Зачем понадобился IPv6

IPv4 предоставляет около 4,3 миллиарда адресов (2^32). Когда протокол создавался в 1980-х годах, это казалось практически безграничным запасом, но стремительное распространение телефонов, ноутбуков и интеллектуальных устройств его исчерпало.

К 2010-м годам региональные регистраторы, распределяющие адреса, исчерпали свободные пулы, что вынудило перейти к IPv6 — переходу, запланированному задолго до этого.

IPv6 использует 128-битные адреса вместо 32-битных. Это 2^128 адресов — примерно 340 ундециллионов, то есть число из 39 цифр.

Запас настолько огромен, что у каждого устройства на Земле могло бы быть бесчисленное множество адресов. Главная проблема IPv4 — исчерпание адресов — с IPv6 просто исчезает.

Чтобы продлить срок использования IPv4, сети внедрили NAT (трансляцию сетевых адресов), позволяющий множеству частных устройств совместно использовать один публичный адрес. NAT отсрочил исчерпание адресов, но не решил проблему.

NAT также усложняет прямые соединения между устройствами, из-за чего некоторые приложения перестают работать. Большое адресное пространство IPv6 позволяет каждому устройству иметь настоящий глобально уникальный адрес и уменьшает зависимость от NAT.

Ранний Интернет предполагал сквозное соединение: любой узел мог напрямую связаться с любым другим. NAT нарушил этот принцип, скрыв устройства за общими адресами.

IPv6 восстанавливает возможность сквозного доступа. Это полезно для одноранговых приложений, голосовых и видеозвонков, а также Интернета вещей, где многим устройствам необходимо иметь прямую адресуемость.

В IPv6 также был переработан заголовок пакета. Из него убрали редко используемые поля и сделали его размер фиксированным, благодаря чему маршрутизаторы обрабатывают его эффективнее.

Кроме того, IPv6 исключает фрагментацию внутри маршрутизаторов и контрольную сумму заголовка, перенося эту работу в другие компоненты. В результате пересылка стала проще по сравнению с более сложным заголовком IPv4.

Устройства IPv6 могут самостоятельно настраивать свои адреса с помощью SLAAC (автоконфигурации адресов без сохранения состояния). Маршрутизатор объявляет сетевой префикс, а устройство само формирует полный адрес.

Это уменьшает необходимость в DHCP-сервере в каждой сети и упрощает настройку по сравнению с большей зависимостью IPv4 от ручного задания адресов или DHCP.

Нельзя просто расширить IPv4: его 32-битное поле зафиксировано в протоколе и встроено в бесчисленное множество систем. Для большего адреса потребовалась полностью новая версия протокола.

IPv6 стандартизировали в 1998 году (RFC 2460, позднее RFC 8200) именно для того, чтобы Интернет мог развиваться после жёсткого ограничения IPv4, не нарушая его архитектуру.

Поскольку IPv4 и IPv6 напрямую несовместимы, переход длится уже несколько десятилетий. Во время долгой миграции сети используют оба протокола — эта стратегия называется двухстековой.

Крупные поставщики контента и операторы мобильной связи уже обслуживают большие объёмы трафика IPv6, а его распространение продолжает расти по мере того, как всё больше устройств и поставщиков включают поддержку этого протокола.

IPv6 проектировался с учётом поддержки IPsec (безопасности интернет-протокола) для шифрования и аутентификации, а также улучшенных возможностей, например мобильности.

Хотя IPsec доступен и для IPv4, более просторная и аккуратная архитектура IPv6 сделала естественным встраивание таких возможностей, что помогает удовлетворять современным требованиям безопасности и роуминга.

Работая техническим специалистом, Вы будете всё чаще встречать адреса IPv6 наряду с IPv4. Понимание причин появления IPv6 поможет Вам без растерянности воспринимать его более длинные и необычно выглядящие адреса.

В следующих уроках Вы научитесь читать, сокращать и классифицировать эти адреса, чтобы они стали такими же привычными, как IPv4 в точечно-десятичной записи.

В основе IPv6 лежит решение проблемы исчерпания адресов. Всё остальное — более простые заголовки, автоконфигурация и восстановление сквозной доступности — стало следствием решения расширить адресное пространство.

Помните об этой главной причине, и IPv6 перестанет казаться пугающим и начнёт обретать смысл.

Вспомните главную причину.

Вы узнали, зачем понадобился IPv6.

• В IPv4 всего около 4,3 миллиарда (2^32) адресов, и они закончились.
• IPv6 использует 128-битные адреса (2^128) — фактически неограниченный запас.
• NAT был временным решением, нарушившим сквозное соединение.
• IPv6 добавляет более простой заголовок и автоконфигурацию с помощью SLAAC.
• Во время длительной миграции IPv4 и IPv6 сосуществуют благодаря двухстековой архитектуре.