Исчерпание IPv4-адресов: что это и как оно повлияет на пользователей сети

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

• Быстрый рост интернет-пользователей.
• Всегда на устройстве, как кабельные модемы.
• Высокое использование в мобильных устройствах, ноутбуках, компьютерах.
• Неэффективное использование.

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:

1. Регионы интернета. Развитие интернет-соединения в течение 15 лет с 1990 года привело к широкому использованию широкополосного соединения. Развивающиеся страны, такие как Индия, Китай почти исчерпали адреса.
2. Неэффективное использование. Организации, получившие IP-адреса в начале 1980-х годов, использовали их неэффективно. Потому что первоначальный метод классного сетевого распределения был неадекватен, чтобы отразить разумное использование. Это имело ограничение в IP-адресации для устройств, которые не доступны за пределами их локальной сети. Эта неэффективность также существует в различных сценариях глобального распределения. Подсеть была причиной неэффективности и не позволяла использовать адреса в блоке.
3. Широкополосные соединения. Телефонный модем был основным способом доступа в Интернет. Поскольку пул модемов имеет общий IP, и ему присваиваются IP, и он распределяется на основе базы потребителей. Быстрый рост коммутируемых сетей увеличил скорость потребления адресов. С каждым годом широкополосное соединение увеличивало свое распространение. Поскольку соединение остается всегда активным и шлюзы редко отключаются.
4. Мобильные устройства. Когда в эпоху мобильных телефонов появилась новая технология, потребление Интернет-доступа возросло. Цифровая связь и стоимость встраивания значительной вычислительной мощности в портативные устройства были снижены. Новые спецификации 4G / 5G требуют IPv6-адресации для высокоскоростной связи.

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:

• Протокол более эффективно обрабатывает пакеты с большим адресным пространством.
• Улучшает производительность и повышает безопасность.
• IPv6 позволяет корпоративной машине с частными IP отправлять и получать пакеты от машин, расположенных за пределами частной сети с публичными IP.
• Конфигурирование адреса без сохранения состояния и с сохранением состояния как при отсутствии, так и при наличии сервера DHCP.
• Поле метки потока обеспечивает лучшую поддержку для приоритетной доставки.

Разработка IPv6

Ниже приведено объяснение, кто разработал IPv6:

• IPv6 был разработан Internet Engineering Task Force (IETF).
• Сети R & D с инфраструктурой IPv6, AARNET (Австралия), Abeline (США), Gigabit European Academic Network (Европа) и многие другие.

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.

Если вы являетесь пользователем всемирной паутины, то, вполне вероятно, вы уже сталкивались с таким термином, как IPv4.

IPv4 имеет большое значение для интернета и действительно может влиять на огромное количество веб-пользователей. Поэтому в этой статье мы хотели бы рассказать о некоторых из наиболее важных вопросов, касающихся IPv4 и IPv6.

Давайте начнем с основ. IP адрес – это уникальный идентификатор, к примеру, как номер телефона, который позволяет осуществлять связь между компьютерами или всеми устройствами, подключенными к сети. Доменные имена выступают в качестве никнеймов этих IP- адресов (наш никнейм – ukrnames.com). Интернет протокол 4 версии, более известный как IPv4, является первым компьютерным протоколом для передачи информации между компьютерами и интернетом. Все IPv4-адреса состоят из четырех октетов или цифр, каждая в диапазоне от 0 до 255.

В чем же заключается проблема с IPv4?

IPv4 включает в себя более 4 млрд, а, если быть точным, 4 294 967 296 адреса. Более трех десятилетий назад, когда IPv4 впервые был реализован, это число казалось достаточным для интернет сети. Конечно, никто не мог предположить, что интернет станет настолько популярным и на сегодняшний день, с приблизительно 2 миллиардами пользователей, IPv4-адреса будет просто таять на глазах. Способствует убыванию адресов растущий спрос на интернет-хостинг мобильных устройств, которые требуют уникальный IP- адрес.

Каковы последствия исчерпания IPv4-адресов?

Исчерпание IPv4-адресов повлияет на всех пользователей Интернета. Недоступность IP -адресов означает, в некотором смысле, что Интернет задействован почти на полную мощность и связь с новыми сетевыми устройствами не удастся.

Кроме того, такой дефицит создаст новый рынок IP- адресов, то есть за ранее бесплатный ресурс уже надо будет платить. Это также повлияет на самих провайдеров интернет-услуг, так как создание и принятие новой технологии для преодоления этой проблемы потребует значительных инвестиций.

Как же можно решить эту проблему?

1. Усиление контроля над IPv4-адресами

Одним из способов уменьшения расхода IPv4-адресов считается усиление контроля над распределением адресов между интернет реестрами.

Также для сохранения IPv4-адресов, разрабатываются и реализуются новые подходы и механизмы в сети. Сюда входит и виртуальный хостинг: хостинг нескольких доменов на одном сервере (с одного IP- адреса).

Индикация имени сервера (SNI или Server Name Indication) – это расширение протокола SSL, разработанное для того, чтобы обойти необходимость для веб-сайта, у которого есть SSL сертификат, иметь выделенный IP- адрес.

Более того, интернет-провайдеры изучают возможность конфигурирования сети IPv4 и применения технологии, известной как Carrier-grade NAT. Суть технологии заключается в том, что группы объединенных по географическому принципу людей, например, жилая улица, а точнее все, кто на этой улице находится, делили бы между собой один общий IP- адрес, а в каждой семье был бы еще свой личный адрес. Но существует ряд проблем, связанных с этой концепцией. К примеру, в случае, если один из домовладельцев на такой улице нарушит правила пользования интернетом (предположим, устроит рассылку спам-писем), то в конечном итоге общий IP адрес будет заблокирован. Соответственно, доступ к интернету будет закрыт не только для этого нарушителя, но и для других пользователей.

2. Внедрение новой системы IPv6

IPv6 – это последняя версия интернет-протокола, которая рассматривается в качестве долгосрочного решения исчерпания IPv4-адресов. Главной особенностью IPv6 являются его огромные возможности. Максимально возможное количество адресов в данном протоколе – 2 ^ 128. Наглядно это можно представить так:

340,282,366,920,938,000,000,000,000,000,000,000,000

IPv6 также имеет дополнительные преимущества в плане безопасности и качества использования.

Каковы последствия внедрения IPv6?

Основной фактор, препятствующий широкому распространению и использованию IPv6 – деньги. IPv4 и IPv6 не разработаны для взаимодействия или совмещения, а это значит, что интернет-инфраструктура должна быть обновлена, так как большая часть интернета недоступна для пользователей IPv6-адресов. Это, в свою очередь, чрезвычайно затратно для провайдеров, а значит технология приживается медленно, больше внимания уделяется продлению срока службы IPv4. Одним из решений этой проблемы может быть параллельное использование IPv4 и IPv6 (англ. Dual Stacking), что позволит им работать бок о бок, разделяя ту же сетевую инфраструктуру. Но, как уже упоминалось, большая часть этой структуры потребует программных и аппаратных обновлений для полной поддержки IPv6.

Начиная со дня выпуска IPv6 (6 июня 2012 года), применение этой технологии неуклонно растет, но все же, пока только небольшой процент пользователей Интернета имеют подключение к IPv6.

Протокол IPv6 – будущее интернета. И хотя он не может реализоваться на более масштабном уровне на протяжении уже нескольких лет, все таки лучше быть в курсе таких изменений и быть к ним готовым.

Нужно знать! На компьютере со статическим IP-адресом помимо собственно IP-адреса вы должны указать маску подсети, а также, при необходимости, шлюз по умолчанию. IP-адрес – это числовой идентификатор компьютера. Схемы предоставления IP-адресов различаются в зависимости от настройки сети, но в большинстве случаев они назначаются на основе конкретных сетевых сегментов.

Отличие IPv6 от IPv4 адресов

Адреса IPv6 сильно отличаются от адресов IPv4. В IPv6-адресах первые 64 бита представляют идентификатор сети, а оставшиеся 64 бита – сетевой интерфейс. В IPv4-адресах переменное число первых битов обозначает идентификатор сети, а остальные биты – идентификатор хоста. Допустим, вы используете протокол IPv4 и компьютер в сегменте сети 10.0.10.0 с маской подсети 255.255.255.0. Первые три группы битов обозначают сетевой идентификатор, а доступные для хостов адреса находятся в диапазоне от 10.0.10.1 до 10.0.10.254. Адрес 10.0.10.255 зарезервирован для широковещательной передачи.

Если вы находитесь в частной сети, не имеющей прямого выхода в Интернет, следует использовать частные IPv4-адреса.

Все остальные сетевые IPv4-адреса являются публичными и должны арендоваться или приобретаться. Если сеть подключена напрямую к Интернету, получите диапазон IPv4-адресов от поставщика Интернета и назначайте их вашим компьютерам.

Проверка адреса с помощью команды PING

Прежде чем назначить статический IP-адрес, убедитесь, что он не используется и не зарезервирован для использования с DHCP. Проверить использование адреса можно при помощи команды PING. Откройте командную строку и введите ping с IP-адресом, который хотите проверить. Например, для проверки IPv4-адреса 10.0.10.12 нужно ввести команду:

ping 10.0.10.12

Команда для проверки IPv6-адреса FEC0::02BC:FF:BECB:FE4F:961D выглядит так:

ping FEC0::02ВС:FF:ВЕСВ:FE4F:9610

Если команда PING даст положительный ответ, данный IP-адрес уже используется, и вам нужно проверить другой адрес.

Если время запроса всех четырех попыток команды PING истекло, а отклик от компьютера так и не получен, IP-адрес в настоящий момент не активен и, возможно, не используется. Однако запросы PING могут блокироваться брандмауэром. Информацию об использовании адреса также может предоставить сетевой администратор компании.

Настройка статических адресов IPv4 и IPv6

Каждый установленный сетевой адаптер может быть подключен к одной локальной сети. Подключения создаются автоматически. Для настройки ІР-адреса конкретного подключения выполните следующие действия:

1. Щелкните Пуск (Start) и Сеть (Network). В консоли Сеть (Network) щелкните кнопку Центр управления сетями и общим доступом (Network And Sharing Center) на панели инструментов.
2. В окне Центр управления сетями и общим доступом (Network And Sharing Center) щелкните ссылку Управление сетевыми подключениями (Manage Network Connections). В окне Сетевые подключения (Network Connections) щелкните правой кнопкой нужное подключение и выберите команду Свойства (Properties).
3. Дважды щелкните протокол, соответствующий типу настраиваемого IP-адреса – TCP/IPv6 или TCP/IPv4.
4. Настройте адрес IPv6:
   • Установите переключатель Использовать следующий IPv6-адрес (Use The Following IPv6 Address) и введите IPv6-адрес в поле IPv6-адрес (IPv6 Address). Этот IPv6-адрес должен быть уникален в пределах сети.
   • Нажмите на клавишу Tab. Поле Длина префикса сети (Subnet Prefix Length) обеспечивает нормальный доступ компьютера к сети. Система вставляет в поле Длина префикса сети (Subnet Prefix Length) стандартное значение префикса. Если в сети не используются подсети переменной длины, стандартное значение должно сработать. В противном случае вам придется привести значение в соответствии с вашей сетью.
5. Настройте адрес IPv4:
   • Установите переключатель Использовать следующий IP-адрес (Use The Following IP Address) и введите IPv4-aдpec в поле IP-адрес (IP Address). Назначаемый компьютеру IPv4-адрес должен быть уникален в пределах сети.
   • Нажмите на клавишу Tab. Поле Маска подсети (Subnet Mask) обеспечивает нормальный доступ компьютера к сети. Система сама вставляет в поле значение маски по умолчанию, которое подходит в большинстве ситуаций. При необходимости задайте другое значение, соответствующее вашей сети.
6. Если компьютеру необходим выход в другие ТСР/IP-сети, в Интернет или другие подсети, укажите IP-адрес шлюза по умолчанию в поле Основной шлюз (Default Gateway).
7. Для разрешения доменных имен требуется DNS. В соответствующие поля введите ІР-адреса основного и альтернативного DNS-серверов.
8. Завершив настройку, щелкните ОК и Закрыть (Close). Повторите процесс для других сетевых адаптеров и IP-протоколов, которые требуется настроить.
9. При необходимости настройте WINS для IPv4-адресов.

Используемые источники:

• https://elcomienzo.ru/chto-takoe-ipv6/
• https://blog.ukrnames.com/tehnyuansyi/ischerpanie-ipv4-adresov-chto-eto-i-kak-ono-povliyaet-na-polzovateley-seti
• https://logi.cc/nastrojka-staticheskogo-ip-adresa/