Dlaczego potrzebowaliśmy IPv6

IPv4 oferuje około 4,3 miliarda adresów (2^32). Gdy projektowano ten protokół w latach 80., wydawało się to niemal nieskończoną liczbą, ale gwałtowny wzrost liczby telefonów, laptopów i inteligentnych urządzeń wyczerpał dostępne adresy.

W latach 2010. regionalne rejestry przydzielające adresy wyczerpały swoje wolne pule, co wymusiło długo planowane przejście na IPv6.

IPv6 używa adresów 128-bitowych zamiast 32-bitowych. Oznacza to 2^128 adresów — w przybliżeniu 340 undecylionów, czyli liczby mającej 39 cyfr.

Jest ich tak wiele, że każde urządzenie na Ziemi mogłoby mieć niezliczoną liczbę adresów. Wyczerpanie adresów, będące głównym problemem IPv4, po prostu znika w IPv6.

Aby wydłużyć czas korzystania z IPv4, sieci zaczęły używać NAT (Network Address Translation), dzięki któremu wiele prywatnych urządzeń może współdzielić jeden publiczny adres. NAT opóźnił wyczerpanie adresów, ale go nie rozwiązał.

NAT dodatkowo komplikuje bezpośrednie połączenia między urządzeniami, przez co niektóre aplikacje nie działają prawidłowo. Duża pula adresów IPv6 pozwala każdemu urządzeniu otrzymać rzeczywisty, globalnie unikatowy adres, ograniczając zależność od NAT.

Wczesny Internet zakładał łączność end-to-end: każdy host mógł bezpośrednio dotrzeć do dowolnego innego hosta. NAT ograniczył tę możliwość, ukrywając urządzenia za współdzielonymi adresami.

IPv6 przywraca osiągalność end-to-end, co przynosi korzyści aplikacjom peer-to-peer, połączeniom głosowym i wideo oraz Internetowi rzeczy, w którym wiele urządzeń musi być dostępnych bezpośrednio.

IPv6 przeprojektował także nagłówek pakietu. Usunięto z niego rzadko używane pola i nadano mu stały rozmiar, dzięki czemu routery mogą przetwarzać go wydajniej.

IPv6 rezygnuje również z fragmentacji w routerach i sumy kontrolnej nagłówka, przenosząc te zadania w inne miejsce. W rezultacie przekazywanie pakietów jest uproszczone w porównaniu ze złożonym nagłówkiem IPv4.

Urządzenia IPv6 mogą konfigurować własne adresy za pomocą mechanizmu SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration). Router rozgłasza prefiks sieci, a urządzenie samodzielnie tworzy kompletny adres.

Ogranicza to potrzebę uruchamiania serwera DHCP w każdej sieci i upraszcza konfigurację w porównaniu z większą zależnością IPv4 od adresowania ręcznego lub DHCP.

Nie można po prostu rozszerzyć IPv4 — jego 32-bitowe pole ma stały rozmiar określony w protokole i jest używane w niezliczonych systemach. Większy adres wymagał całkowicie nowej wersji protokołu.

IPv6 ustandaryzowano w 1998 roku (RFC 2460, a później RFC 8200) właśnie po to, aby Internet mógł rozwijać się poza sztywny limit IPv4 bez naruszania jego projektu.

Ponieważ IPv4 i IPv6 nie są bezpośrednio zgodne, przejście trwa już dziesięciolecia. Podczas długiej migracji sieci obsługują oba protokoły — strategię tę nazywa się dual-stack.

Najwięksi dostawcy treści i operatorzy komórkowi obsługują obecnie duży ruch IPv6, a udział tego protokołu stale rośnie wraz z włączaniem go na kolejnych urządzeniach i u kolejnych dostawców.

IPv6 projektowano z myślą o obsłudze IPsec (Internet Protocol Security), zapewniającego szyfrowanie i uwierzytelnianie, a także o usprawnieniu funkcji związanych z mobilnością.

IPsec jest dostępny również w IPv4, ale większa i przejrzystsza konstrukcja IPv6 ułatwiła naturalne uwzględnienie takich funkcji, wspierając współczesne wymagania dotyczące bezpieczeństwa i roamingu.

Jako technik będzie Pan coraz częściej spotykać adresy IPv6 obok adresów IPv4. Zrozumienie, dlaczego powstało IPv6, pomoże Panu bez obaw posługiwać się jego dłuższymi i nietypowo wyglądającymi adresami.

W kolejnych lekcjach nauczy się Pan odczytywać, skracać i klasyfikować te adresy, aż staną się równie znajome jak zapis IPv4 w notacji dziesiętnej z kropkami.

U podstaw IPv6 leży rozwiązanie problemu wyczerpania puli adresów. Wszystkie pozostałe zalety — przejrzystsze nagłówki, autokonfiguracja i przywrócenie łączności end-to-end — wynikają z decyzji o powiększeniu przestrzeni adresowej.

Warto pamiętać o tej głównej przyczynie, a IPv6 przestanie być onieśmielające i zacznie mieć sens.

Przypomnij sobie najważniejszą przyczynę.

Nauczyłeś się, dlaczego potrzebne było IPv6.

• IPv4 ma tylko około 4,3 miliarda (2^32) adresów i pula ta się wyczerpała.
• IPv6 używa adresów 128-bitowych (2^128) — w praktyce niewyczerpywalnej liczby.
• NAT był rozwiązaniem tymczasowym, które zakłóciło łączność end-to-end.
• IPv6 oferuje przejrzystszy nagłówek i autokonfigurację SLAAC.
• IPv4 i IPv6 współistnieją dzięki strategii dual-stack podczas długiej migracji.