Hvað er athugavert við IPv4 og hvers vegna við erum að færa okkur yfir í IPv6

Undanfarin 10 ár eða svo hefur þetta verið árið sem IPv6 mun breiðast út. Það hefur ekki gerst ennþá. Þar af leiðandi er lítil útbreidd þekking á hvað IPv6 er, hvernig á að nota það eða hvers vegna það er óhjákvæmilegt.

Hvað er að IPv4?

Við höfum notað IPv4 síðan RFC 791 kom út árið 1981. Á þeim tíma voru tölvur stórar, dýrar og sjaldgæfar. IPv4 var með ráðstöfun fyrir 4 milljarða IP vistföng, sem virtist vera gífurlegur fjöldi miðað við fjölda tölva. Því miður eru IP tölur ekki notaðar þar af leiðandi. Það eru eyður í ávarpinu. Til dæmis gæti fyrirtæki haft heimilisfangrými með 254 (2^8-2) heimilisföngum og aðeins notað 25 af þeim. Eftirstöðvar 229 eru fráteknar fyrir framtíðar stækkun. Þessi heimilisföng geta ekki verið notuð af neinum öðrum, vegna þess hvernig netkerfi beina umferð. Þar af leiðandi er það sem virtist vera mikill fjöldi árið 1981 í raun lítill fjöldi árið 2014.

Internet Engineering Task Force (IETF) viðurkenndi þetta vandamál snemma á tíunda áratugnum og kom með tvær lausnir: Classless Internet Domain Router (CIDR) og einka IP tölur. Áður en CIDR var fundið upp gætirðu fengið eina af þremur netstærðum: 24 bita (16.777.214 vistföng), 20 bita (1.048.574 netföng) og 16 bita (65.534 heimilisföng). Þegar CIDR var fundið upp var hægt að skipta netum í undirnet.

Svo, til dæmis, ef þú þyrftir 5 IP vistföng, myndi ISP þinn gefa þér net með stærð 3 bita sem myndi gefa þér 6 IP vistföng. Þannig að það myndi gera ISP þínum kleift að nota heimilisföng á skilvirkari hátt. Einka IP tölur gera þér kleift að búa til net þar sem hver vél á netinu getur auðveldlega tengst annarri vél á internetinu, en þar sem það er mjög erfitt fyrir vél á internetinu að tengjast aftur við vélina þína. Netið þitt er einkamál, falið. Netið þitt gæti verið mjög stórt, 16.777.214 heimilisföng, og þú gætir undirnet einkanetið þitt í smærri net, svo að þú gætir stjórnað þínum eigin heimilisföngum auðveldlega.

Þú ert líklega að nota einkanetfang núna. Athugaðu þína eigin IP tölu: ef hún er á bilinu 10.0.0.0 – 10.255.255.255 eða 172.16.0.0 – 172.31.255.255 eða 192.168.0.0 – 192.168.255.255, þá ertu að nota einka IP tölu. Þessar tvær lausnir hjálpuðu til við að koma í veg fyrir hörmungar, en þær voru stöðvunarráðstafanir og nú er tími uppgjörsins runninn upp.

Annað vandamál með IPv4 er að IPv4 hausinn var með breytilegri lengd. Það var ásættanlegt þegar leiðin var gerð með hugbúnaði. En nú eru beinar smíðaðir með vélbúnaði og vinnsla hausa með breytilegum lengd í vélbúnaði er erfið. Stóru beinarnir sem leyfa pökkum að fara um allan heim eiga í vandræðum með að takast á við álagið. Augljóslega var þörf á nýju kerfi með föstum lengdarhausum.

Enn eitt vandamálið við IPv4 er að þegar heimilisföngunum var úthlutað var internetið bandarísk uppfinning. IP tölur fyrir restina af heiminum eru sundurleitar. Þörf var á kerfi til að gera það kleift að safna heimilisföngum að nokkru saman eftir landafræði svo hægt væri að gera leiðartöflurnar minni.

Enn eitt vandamálið með IPv4, og þetta gæti hljómað óvart, er að það er erfitt að stilla og erfitt að breyta. Þetta gæti ekki verið augljóst fyrir þig, vegna þess að leiðin þín sér um allar þessar upplýsingar fyrir þig. En vandamálin fyrir netþjónustuna þína gera þá brjálaða.
Öll þessi vandamál fóru í skoðun á næstu útgáfu af internetinu.

Um IPv6 og eiginleika þess

IETF afhjúpaði næstu kynslóð IP í desember 1995. Nýja útgáfan var kölluð IPv6 vegna þess að númerinu 5 hafði verið úthlutað einhverju öðru fyrir mistök. Sumir eiginleikar IPv6 fylgja með.

1. 128 bita vistföng (3.402823669×10³⁸ vistföng)
2. Skefi til að safna saman netföngum á rökréttan hátt
3. Höfuð með föstum lengd
4. Samskiptareglur til að stilla og endurstilla netið þitt sjálfkrafa.

Við skulum skoða þessa eiginleika einn í einu:

Það fyrsta sem allir taka eftir við IPv6 er að fjöldi vistfönga er gríðarlegur. Hvers vegna svona margir? Svarið er að hönnuðirnir höfðu áhyggjur af óhagkvæmu skipulagi heimilisfönga, svo það eru svo mörg heimilisföng tiltæk sem við gætum úthlutað á óhagkvæman hátt til að ná öðrum markmiðum. Þannig að ef þú vilt byggja upp þitt eigið IPv6 net eru líkurnar á því að netþjónustan þín muni gefa þér 64 bita net (1.844674407×10¹⁹ vistföng) og leyfa þér að undirneta það pláss eftir bestu getu.

Með svo mörg heimilisföng til að nota er hægt að úthluta vistfangarýminu af skornum skammti til að beina pökkum á skilvirkan hátt. Þannig að ISP þinn fær netpláss upp á 80 bita. Af þessum 80 bitum eru 16 þeirra fyrir undirnet ISP og 64 bitar fyrir netkerfi viðskiptavinarins. Þannig að ISP getur haft 65.534 net.

Hins vegar er þessi vistfangaúthlutun ekki steypt í stein, og ef ISP vill fleiri smærri net, getur það gert það (þó líklega ISP myndi líklega einfaldlega biðja um annað pláss upp á 80 bita). Efri 48 bitunum er skipt frekar þannig að netþjónustuaðilar sem eru \nálægir hver öðrum hafa svipuð netföng, til að gera kleift að safna netum saman í leiðartöflurnar.

IPv4 haus hefur breytilega lengd. IPv6 haus hefur alltaf fasta lengd 40 bæti. Í IPv4 ollu aukavalkostir þess að hausinn stækkaði. Í IPv6, ef frekari upplýsinga er þörf, eru þær viðbótarupplýsingar geymdar í framlengingarhausum, sem fylgja IPv6 hausnum og eru almennt ekki unnar af beinum, heldur af hugbúnaðinum á áfangastaðnum.

Einn af reitunum í IPv6 hausnum er flæðið. Flæði er 20 bita númer sem er búið til gervi-handahófi og það auðveldar beinum að leiða pakka. Ef pakki hefur flæði, þá getur beininn notað flæðisnúmerið sem vísitölu inn í töflu, sem er hröð, frekar en töfluleit, sem er hæg. Þessi eiginleiki gerir IPv6 mjög auðvelt að leiða.

Í IPv6, þegar vél ræsist fyrst, athugar hún staðarnetið til að sjá hvort önnur vél noti heimilisfangið sitt. Ef heimilisfangið er ónotað, þá leitar vélin næst að IPv6 beini á staðarnetinu. Ef það finnur beininn, þá biður það beininn um IPv6 vistfang til að nota. Nú er vélin stillt og tilbúin til samskipta á internetinu - hún er með IP tölu fyrir sig og hún er með sjálfgefna bein.

Ef leiðin ætti að fara niður, þá munu vélarnar á netinu greina vandamálið og endurtaka ferlið við að leita að IPv6 beini til að finna varabeini. Það er í raun erfitt að gera í IPv4. Á sama hátt, ef beininn vill breyta netfangakerfinu á netinu sínu, getur hann það. Vélarnar munu spyrjast fyrir um beininn af og til og breyta vistföngum sínum sjálfkrafa. Beininn mun styðja bæði gamla og nýja vistföngin þar til allar vélarnar hafa skipt yfir í nýju stillingarnar.

IPv6 sjálfvirk stilling er ekki fullkomin lausn. Það eru nokkrir aðrir hlutir sem vél þarf til að geta notað internetið á áhrifaríkan hátt: nafnaþjónarnir, tímaþjónn, kannski skráaþjónn. Svo er til dhcp6 sem gerir það sama og dhcp, aðeins vegna þess að vélin ræsir sig í breytilegu ástandi, einn dhcp púki getur þjónað fjölda neta.

Svo ef IPv6 er svo miklu betra en IPv4, hvers vegna hefur upptaka ekki verið útbreiddari (frá og með maí 2014, áætlar Google að IPv6 umferð þess sé um 4% af heildarumferð)? Grunnvandamálið er hvort kemur á undan, hænan eða eggið? Einhver sem rekur þjón vill að þjónninn sé eins víða aðgengilegur og mögulegt er, sem þýðir að hann verður að hafa IPv4 vistfang.

Það gæti líka haft IPv6 vistfang, en fáir myndu nota það og þú þarft að breyta hugbúnaðinum þínum aðeins til að mæta IPv6. Ennfremur styðja margir heimanetbeini ekki IPv6. Margir netþjónustuaðilar styðja ekki IPv6. Ég spurði ISP minn um það, og mér var sagt að þeir muni veita það þegar viðskiptavinir biðja um það. Svo ég spurði hversu margir viðskiptavinir hefðu beðið um það. Einn, þar á meðal ég.

Aftur á móti styðja öll helstu stýrikerfin, Windows, OS X og Linux IPv6 \úr kassanum og hafa gert það í mörg ár. Stýrikerfin eru jafnvel með hugbúnað sem leyfir IPv6 pakka í \göng innan IPv4 að stað þar sem hægt er að fjarlægja IPv6 pakkana úr IPv4 pakkanum í kring og senda á leið sína.

Niðurstaða

IPv4 hefur þjónað okkur vel í langan tíma. IPv4 hefur nokkrar takmarkanir sem munu skapa óyfirstíganleg vandamál í náinni framtíð. IPv6 mun leysa þessi vandamál með því að breyta stefnu fyrir úthlutun vistfönga, gera endurbætur til að auðvelda leið á pakka og gera það auðveldara að stilla vél þegar hún tengist netkerfinu fyrst.

Hins vegar hefur samþykki og notkun IPv6 verið hæg, vegna þess að breytingar eru erfiðar og dýrar. Góðu fréttirnar eru þær að öll stýrikerfi styðja IPv6, þannig að þegar þú ert tilbúinn að gera breytinguna mun tölvan þín þurfa litla fyrirhöfn til að breyta yfir í nýja kerfið.