Для чего введена адресация ipv6
Что такое IPv6? Зачем он нужен и сравнение с IPv4-адресом
Опубликовано admin в 12 июля, 2020 12 июля, 2020
IPV6 — это 6-я версия интернет-протокола, которая используется на уровне IP пакета протоколов TCP / IP для идентификации каждого устройства, подключенного к Интернету. Обеспечивает больше функций, чем IPV4.
IPv6 является уникальным и универсальным. Длина 128 бит или 16 байт, имеющая адресное пространство 2 ^ 128. Использует четыре нотации для отображения, десятичную запись с точками, шестнадцатеричное представление с двоеточием, смешанное представление. Может быть: одноадресным, произвольным или многоадресным.
Для чего нужен IPv6
Бурный рост технологий и модернизация различных конфигураций мобильных устройств, компьютеров, планшетов, беспроводных портативных устройств привели к увеличению потребности в распределении адресов. IPv6 предназначен для замены широко используемого IPv4, который считался основой современного Интернета. IPv6 разработан для преодоления исчерпания IPv4. Перед подробным объяснением потребностей IPv6, давайте посмотрим на IPv4 и его недостатки.
IPv4 и его недостатки
IPv4 является четвертой версией разработки интернет-протокола. Он выступает в качестве одного из основных протоколов основанных на стандартах межсетевого взаимодействия в Интернете и сетях с коммутацией пакетов. Поддерживает 32-битную адресацию и по-прежнему обрабатывает интернет-трафик.
IPv4 ограничивает адресное пространство до 2 ^ 32, а также резервирует блоки для частных сетей и многоадресных адресов. В основном адреса записываются в виде четырех октетов в десятичных числах, разделенных точками. Это также выражается в шестнадцатеричном формате с точками. Его можно разделить на две части: идентификатор сети и идентификатор хоста.
Сетевой идентификатор содержит наиболее значимый октет, а хост — остальную часть. Чтобы преодолеть этот предел, создаются сетевые классы. Используются пять классов.
Адреса специального назначения содержат диапазон с количеством адресов в разных областях. И он будет ограничен для общего использования.
В основном используется в частных сетях для предоставления адресного пространства и для многоадресного трафика.
IPv4 исчерпан из-за четырех основных причин
Из-за исчерпания адресов интернет-протокол 4 поколения превратился в угрозу. Но помог выявить и преодолеть ее с помощью нескольких методологий, таких как: бесклассовая междоменная маршрутизация, трансляция сетевых адресов и политики, и др., которые были созданы для строгого распределения.
Эти технологии помогли решить проблему в течение некоторого времени. Применяя изменения в инфраструктуре распределения и маршрутизации Интернета. Основное истощение в IPv4 вызвало недостаточную пропускную способность в первоначальном дизайне интернет-инфраструктуры. Каждая из проблем увеличила спрос на ограниченное предложение адресов следующим образом:
Это были основные причины, по которым началось исчерпание адреса и началось постепенный переход на IPv6 с требованием изменений в интернет-инфраструктуре.
Пакеты IPv6 и его использование
Чтобы преодолеть инфраструктуру межсетевого взаимодействия IPv4, IPv6 был построен с расширенными октетами (до 40 октетов) и предоставил возможность расширить протокол в будущем, не затрагивая структуру базовых пакетов. Он ввел «Jumbograms», что означает, что пакет может обрабатывать ограничение 2 ^ 32. Jumbograms улучшают производительность по каналам с высоким MTU и полезную нагрузку.
IPv6 содержит 128 битов, а его размер в адресном пространстве достаточно велик для будущего использования. Идентификатор в подсети является уникальным для хоста, подключенного к сети. Он разделен на 8 групп по 16 бит в каждой. Каждая группа разделяется двоеточием в шестнадцатеричном формате.
Преимущества
Ниже приведены пункты, объясняющие преимущества IPv6:
Разработка IPv6
Ниже приведено объяснение, кто разработал IPv6:
Вывод — что такое IPv6?
Результаты и включение в IPv4 показывают, что ядро IPv6 хорошо поддерживается и доказано своей совместимостью. Оно внедряется в последних поколениях маршрутизаторов и ОС. Таким образом, он расширяется инфраструктурой для поддержки полного перехода на современный интернет-протокол.
Протокол IPv6: что это такое и как он работает
Протокол сетевого взаимодействия TCP/IPv4 используется для передачи зашифрованных данных в сети интернет и локальных подсетях уже более тридцати лет. На его основании создается и поддерживается уникальная адресация сетевого оборудования (узлов). Еще в начале 90-х годов прошлого века был определен основной недостаток данного протокола – ограничение по количеству возможных ip-адресов, которое не может превысить 4,23 миллиарда. В результате была разработана новая система протоколирования сетевого взаимодействия – интернет-протокол IPv6 (Internet Protocol version 6). Однако массовый переход на более прогрессивную технологию обусловлен некоторыми сложностями. Хотя, например, в Соединенных Штатах уже более половины пользователей применяют именно протокол IPv6.
Основные отличия протоколов IPv4 и IPv6
Как уже было сказано, ключевым недостатком протокола четвертой версии TCP/IPv4 является ограниченная масштабируемость уникальных адресов, присваиваемых для идентификации в сетях взаимодействия. Для создания ip-адресов на уровне программных записей используется 32-х битная система в формате 0.0.0.0 – 255.255.255.255. При построении локальных подсетей вводится дополнительный атрибут «маска подсети», записываемая после символа «/». В результате даже крупные ЛВС, объединенные в Ethernet, чаще всего имеют один публичный ip-адрес, выдаваемый провайдером и закрепленный на уровне шлюза (маршрутизатора). Самостоятельный обмен данными на уровне отдельных устройств частной подсети с выходом в паблик-интернет требует сложного администрирования. Для решения задач маршрутизации, требующих получения статических IP-адресов, понадобятся дополнительные финансовые затраты.
В интернет-протоколе нового поколения IPv6 для создания адресной маршрутизации используется 128-битная система записи. В IPv6-адресе записи представляют собой восемь 16-битных блоков, разделенных двоеточиями: 2dfc:0:0:0:0217:cbff:fe8c:0. Общее количество ip-адресов, возможных для распределения, может составить в общей сложности 2 128 ( приблизительно 340 282 366 920 938 000 000 000 000 000 000 000 000). Повсеместное использование данного стандарта позволит полностью решить задачу нехватки сетевых адресов в обозримом будущем.
С целью упрощения записи адреса в протоколе IPv6 используется вариант сжатия кода, когда смежные последовательности нулевых блоков заменяются парами символов двоеточия. Например, адрес групповой рассылки FFEA:0:0:0:0:CA28:1012:4254 в сжатой форме будет представлен в укороченном виде FFEA::CA28:1012:4254. Данный механизм упрощает процесс записи, хранения и обработки кода.
По правилам протокола IPv6 назначение сетевых адресов происходит автоматически и уникализируется за счет идентификации на уровне MAC-адреса конкретной единицы оборудования, для которой необходим выход в публичную сеть. Другими словами, каждый домашний компьютер, смартфон, холодильник или стиральная машина с функцией подключения к внешним устройствам получает собственный «белый» ip-адрес для коннекта с другими хостами через интернет. Доступна также произвольная генерация кодов путем администрирования с использованием маршрутизаторов.
Впечатляет минимальный диапазон адресов подсети, получаемых пользователем при подключении по протоколу IPv6. Например, при использовании маски подсети «/128» получаем более 2 56 адресов.
Спорным является вопрос отличия в скорости передачи трафика по каждому из протоколов. По умолчанию технология протокола IPv6 обеспечивает большую скорость обработки трафика на уровне отдельного оборудования сети в целом. Использование NAT в протоколе IPv4, который обеспечивает трансляцию адресов абонентов и хранение в памяти информации об установленных соединениях, приводит к большой загрузке оборудования. Поэтому в моменты пиковой нагрузки каждый пользователь отмечает резкое падение скорости соединения.
В протоколе IPv6 не применяется обязательная обработка пакетов и отслеживание уже открытых соединений при маршрутизации доступа к хостам. Отсутствие необходимости трансляции значительно снижает ресурсную нагрузку на сетевые устройства. Для пользователя это означает выравнивание скорости интернет-соединения. Провайдеры в такой ситуации могут использовать менее ресурсоемкое, а значит, более дешевое оборудование.
Дополнительные преимущества протокола IPv6
По сравнению с четвертой версией, в протоколе TCP/IPv6 реализован ряд дополнительных функциональных возможностей:
используется более простой заголовок, из него исключены несущественные параметры, что снижает нагрузку на маршрутизаторы при обработке сетевых запросов;
более высокий уровень обеспечения безопасности, аутентификации и конфиденциальности, которые положены в основу данной технологии;
в протоколе реализована функция Quality of Service (QoS), позволяющая определять чувствительные к задержке пакеты;
при передаче широковещательных пакетов используются многоадресные группы;
для реализации технологии мультивещания в IPv6 задействовано встроенное адресное пространство FF00::/8;
для повышения безопасности используется поддержка стандарта шифрования IPsec, который позволяет шифровать данные без необходимости какой-либо поддержки со стороны прикладного ПО.
В настоящее время эксперты ведут дискуссии на предмет обеспечения безопасности данных в случае гибридного применения двух протоколов. Провайдеры выстраивают IPv6-туннели для предоставления пользователям IPv4 доступа к высокоуровневому контенту. Применение данной технологии увеличивает риски хакерских атак. Функция автоконфигурации, когда устройства самостоятельно генерируют IP-адрес на основе MAC-адреса оборудования, может быть использована для незаконного отслеживания конфиденциальных данных пользователей.
Внедрение протокола TCP/IPv6
Несмотря на долгую историю разработки, которая берет начало в 1992 году, тестирование нового протокола состоялось одномоментно 8 июня 2011 года в Международный день IPv6. Эксперимент прошел удачно и предоставил возможность для выработки рекомендаций по дальнейшему совершенствованию данной технологии, ее массовому внедрению.
Первой компанией, внедрившей в 2008 году стандарт протокола IPv6 на постоянной основе, стал Google. Тестирование проводилось в течение четырех лет, было признано успешным. 6 июня 2012 года состоялся Всемирный запуск IPv6. Сегодня мировые лидеры в производстве сетевого оборудования Cisco и D-Link применяют данный сетевой стандарт в своих маршрутизаторах на базовом уровне. В мобильных сетях стандарта LTE поддержка протокола IPv6 является обязательной. IT-компании Google, Facebook, Microsoft и Yahoo используют IPv6 на своих основных web-ресурсах. Протокол получает все большее распространение в корпоративных сетях и при домашнем использовании.
Согласно исследованиям Google, на начало 2020 года доля IPv6 в общемировом сетевом трафике составляла около 30%. В России данный показатель значительно ниже, он составляет приблизительно 4,5% всего трафика. В то же время все большее количество отечественных регистраторов доменов и хостинг-провайдеров переводят свои DNS-серверы на протокол IPv6.
Сложности перехода
Возникает резонный вопрос: если протокол TCP/IPv6 обладает таким количеством преимуществ по сравнению с предшественником, почему бы просто не перейти на него всем миром? Основное препятствие лежит в сфере финансов и временных параметров. Для полномасштабного использования новой технологии требуются серьезные инвестиции в программно-техническую модернизацию компьютерного парка всех провайдеров.
Использование динамических ip-адресов по протоколу IPv4 позволяет временно сдерживать проблему нехватки уникальных сетевых идентификаторов. Другими словами, проблемы администрирования локальных сетей перекладываются на конечных пользователей, которые вынуждены настраивать сложные схемы маршрутизации подсетей и покупать дополнительные ip-адреса. В то же время рост количества конечных сетевых устройств происходит очень быстро. Внедрение технологий прямой коммуникации даже с обычными бытовыми приборами через интернет требует новых подходов в построении архитектуры их взаимодействия. В связи с этим повсеместный переход на использование стека протокола TCP/IPv6 неизбежен.
Основы IPv6
Предисловие
Пост является кратким конспектом Wiki, TechNet’а, FreeBSD’шного handbook’a, Serverfault’a, множества RFC и документов IANA, а также курсов от Специалист.Ру для сотрудников Яндекса.
Пост можно рассматривать как копилку ссылок по актуальной на 2012 год спецификации IPv6. Однако он никак не описывает возможные способы установки IPv6 соединения с интернетом и не привязан к какой-либо определённой ОС.
Учтите, что прочтение данной хабрастатьи займёт у вас не более получаса, однако крайне рекомендуется ознакомиться со всеми приведёнными в статье ссылками… Последнее может занять несколько недель.
Prerequisites
Хоть статья и называется «Основы IPv6» она всё-таки подразумевает наличие базовых знаний о IP сетях и хотя бы небольшой практический опыт работы с IPv6, в противном случае хабрастатья будет даваться очень не легко.
Так же рекомендуется к прочтению документ Implementing IPv6 Addressing and Basic Connectivity от Cisco.
Ещё стоит заметить, что приведённые на википедию ссылки зачастую более примечательны разделом References нежели своим содержанием.
IPv6 Адреса
Анатомия IPv6 адресов
В первой версии этого хабрапоста тут было много текста, но с того момента на википедии выросла отличная статья: IPv6 Address.
Маски подсетей
Маски теперь задаются только /prefix’ами (CIDR), классовой адресации и стандартной decimal dotted нотации в IPv6 нет. Так же теперь первый и последний адрес сети не являются зарезервированными под идентификатор сети и broadcast соответственно.
Выделение IPv6 адресов
Типы адресов и их префиксы
Виды трафика
Address Scope
В IPv6 появилось такое понятие как Scope, он же Zone ID терминологии Microsoft. На самом деле оно было и в IPv4, однако не было задано явно: сети 10/8, 172.16/12 и 192.168/16 яркие тому примеры.
В случае Unicast/Anycast адресов приминимо следующее:
У каждого IPv6 enabled интерфейса есть свой Link-local адрес. Его scope, внезапно, local. Эти адреса уникальны в пределах линка, но не обязаны быть актуальными в пределах одного хоста. Так, например, VLAN созданный на интерфейсе будет иметь такой же link-local адрес, что и родительский интерфейс (так как без использования IPv6 Privacy Extensions он будет генериться из тогоже Link Layer адреса). Для того, чтобы явно указать интерфейс которому принадлежит IPv6 адрес нужно или указывать в ручную интерфейс для исходящих пакетов или использовать специальный суффикс при записи адреса: %ИндексИнтерфейса в Windows (fe80::2b0:d0ff:fee9:4143%3) или %ИмяИнтерфейса в *BSD/Linux (fe80::2b0:d0ff:fee9:4143%em0).
В случае Multicast адресов scope указан в последних четырёх битах вторго октета IPv6 адреса: ff0s:: и может быть interface-local, link-local, admin-local, site-local, organization-local или же global.
Дополнительно стоит ознакомиться с RFC4007 IPv6 Scoped Address Architecture
Жизненный цикл IPv6 адреса
IPv6 Пакет
Заголовок IPv6 пакета
Extension Headers
IPv6 Протоколы
ICMPv6
ICMP в IPv6 был заменён на ICMPv6. О ICMPv6 можно прочитать в RFC4443 Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification.
Сам по себе ICMPv6 довольно прост, однако на его основе сделано множество довольно не тривиальных протоколов, о которых мы поговорим чуть ниже.
Описание Neighbor Discovery Protocol, заменившего протокол ARP, доступно в RFC4861. Теперь это не отдельный протокол, а надстройка над ICMPv6 добавляющая несколько новых типов сообщений.
Основное предназначение NDP — производить мапинг между link-layer и IPv6 адресами, однако это лишь небольшая часть функциональности.
Автоконфигурация
Zeroconf
Как уже было упомянуто выше, хосты умеют автоматически генерировать себе IPv6 link-local адрес из адреса канального уровня. Так что без какой либо настройки любой IPv6-enabled хост подключённый к сети выдаёт сам себе адрес сетевого уровня.
В IPv4 эта технология использует зарезервированный IPv4 диапазон 169.254/16. Подробно технология описана в RFC3927 Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses (Заметьте, что этот RFC вышел после IPv6’ого 2462).
Stateful
В IPv4 автоконфигурация возможна только с использованием DHCP сервера. В IPv6 эту возможность оставили: можно конфигурировать сеть с помощью DHCPv6 сервера и клиента. Однако, поддержка со стороны вендоров DHCPv6 пока не блещет, так например, dhclient во FreeBSD из коробки не умеет IPv6.
Stateless
Комбинированая
Могут использоваться одновременно оба вида автоконфигурации, например stateless для получения IPv6 префикса и stateful для получения адресов DNS-серверов и/или других параметров, которые нельзя передать с помощью Router Advertisement.
Прочее
Протоколы более высокого уровня
Часть протоколов, использующих адрес сетевого уровня в своей работе требовали внесения в них определённых изменением для того, чтобы начать работать по IPv6. Ярким примером такого протокола является FTP.
Тунелирование IPv6 трафика поверх IPv4 сетей
Mobile IPv6
Про него не знаю нечего, так что просто оставлю это здесь: Mobile IP.
IPv6 адрес как хранилище информации
Согласитесь 128бит — это огромный простор для фантазии. Существует множество технологий которые пытаются использовать эти самые 128бит. От кодирования туда IPv4 адреса и криптографических сигнатур до определения растояний между нодами (тут кстати даже мы думали в этом направлении, но пока присмтриваемся к ALTO: Application-Layer Traffic Optimization (ALTO) Problem Statement).
Socket API
Хабратопик описывает IPv6 с точки зрения NOC / системного администратора, но не с точки зрения программиста. Если кому-то интересны особенности программирования под IPv6, то рекомендую обратиться к RFC3493 — Basic Socket Interface Extensions for IPv6 и книжке IPv6 Network Programming
IPV6 — это весело. Часть 1
Возникла у меня идея познакомить публику Хабра с IPv6 и настройкой протоколов на основе этого замечательного и еще плохо изученного сетевыми специалистами протокола. Для этих целей я остановлюсь на двух основных вендорах, это Juniper и Cisco. Моя статья будет состоять из трех частей. В первой части я соберу всю самую скучную, но очень нужную теорию. Рассмотрим поля протокола ipv6, принципы работы, разбиение на подсети и поставлю себе задачу, как можно больше акцентировать внимание на отличии его от любимого IPv4.
Ну что же, начнем, и начнем мы с плана.
Введение
Программисты постоянно соревнуются со Вселенной: они пытаются создать всё более идиотоустойчивые программы, а Вселенная создаёт всё более совершенных идиотов. Пока что Вселенная побеждает. (Rich Cook)
Заголовок IPv6 в сравнении с IPv4
Одним из основных конструктивных улучшений протокола IPv6 по сравнению с IPv4 является упрощённый заголовок IPv6. Заголовок IPv4 состоит из 20 октетов (до 60 байт, если используется поле «Параметры») и 12 основных полей заголовка, не учитывая поля «Параметры» и «Заполнитель». Заголовок IPv6 состоит из 40 октетов (главным образом из-за длины адресов IPv6 источника и назначения) и 8 полей заголовков (3 основных поля заголовков IPv4 и 5 дополнительных полей). Кроме того, в IPv6 добавлено новое поле, которое не используется в протоколе IPv4. Упрощённый заголовок IPv6 предлагает ряд преимуществ по сравнению с IPv4: повышенная эффективность маршрутизации для масштабируемости производительности и скорости пересылки; не требуется обработка контрольных сумм; упрощённые и более эффективные механизмы заголовков расширений (в отличие от поля «Параметры» в IPv4); поле «Метка потока» предназначена для обработки по потокам без необходимости открывать транспортный внутренний пакет для определения различных потоков трафика. В заголовке пакета IPv6 используются следующие поля:
Версия: поле, содержащее 4-битное двоичное значение, которое определяет версию IP-пакета. Для пакетов IPv6 в этом поле всегда указано значение 0110.
Класс трафика: 8-битное поле, соответствующее полю «Дифференцированные сервисы (DS)» в заголовке IPv4. Оно также содержит 6-битное значение точки кода дифференцированных сервисов (DSCP), которое используется для классификации пакетов, а также 2-битное значение явного уведомления о перегрузке (ECN), используемое для управления перегрузками трафика.
Метка потока: 20-битное поле, предоставляющее специальную службу для приложений реального времени. Используя это поле, маршрутизаторам и коммутаторам передается информация о необходимости поддерживать один и тот же путь для потока пакетов, что поможет избежать их переупорядочивания.
Длина полезной нагрузки: 16-битное поле, соответствующее полю «Общая длина» в заголовке IPv4. Оно определяет размер всего пакета (фрагмента), включая заголовок и дополнительные расширения.
Следующий заголовок: 8-битное поле, соответствующее полю «Протокол» в заголовке IPv4. Оно указывает тип полезной нагрузки данных, которые переносит пакет, что позволяет сетевому уровню пересылать данные на соответствующий протокол более высокого уровня. Это поле также используется в тех случаях, когда в пакет IPv6 добавляются дополнительные заголовки расширений.
Предел перехода: 8-битное поле, заменяющее поле «Время существования» (TTL) в IPv4. Это значение уменьшается на единицу каждым маршрутизатором, пересылающим пакет. Когда счетчик достигает 0, пакет отбрасывается, и на отправляющий узел пересылается сообщение ICMPv6, которое означает, что пакет не достиг своего назначения.
Адрес источника — 128-битовое поле, определяющее IPv6-адрес принимающего узла.
Адрес назначения: 128-битное поле, определяющее IPv6-адрес принимающего узла.
»
Основная проблема программистов состоит в том, что их ошибки невозможно предугадать. (Seymour Cray)
Представление IPv6-адресов
Длина IPv6-адресов составляет 128 бит, написанных в виде строки шестнадцатеричных значений.бита представлены одной шестнадцатеричной цифрой, причём общее количество шестнадцатеричных значений равно 32. Примеров перевода из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную и десятичную в данной статье не будет. Любой уважающий себя сетевой специалист должен уметь в уме переводить из разных систем счисления, ведь не за красивые глазки сетевые специалисты получают деньги — и не маленькие.
Опишем два важных правила для правильного представления IPv6 адресов.
1) Правило номер 1:
Первое правила для сокращения записи IPv6-адресов — пропуск всех ведущих 0 в шестнадцатеричной записи. Например:
01AB можно представить как 1AB
09F0 можно представить как 9F0
0A00 можно представить как A00
00AB можно представить как AB
Это правило применяется только к ведущим нулям, а НЕ к последующим, иначе адрес будет записан неясно. Например, шестнадцатеричное число «ABC» может быть представлено как «0ABC» или «ABC0».
2) Правило номер 2:
Второе правила для сокращения записи адресов IPv6 заключается в том, что двойное двоеточие (::) может заменить любую единую, смежную строку одного или нескольких 16-битных сегментов (хекстетов), состоящих из нулей. Двойное двоеточие (::) может использоваться в адресе только один раз.
Неверный адрес:
2001:0DB8::ABCD::1234
Возможные расширения неоднозначно записанных сжатых адресов:
2001:0DB8::ABCD:0000:0000:1234
2001:0DB8::ABCD:0000:0000:0000:1234
2001:0DB8:0000:ABCD::1234
2001:0DB8:0000:0000:ABCD::1234
Для начала изучите теорию. Затем обретите собственный стиль программирования. И, наконец, забудьте об этой ерунде и просто пишите код. (George Carrette)
Типы совместного использование протоколов IPv4 и IPv6
Двойной стек: двойной стек позволяет протоколам IPv4 и IPv6 сосуществовать в одной сети. Устройства с двойным стеком одновременно работают с протокольными стеками IPv4 и IPv6 (рисунок прилагается):
Туннелирование — это способ транспортировки IPv6-пакетов через IPv4-сеть. IPv6-пакет инкапсулируется внутри IPv4-пакета, как и другие типы данных
Преобразование — преобразование сетевых адресов 64 (NAT64) позволяет устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с устройствами под управлением IPv4 с помощью метода преобразования, похожего на метод преобразования из NAT для IPv4. IPv6-пакет преобразовывается в пакет IPv4-пакет и наоборот.
Для начала изучите теорию. Затем обретите собственный стиль программирования. И, наконец, забудьте об этой ерунде и просто пишите код. (George Carrette)
Типы IPv6- адресов
Существует три типа IPv6–адресов:
Unicast (индивидуальный) – Служит для определения интерфейса на устройстве под управлением протокола IPv6
Multicast (Групповой) – Используется для отправки пакетов по нескольким адресам назначения (Заменил собой Broadcast адрес, имеется IPv6- адрес для всех узловБкоторый дает аналогичный результат.)
Anycast (Произвольный) – Любой индивидуальный адрес, который может быть назначен нескольким устройствам. Пакет, отправляемый на адрес произвольной рассылки, направляется к ближайшему устройству с этим адресом.
Для ознакомления с типами адресов нам понадобится следующая информация: префикс, или сетевая часть адреса IPv4, может быть обозначен маской подсети в десятичном формате с разделительными точками или длиной префикса (запись с наклонной чертой). Например, IP-адрес 192.170.6.11 с маской подсети в десятичном формате с разделительными точками 255.255.255.0 эквивалентен записи 192.170.6.11/24.
Протокол IPv6 использует длину префикса для обозначения части префикса адреса. IPv6 не использует для маски подсети десятичное представление с разделительными точками. Длина префикса обозначает сетевую часть IPv6-адреса с помощью адреса или длины IPv6-префикса.Диапазон длины префикса может составлять от 0 до 128. Традиционная длина IPv6-префикса для локальных и других типов сетей — /64. Это означает, что длина префикса, или сетевая часть адреса, составляет 64 бита, а оставшиеся 64 бита остаются для идентификатора интерфейса (узловой части) адреса.
Образование в сфере компьютерных технологий точно так же не сделает из вас отличного программиста, как изучение кистей и красок не сделает вас прекрасным художником. (Eric Raymond)
Unicast IPv6 адреса
Unicast адрес служит для определения интерфейса устройства под управлением протокола IPv6. Пакет, который отправляется на unicast адрес, будет получен интерфейсом, присвоенным для этого адреса. Как и в случае с протоколом IPv4, IPv6-адрес должен быть индивидуальным.
Существует шесть типов Unicast адресов:
Global unicast адрес
Global unicast адрес мало чем отличается от публичного IPv4-адреса. Эти адреса, к которым можно проложить маршрут по Интернету, являются уникальными по всему миру. Глобальные индивидуальные адреса могут быть настроены статически или присвоены динамически.
Link-local
Local IPv6-адрес канала позволяет устройству обмениваться данными с другими устройствами под управлением IPv6 по одному и тому же каналу и только по данному каналу (подсети). Пакеты с локальным адресом канала источника или назначения не могут быть направлены за пределы того канала, в котором пакет создаётся. В отличие от локальных IPv4-адресов канала, локальные адреса канала IPv6 играют важную роль в различных аспектах сети. Глобальный индивидуальный адрес не обязателен. Однако для содержания локального адреса канала необходим сетевой интерфейс под управлением протокола IPv6. Если локальный адрес канала не настроен вручную на интерфейсе, устройство автоматически создаёт собственный адрес, не обращаясь к DHCP-серверу. Узлы под управлением IPv6 создают локальный IPv6-адрес канала даже в том случае, если устройству не был назначен глобальный IPv6-адрес. Это позволяет устройствам под управлением IPv6 обмениваться данными с другими устройствами под управлением IPv6 в одной подсети, в том числе со шлюзом по умолчанию (маршрутизатором). Локальные IPv6-адреса канала находятся в диапазоне FE80::/10. /10
Loopback
Loopback-адрес используется узлом для отправки пакета самому себе и не может быть назначен физическому интерфейсу. Как и на loopback-адрес IPv4, для проверки настроек TCP/IP на локальном узле можно послать эхо-запрос на loopback-адрес IPv6. Loopback-адрес IPv6 состоит из нулей, за исключением последнего бита, который выглядит как ::1/128 или просто ::1 в сжатом формате.
Unspecified address
Неопределённый адрес состоит из нулей и в сжатом формате представлен как ::/128 или просто :: Он не может быть назначен интерфейсу и используется только в качестве адреса источника в IPv6-пакете. Неопределённый адрес используется в качестве адреса источника, когда устройству еще не назначен постоянный IPv6-адрес или когда источник пакета не относится к месту назначения.
Unique local
Unique local — IPv6-адреса имеют некоторые общие особенности с частными адресами RFC 1918 для IPv4, но при этом между ними имеются и значительные различия. Уникальные локальные адреса используются для локальной адресации в пределах узла или между ограниченным количеством узлов. Эти адреса не следует маршрутизировать в глобальном протоколе IPv6. Уникальные локальные адреса находятся в диапазоне от FC00::/7 до FDFF::/7.В случае с IPv4 частные адреса объединены с преобразованием сетевых портов и адресов (NAT/PAT) для обеспечения преобразования адресов из частных в публичные. Это делается из-за недостатка адресного пространства IPv4. На многих сайтах также используют частный характер адресов RFC 1918, чтобы обеспечить безопасность или защитить сеть от потенциальных угроз. Однако такая мера никогда не была целью использования данных технологий, и организация IETF всегда рекомендовала предпринимать правильные меры предосторожности при работе маршрутизатора в Интернете. Хотя протокол IPv6 обеспечивает особую адресацию для сайтов, он не предназначен для того, чтобы скрывать внутренние устройства под управлением IPv6 от Интернета IPv6. IETF рекомендует ограничивать доступ к устройствам с помощью наилучших мер безопасности
IPv4 embedded
Последними из рассматриваемых типов индивидуальных адресов являются встроенные IPv4-адреса. Использование этих адресов способствует переходу с протокола IPv4 на IPv6.
Global unicast адрес
Global unicast IPv6-адреса уникальны по всему миру и доступны для маршрутизации через Интернет IPv6. Эти адреса эквивалентны публичным IPv4-адресам. В настоящее время назначаются только глобальные индивидуальные адреса с первыми тремя битами 001 или 2000::/3. Это лишь 1/8 от всего доступного адресного пространства IPv6. Адрес 2001:0DB8::/32 был зарезервирован для документации, в том числе для использования в примерах.
Глобальный индивидуальный адрес состоит из трёх частей:
Префикс глобальной маршрутизации — Префикс глобальной маршрутизации — это префиксальная или сетевая часть адреса, назначаемая интернет-провайдером заказчику или узлу. В настоящее время /48 является префиксом глобальной маршрутизации, который в настоящее время интернет-регистраторы назначают своим заказчикам — корпоративным сетям и индивидуальным пользователям. Этого адресного пространства более чем достаточно для большинства заказчиков.
Идентификатор подсети — Идентификатор подсети используется организациями для обозначения подсетей в каждом узле.
Идентификатор интерфейса — Идентификатор IPv6-интерфейса эквивалентен узловой части адреса IPv4-адреса. Термин «идентификатор интерфейса» используется в том случае, когда один узел может иметь несколько интерфейсов, каждый из которых обладает одним или более IPv6-адресами.
Процесс EUI-64 – Организация IEEE разработала расширенный уникальный идентификатор (EUI) или изменённый процесс EUI-64. Этот процесс использует 48-битный MAC-адрес Ethernet клиента и в середину этого адреса вставляет ещё 16 бит для создания 64-битного идентификатора интерфейса. Преимущество EUI-64 MAC-адреса Ethernet заключается в том, что его можно использовать для определения идентификатора интерфейса. Кроме того, сетевые администраторы могут легко отслеживать IPv6-адрес до конечных устройств с помощью уникального МАС-адреса. Однако это беспокоит других пользователей в связи с угрозой их конфиденциальности. Они обеспокоены тем, что их пакеты можно отследить до физического компьютера. Чтобы избежать таких осложнений, можно использовать случайно сгенерированный идентификатор интерфейса. В зависимости от операционной системы устройство может использовать случайно сгенерированный идентификатор интерфейса вместо МАС-адресов и EUI-64. Вся эта операция нужна в случае настройки DHCPv6
В мире нет такого языка программирования, на котором разработчики не смогли бы написать плохую программу. (Larry Flon)
Multicast IPv6
Мало чем отличаются от multicast IPv4-адресов. Как вы помните, multicast адрес используется для отправки одного пакета по одному или нескольким назначениям (группе мультивещания). Multicast IPv6-адреса имеют префикс FF00::/8. Multicast адреса могут быть только адресами назначения, а не адресами источника. Существует два типа:
1) групповые IPv6-адреса:
2) присвоенный групповой адрес;
1) Групповой адрес запрошенного узла. Присвоенные групповые адреса зарезервированы для заданных групп устройств. Присвоенный групповой адрес — это один адрес, используемый для осуществления связи с группой устройств, работающих на одном протоколе или сервисе. Присвоенные групповые адреса используются вместе с конкретными протоколами, например с протоколом DHCPv6.
Рассмотрим две распространённые группы присвоенных групповых IPv6-адресов.
Группа мультивещания для всех узлов FF02::1 — Это группа мультивещания, к которой подключены все устройства под управлением протокола IPv6. Пакет, отправленный этой группе, получается и обрабатывается всеми IPv6-интерфейсами в канале или сети. Эта группа адресов работает так же, как широковещательный адрес в протоколе IPv4.
Группа мультивещания для всех маршрутизаторов FF02::2 — Это группа мультивещания, к которой подключены все IPv6-маршрутизаторы. Пакет, отправленный этой группе, получается и обрабатывается всеми IPv6-маршрутизаторами в канале или сети.
Групповой адрес запрашиваемого узла — это адрес, который соответствует только 24 битам глобального индивидуального IPv6-адреса устройства. Обрабатывать эти пакеты должны только те устройства, которые имеют аналогичные 24 бита в наименее значащей, крайней правой части идентификатора интерфейса.
2) Групповой IPv6-адрес запрашиваемого узла создаётся автоматически при назначении глобального индивидуального адреса или локального адреса канала. Групповой IPv6-адрес запрашиваемого узла создаётся посредством объединения специального префикса FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104 с крайними правыми 24 битами его индивидуального адреса.
Групповой адрес запрашиваемого узла состоит из 2 частей.
Групповой префикс FF02:0:0:0:0:1:FF00::/104: первые 104 бита группового адреса запрашиваемого узла.
Наименее значимые 24 бита: последние или крайние правые 24 бита группового адреса запрашиваемого узла. Эти биты копируются из крайних правых 24 битов глобального индивидуального адреса или локального адреса канала устройства.
Существует вероятность того, что у нескольких устройств будет один и тот же групповой адрес запрашиваемого узла. Довольно редко в идентификаторах интерфейса устройств встречаются одинаковые крайние правые 24 бита. Это не влечёт за собой никаких проблем, поскольку устройство по-прежнему будет обрабатывать инкапсулированное сообщение, в котором содержится полный IPv6-адрес запрашиваемого устройства.
Если отладка — процесс удаления ошибок, то программирование должно быть процессом их внесения. (Edsger W. Dijkstra)
Разбиение на подсети
Разбиение IPv6-сети на подсети подразумевает использование другого подхода, чем разбиение на подсети IPv4-сети. Пространство IPv6-адресов разбивается не с целью экономии адресов, а для обеспечения иерархической логической структуры сети. Разбиение на подсети в IPv6 возможна двумя вариантами, которые я ниже изложу и дополню картинками для лучшего понимания.
Разбиение на подсети с использованием идентификатора подсети: Как вы помните, блок IPv6-адресов с префиксом /48 содержит 16 бит идентификатора подсети, как показано на рисунке. Разбиение на подсети с использованием 16 бит идентификатора подсети даёт 65 536 возможных подсетей /64. Поэтому нет необходимости заимствовать биты из идентификатора интерфейса или узловой части адреса. Каждая IPv6-подсеть /64 содержит примерно 18 квинтиллионов адресов, что, как очевидно, гораздо больше, чем когда-либо понадобится в одном сегменте IP-сети.Подсети, созданные из идентификатора подсети, легко представить, поскольку не нужно выполнять преобразование в двоичный формат. Чтобы определить следующую доступную подсеть, достаточно рассчитать следующее шестнадцатеричное число.Необходимо применить расчёт части идентификатора подсети в шестнадцатеричной системе счисления.Префикс глобальной маршрутизации является одинаковым для всех подсетей. Для каждой подсети увеличивается только четырёхразрядный байт идентификатора подсети.
Разбиение на подсети с использованием идентификатора интерфейса — В IPv6-сетях по аналогии с заимствованием бит из узловой части IPv4-адреса можно позаимствовать биты из идентификатора интерфейса для создания дополнительных IPv6-подсетей. Как правило, это делается по соображениям безопасности, чтобы уменьшить число узлов в подсети и создавать дополнительные подсети. При расширении идентификатора подсети путём заимствования бит из идентификатора интерфейса рекомендуется создавать подсеть на границе полубайта. Полубайт — это 4 бита или одна шестнадцатеричная цифра. Префикс подсети /64 расширяется на четыре бита или один полубайт до подсети /68. Это позволяет уменьшить размер идентификатора на 4 бита (с 64 до 60). Разбиение на подсети по границе полубайта имеет значение только для масок подсетей, выровненных по полубайту. Начиная с /64, масками подсети, выровненными по полубайту, будут являться маски /68, /72, /76, /80 и т. д. Разбиение на подсети по границе полубайта позволяет создать подсети с использованием дополнительного шестнадцатеричного значения. Можно создать подсеть в пределах полубайта, используя шестнадцатеричную цифру, однако это не рекомендуется и, кроме того, в этом нет необходимости. Разбиение на подсети в пределах полубайта сводит на нет преимущества быстрого определения префикса из идентификатора интерфейса. Например, если используется длина префикса /66, первые два бита были бы частью идентификатора подсети, а вторые два бита — частью идентификатора интерфейса.
всегда пишите код так, как будто сопровождать его будет психопат, который знает, где вы живёте. (Martin Golding)
Список используемой литературы
1) Cisco CCNA RS
2) Cisco CCNP RS
3) IP Version 6 in Junos (EDU-JUN-IPV6)
4) XGU.RU
Выше я описал основные моменты IPv6 его отличия от IPv4. В следующих частях будет больше практической работы. Напомню, во второй части будет описана настройка основных протоколов на оборудовании CIsco, также опишу принцип работы DHCPV6. В третьей части будет описана настройка IPv6 уже на оборудовании Juniper.
Сети это круто, сетевой специалист звучит гордо.вторая часть здесь