman kaikkien otsikkokenttien yksityiskohtaista analysointia.

Välimuistimerkinnän käyttöikä on enintään 6 sekuntia, vaikka paketteja tästä virrasta saapuisi edelleen. Kun välimuistin merkintä nollataan ja seuraava stream-paketti vastaanotetaan, paketti käsitellään normaalitilassa ja sille muodostetaan uusi välimuistimerkintä. Alkuperäinen isäntä voi eksplisiittisesti määrittää määritetyn virran keston käyttämällä ohjausprotokollaa tai hyppyotsikkovaihtoehtoja, ja se voi olla yli 6 sekuntia.

IPv6-protokollan suojaus suoritetaan käyttämällä IPsec -protokollaa , jonka tuki on pakollinen tälle protokollaversiolle.

QoS

Reitittimet priorisoivat paketit Traffic Class - kentän kuuden ensimmäisen bitin perusteella . Ensimmäiset kolme bittiä määrittelevät liikenneluokan, loput bitit määrittävät poistoprioriteetin. Mitä korkeampi prioriteettiarvo, sitä korkeampi prioriteetti paketilla.

IPv6-kehittäjät suosittelevat seuraavien liikenneluokkakoodien käyttöä tietyissä sovellusluokissa:

Liikenneluokka Tarkoitus
0 Tuntematon liikenne
yksi Täytä liikenne (verkkouutiset)
2 Ei-välttämätön tietoliikenne (sähköposti)
3 Varata
neljä Tärkeä liikenne ( FTP , HTTP , NFS )
5 Varata
6 Interaktiivinen liikenne ( Telnet , X-terminal , SSH )
7 Liikenteen hallinta ( reititystiedot , SNMP )

Turvamekanismit

Toisin kuin SSL ja TLS , IPsec -protokollan avulla voit salata kaikki tiedot (mukaan lukien UDP ) ilman sovellusohjelmiston tukea .

IPv6-osoitteiden perusteet

IPv6-osoitteita on erilaisia: unicast ( Unicast ), monilähetys ( Anycast ) ja multicast ( Multicast ).

Unicast-osoitteet ovat kaikkien tiedossa. Tällaiseen osoitteeseen lähetetty paketti saavuttaa täsmälleen sitä osoitetta vastaavan rajapinnan.

Anycast-osoitteet eivät ole syntaktisesti erotettavissa Unicast-osoitteista, mutta ne koskevat ryhmää rajapintoja. Tällaiseen osoitteeseen tarkoitettu paketti menee lähimpään (reitittimen metriikan mukaan) käyttöliittymään. Anycast-osoitteita voivat käyttää vain reitittimet.

Multicast-osoitteet tunnistavat ryhmän rajapintoja. Tällaiseen osoitteeseen lähetetty paketti saavuttaa kaikki monilähetysryhmään liittyvät rajapinnat.

IPv4-lähetysosoitteet (yleensä xxx.xxx.xxx.255) ilmaistaan ​​IPv6-monilähetysosoitteina. Äärimmäiset IPv6-aliverkon osoitteet (esimerkiksi xxxx: xxxx: xxxx: xxxx:0:0:0:0 ja xxxx: xxxx: xxxx: xxxx: ffff: ffff: ffff: ffff /64-aliverkossa) ovat täydellisiä osoitteita ja voidaan käyttää vaihtokelpoisesti muiden kanssa.

Osoitteessa olevat numeroryhmät erotetaan kaksoispisteillä (esimerkiksi fe80:0:0:0:200:f8ff: fe21:67cf). Merkittämättömät etunollat ​​ryhmissä voidaan jättää pois. Suuri määrä nollaryhmiä voidaan ohittaa kaksoispisteellä (fe80::200:f8ff: fe21:67cf). Tällaisen passin on oltava ainoa osoite.

Unicast-osoitteiden tyypit

Vastaa julkisia IPv4-osoitteita. Ne voivat olla millä tahansa vapaalla alueella. Tällä hetkellä RIR :t allokoivat osoitelohkon 2000::/3 (2000:::sta 3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF) [10] .

Vastaa automaattisesti määritettyjä IPv4-osoitteita APIPA -protokollaa käyttäen. Alkaen FE80:stä:.

Käytetty:

  1. Lähdeosoitteena Router Solicitation(RS)- ja Router Advertisement(RA) -sanomille reitittimen etsimistä varten .
  2. Naapurin etsintään ( IPv4 -vastaava ARP ) .
  3. Seuraavan hypyn osoitteena reiteille .

RFC 4193 , vastaavat sisäisiä IP-osoitteita, jotka IPv4:ssä olivat 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 ja 192.168.0.0/16. Aloita numeroilla FCxx: ja FDxx:.

Multicast-osoitteiden tyypit

Multicast-osoitteita on kahta tyyppiä:

Pakettimuoto

Paketit koostuvat ohjaustiedoista, joita tarvitaan paketin toimittamiseen määränpäähänsä ja lähetettävästä hyötykuormasta. Ohjausinformaatio on jaettu yhteen kiinteään pääotsikkoon ja toiseen, joka sisältyy johonkin valinnaisista lisäotsikoista. Hyötykuorma on tyypillisesti datagrammi tai korkeamman siirtokerroksen protokollafragmentti , mutta se voi olla myös verkkokerroksen dataa (esim . ICMPv6 , OSPF ).

IPv6-paketit lähetetään yleensä käyttämällä linkkikerroksen protokollia, kuten Ethernetiä , joka kapseloi jokaisen paketin kehykseen . Mutta IPv6-paketti voidaan lähettää käyttämällä korkeamman tason tunnelointiprotokollaa , kuten 6to4 tai Teredo .

Merkintä

IPv6-osoitteet näytetään kahdeksana nelinumeroisena heksadesimaalilukuna (eli neljän merkin ryhminä), jotka on erotettu kaksoispisteellä. Osoiteesimerkki:

2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d

Jos kaksi tai useampi ryhmä peräkkäin on yhtä suuri kuin 0000, ne voidaan jättää pois ja korvata kaksoispisteellä (::). Merkittämättömät etunollat ​​ryhmissä voidaan jättää pois. Esimerkiksi 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:ae21:ad12 voidaan lyhentää muotoon 2001:db8::ae21:ad12 tai 0000:0000:0000:0000:0000:001 voidaan lyhentää1:0000:00 ::ae21:ad12:een. Kahta erotettua nollaryhmää ei voida pienentää epäselvyyden vuoksi.

On myös erityinen merkintä upotetun ja yhdistetyn IPv4:n ja IPv6:n kirjoittamista varten. Siinä kaksi viimeistä merkkiryhmää korvataan IPv4-osoitteella sen muodossa. Esimerkki:

::ffff:192.0.2.1

Kun käytät IPv6-osoitetta URL -osoitteessa , sinun on lisättävä osoite hakasulkeisiin:

http://[2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d]/

Jos sinun on määritettävä portti, se kirjoitetaan sulkeiden jälkeen:

http://[2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d]:8080/

Varatut IPv6-osoitteet [11] [12]

IPv6-osoite Etuliitteen pituus (bittiä) Kuvaus Huomautuksia
:: 128 — katso 0.0.0.0 IPv4 :ssä
::yksi 128 takaisinkytkentäosoite _ katso 127.0.0.0/8 IPv4 :ssä
::xx.xx.xx.xx 96 sulautettu IPv4 Alimmat 32 bittiä ovat IPv4 - osoite . Kutsutaan myös IPv4 - yhteensopivaksi IPv6-osoitteeksi . Vanhentunut eikä enää käytetty.
::ffff:​xx.xx.xx.xx 96 IPv4-osoite yhdistetty IPv6:een Alimmat 32 bittiä ovat muiden kuin IPv6-isäntien IPv4 -osoite.
64:ff9b:: 96 NAT64 Varattu pääsyä varten IPv6-aliverkosta julkiseen IPv4-verkkoon NAT64-käännösmekanismin kautta [13] [14]
2001:: 32 Teredo Varattu Teredo-tunneleille RFC 4380 :ssa
2001:db8:: 32 Dokumentointi Varattu RFC 3849 :n dokumentaatioesimerkeille
2002:: 16 6-4 Varattu 6-4 tunneleille RFC 3056 :ssa
fe80::-febf:: kymmenen link-local [15] [16] Analoginen 169.254.0.0/16 IPv4:ssä
fec0::-feff:: kymmenen paikallinen


Merkitty vanhentuneeksi RFC 3879 :ssä (samanlainen kuin sisäiset verkot 10.0.0.0/8; 172.16.0.0/12; 192.168.0.0/16)
fc00:: 7 Ainutlaatuinen paikallinen Unicast Korvattu Site-Local RFC 4193
ff00:: kahdeksan Multicast RFC 3513

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ IPv6: Vuoden 2012 raporttikortti arkistoitu 10. syyskuuta 2013 Wayback Machinessa 
  2. ↑ IPv6 vuonna 2013: Missä olemme nyt? - InternetNews. . www.internetnews.com. Käyttöpäivä: 14. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 4. marraskuuta 2018.
  3. ↑ IPv6 - Google  (englanti) . www.google.com. Haettu 3. marraskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 14. heinäkuuta 2020.
  4. ↑ Rekisterin sammumispäivät (downlink) . Haettu 2. heinäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 17. elokuuta 2011. 
  5. ↑ Geoff Huston. IPv4-osoitteen loppuminen APNIC:ssä  ( 12. elokuuta 2015). Käyttöpäivä: 12. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 21. tammikuuta 2016.
  6. ↑ IPv4-osoiteraportti  ( 12. joulukuuta 2015). Käyttöpäivä: 12. joulukuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 19. helmikuuta 2011.
  7. ↑ World IPv6 Launch Arkistoitu 3. maaliskuuta 2012 Wayback Machinessa  - IPv6:n julkaisu pysyvästi.
  8. ↑ Internetin maailmanlaajuinen uudelleenkäynnistys: IPv6-protokolla alkoi toimia pysyvästi. . Haettu 6. kesäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 9. kesäkuuta 2012.
  9. ↑ J. Jeong; Kipinä; L. Beloeil; S. Madanapalli (marraskuu 2010) IPv6 Router Advertisement Options for DNS Configuration Arkistoitu 31. toukokuuta 2014 Wayback Machinessa , IETF :ssä . RFC 6106 .
  10. ↑ IPv6 Global Unicast -osoitemääritykset . www.iana.org. Haettu 2. lokakuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 22. helmikuuta 2018.
  11. ↑ IPv6 Networks Arkistoitu 23. joulukuuta 2010 Wayback Machinessa  - FreeBSD Handbook
  12. ↑ Internet-protokollan versio 6 osoiteavaruus arkistoitu 20. toukokuuta 2018 Wayback Machinessa  - IANA
  13. ↑ Vain IPv6-asetus NAT64:n kanssa . Käyttöpäivä: 20. helmikuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 3. maaliskuuta 2016.
  14. ↑ RFC 6146 "Tilannellinen NAT64: verkko-osoitteiden ja protokollien käännös IPv6-asiakkailta IPv4-palvelimille"
  15. ↑ RFC 4291 - 2.5.6 Link-Local IPv6 Unicast-osoitteet . Haettu 14. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 7. maaliskuuta 2020.
  16. ↑ RFC 4862 - 5.3 Link-paikallisten osoitteiden luominen . Haettu 14. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 18. joulukuuta 2019.

Linkit

 
Main
Toteutus
Siirtyminen IPv4:stä IPv6:een
Liittyvät pöytäkirjat