เหตุใดเราจึงต้องใช้ IPv6

IPv4 มีแอดเดรสประมาณ 4.3 พันล้านรายการ (2^32) เมื่อมีการออกแบบโพรโทคอลนี้ในทศวรรษ 1980 จำนวนดังกล่าวดูเหมือนไม่มีวันหมด แต่การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของโทรศัพท์ แล็ปท็อป และอุปกรณ์อัจฉริยะทำให้แอดเดรสถูกใช้ไป

เมื่อถึงทศวรรษ 2010 สำนักทะเบียนระดับภูมิภาคที่แจกจ่ายแอดเดรสก็ใช้แหล่งแอดเดรสสำรองจนหมด ทำให้ต้องเปลี่ยนไปใช้ IPv6 ตามแผนที่วางไว้นานแล้ว

IPv6 ใช้แอดเดรสขนาด 128 บิตแทน 32 บิต ซึ่งเท่ากับแอดเดรส 2^128 รายการ หรือประมาณ 340 อันเดซิลเลียน เป็นจำนวนที่มี 39 หลัก

จำนวนแอดเดรสมากมายจนทุกอุปกรณ์บนโลกสามารถมีแอดเดรสได้ไม่รู้จบ ปัญหาหลักของ IPv4 อย่างแอดเดรสไม่พอใช้จึงหมดไปด้วย IPv6

เพื่อยืดอายุการใช้งาน IPv4 เครือข่ายต่าง ๆ จึงนำ NAT (การแปลแอดเดรสเครือข่าย) มาใช้ ทำให้อุปกรณ์ส่วนตัวหลายเครื่องใช้แอดเดรสสาธารณะร่วมกันได้ NAT ชะลอปัญหาแอดเดรสหมด แต่ไม่ได้แก้ปัญหา

NAT ยังทำให้การเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างอุปกรณ์ซับซ้อนขึ้น และทำให้แอปพลิเคชันบางอย่างทำงานไม่ได้ ความอุดมสมบูรณ์ของ IPv6 ทำให้อุปกรณ์ทุกเครื่องมีแอดเดรสจริงที่ไม่ซ้ำกันทั่วโลก จึงลดการพึ่งพา NAT

อินเทอร์เน็ตในยุคแรกตั้งอยู่บนสมมติฐานของการเชื่อมต่อปลายทางถึงปลายทาง ซึ่งโฮสต์ใด ๆ สามารถติดต่อโฮสต์อื่นได้โดยตรง NAT ทำให้แนวคิดนี้ลดความสำคัญลงด้วยการซ่อนอุปกรณ์ไว้หลังแอดเดรสที่ใช้ร่วมกัน

IPv6 นำการเข้าถึงปลายทางถึงปลายทางกลับคืนมา ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อแอปแบบเพียร์ทูเพียร์ การโทรด้วยเสียงและวิดีโอ และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งที่อุปกรณ์จำนวนมากจำเป็นต้องมีแอดเดรสโดยตรง

IPv6 ยังออกแบบส่วนหัวของแพ็กเก็ตใหม่ โดยนำฟิลด์ที่ไม่ค่อยได้ใช้ออกและทำให้ส่วนหัวมีขนาดคงที่ ซึ่งเราเตอร์จะประมวลผลได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

IPv6 ยังยกเลิกการแบ่งส่วนภายในเราเตอร์และผลรวมตรวจสอบของส่วนหัว โดยย้ายงานดังกล่าวไปทำที่อื่น ผลลัพธ์คือการส่งต่อที่กระชับขึ้นเมื่อเทียบกับส่วนหัว IPv4 ที่ซับซ้อนกว่า

อุปกรณ์ IPv6 สามารถกำหนดค่าแอดเดรสของตนเองโดยใช้ SLAAC (การกำหนดค่าแอดเดรสแบบไม่เก็บสถานะโดยอัตโนมัติ) เราเตอร์จะประกาศคำนำหน้าเครือข่าย แล้วอุปกรณ์จะสร้างแอดเดรสที่สมบูรณ์ด้วยตนเอง

วิธีนี้ลดความจำเป็นต้องมีเซิร์ฟเวอร์ DHCP ในทุกเครือข่าย ทำให้การตั้งค่าง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับ IPv4 ที่พึ่งพาการกำหนดแอดเดรสด้วยตนเองหรือ DHCP มากกว่า

คุณไม่สามารถขยาย IPv4 โดยตรงได้ เพราะฟิลด์ขนาด 32 บิตถูกกำหนดตายตัวในโพรโทคอลและฝังอยู่ในระบบจำนวนมาก การใช้แอดเดรสที่ใหญ่ขึ้นจึงต้องมีโพรโทคอลรุ่นใหม่ทั้งหมด

IPv6 ได้รับการกำหนดมาตรฐานในปี 1998 (RFC 2460 และต่อมาคือ RFC 8200) เพื่อให้อินเทอร์เน็ตเติบโตเกินขีดจำกัดตายตัวของ IPv4 โดยไม่ทำลายการออกแบบเดิม

เนื่องจาก IPv4 และ IPv6 ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้โดยตรง การเปลี่ยนผ่านจึงใช้เวลาหลายทศวรรษ เครือข่ายจะใช้งานทั้งสองแบบในช่วงการย้ายระบบอันยาวนาน ซึ่งเป็นกลยุทธ์ที่เรียกว่า สแตกคู่

ผู้ให้บริการเนื้อหารายใหญ่และผู้ให้บริการเครือข่ายมือถือรองรับทราฟฟิก IPv6 ในปริมาณมากแล้ว และการใช้งานยังคงเพิ่มขึ้นเมื่ออุปกรณ์และผู้ให้บริการเปิดใช้งาน IPv6 มากขึ้น

IPv6 ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการรองรับ IPsec (ความปลอดภัยของโพรโทคอลอินเทอร์เน็ต) สำหรับการเข้ารหัสและการพิสูจน์ตัวตน รวมทั้งปรับปรุงความสามารถต่าง ๆ เช่น การเคลื่อนที่

แม้ IPv4 จะรองรับ IPsec ได้เช่นกัน แต่การออกแบบของ IPv6 ที่ใหญ่กว่าและเรียบง่ายกว่าทำให้การผสานความสามารถเหล่านี้เป็นไปอย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้น และรองรับความต้องการด้านความปลอดภัยและการโรมมิงสมัยใหม่

ในฐานะช่างเทคนิค คุณจะพบแอดเดรส IPv6 ควบคู่กับ IPv4 มากขึ้นเรื่อย ๆ การเข้าใจเหตุผลที่มี IPv6 จะช่วยให้คุณยอมรับแอดเดรสที่ยาวและดูแปลกตาได้โดยไม่สับสน

บทเรียนถัดไปจะสอนให้คุณอ่าน ย่อ และจำแนกแอดเดรสเหล่านั้น เพื่อให้คุ้นเคยได้เช่นเดียวกับ IPv4 แบบจุดฐานสิบ

หัวใจสำคัญของ IPv6 คือการแก้ปัญหาแอดเดรสไม่พอใช้ ส่วนอื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นส่วนหัวที่สะอาดขึ้น การกำหนดค่าอัตโนมัติ หรือการนำการเข้าถึงปลายทางถึงปลายทางกลับคืนมา ล้วนเกิดจากการตัดสินใจขยายพื้นที่แอดเดรส

จดจำแรงจูงใจหลักนี้ไว้ แล้ว IPv6 จะไม่ใช่เรื่องน่ากลัวอีกต่อไป แต่จะเริ่มเข้าใจได้อย่างเป็นเหตุเป็นผล

คุณได้เรียนรู้เหตุผลที่จำเป็นต้องมี IPv6

• IPv4 มีแอดเดรสเพียงประมาณ 4.3 พันล้านรายการ (2^32) และถูกใช้จนหมด
• IPv6 ใช้แอดเดรสขนาด 128 บิต (2^128) ซึ่งมีจำนวนมากจนแทบไม่จำกัด
• NAT เป็นวิธีแก้ชั่วคราวที่ทำลายการเชื่อมต่อปลายทางถึงปลายทาง
• IPv6 เพิ่มส่วนหัวที่สะอาดขึ้นและการกำหนดค่าอัตโนมัติด้วย SLAAC
• IPv4 และ IPv6 อยู่ร่วมกันผ่านสแตกคู่ในช่วงการเปลี่ยนผ่านอันยาวนาน