Протокол IPv4 и IPv6 отличия и принципы работы, в чем разница?

Друзья, приветствую на fast — wolker.ru! Темой сегодняшнего выпуска будет изучение протокола IP, точнее двух его разновидностей. Что такое IP-адресация, какие бывают адреса мы уже подробно разбирали в этой статье. А сегодня мы коснемся еще одной тонкости и  узнаем —  как решить практическую задачу — повышать или понижать приоритет одного протокола над другим и в каких ситуациях это бывает нужно.

Сетевой транспортный сервис сегодня по прежнему широко использует протокол TCP/IP для передачи данных, построения сетей, маршрутизации. То есть всего того, что мы называем Интернетом. Компьютеры всего мира объединены в сеть и работают друг с другом по этому самому популярному протоколу. Развитие телекоммуникационных технологий привело к тому, что появилась еще одна версия IP протокола — шестая. Четвертая по прежнему в строю и будет использоваться нами еще долгое время.

Протоколы IP v4 и IPv6 простыми словами, общие сведения и сравнение

Итак, что такое «классический адрес» ай-пи? В 1981 году была опубликована версия этого протокола. IPv4 — адресом называется 32-битная величина, содержащая информацию о сети и конкретного компьютера (хоста) в ней. Такой адрес записывается в виде четырех десятичных чисел (от 0 до 255), разделенных точками. Например, 192.168.0.1 Компьютер «не понимает» цифры в таком виде (да и любую  другую информацию). Он оперирует нулями и единицами — например в двоичной системе счисления. То есть переводит любую информацию в двоичное число, которое есть последовательность нулей и единиц.

Как это происходит — вы можете проверить сами. В Windows 10 есть приложение «Калькулятор». Если его перевести  например, в режим «Программист», можно посмотреть — как выглядит любое число в двоичной системе счисления. То, что мы видим на своем мониторе и то, что за ним на самом деле — разные вещи  😛

Мы отвлеклись:). Таким образом, каждому числу из адреса присваивается двоичный эквивалент «весом» 8 бит. Это значение еще называют «октет». Вся комбинация из четырех значений адреса называется «слово» (word). Таким образом, Ваш IP  в виде служебной информации можно назвать «словом», его  «выкрикивают» в сети сервера, которые обращаются к нему из Интернет.

Адресация IPv6 появилась относительно недавно. Дело в том, что пространство 32 битных адресов (которое раньше казалось бесконечным) сегодня заканчивается. Связано это с ростом общего количества устройств, использующих Интернет. Каждому нужен  новый Ай-пи. Главное отличие «шестой» версии  — длина адреса. Количество октетов увеличено до восьми и каждый содержит данные в шестнадцатеричной системе счисления, которые разделены вместо точек двоеточиями.

Занимаемое адресом пространство увеличено с 32 до 128 бит, диапазон возможных адресов кажется снова бесконечным. Протокол позволяет передавать кажущиеся невероятными сегодня пакеты данных —  объемом около 4 Гб  для каждого пакета. Когда-нибудь появятся и такие скорости…   Так же в протокол внесены усовершенствования, позволяющие в целом повысить скорость и качество передачи данных по сети в сравнении с  IP v4. И сейчас происходит медленный, неохотный переход на эту совершенную версию.

Как повысить приоритет IPv4 перед IPv6 в Windows7, Windows 10?

Современные версии операционных систем хорошо «знают» IPv6. В новых устройствах по умолчанию с завода включено предпочтение шестой версии перед четвертой.  В большинстве случаев в этом нет ничего страшного. Никаких дополнительных настроек делать не требуется, все и так работает нормально, со старыми привычными адресами.

Но некоторая часть программ и приложений (использующие сетевые соединения с базами данных и другие) была оптимизирована под IPv4.  И если операционную систему не перенастроить  по старинке, возможно снижение производительности программ (или попросту «тормоза»), потому что уходит больше времени на обработку пакетов.

Чтобы проверить — как сделаны настройки на целевом компьютере, нужно в командной строке набрать комнаду ping + имя вашего компьютера. И если приоритет установлен  до IPv6 вы увидите отклик с присвоенным IP-адресом  версии 6:

Итак,  допустим, что для повышения производительности работы по сети нам требуется временно  понизить приоритет с версии Ipv6 до Ipv4. Инструментом для управления сетью через командную строку является программа Netsh.

Запускаем командную строку от имени администратора и поочередно вводим (можно копировать отсюда) следующие команды:

Netsh interface ipv6 set prefix ::/96 60 3 нажимаем ENTER

Netsh interface ipv6 set prefix ::ffff:0:0/96 55 4 нажимаем ENTER

После пингуем снова нужный хост и если не помогло, тогда  еще понижаем следующей командой:

Netsh interface ipv6 set prefix ::/96 1 3

нажимаем ENTER

После всех манипуляций должен возвращаться привычный адрес:

Как отключить протокол IP v6 в Windows полностью через командную строку?

Предыдущий способ самыйоптимальный, потому, что он не отключает полностью шестой протокол, а только ставит его в списке вторым пунктом. И компьютеру не нужна перезагрузка. Этим он и хорош; когда придет время не нужно будет ковыряться и возвращать все обратно.

Но протокол IPv6 можно отключить совсем и все будет хорошо, если ваш сервер «смотрит» только в одну локальную сеть. Отключать через командную строку не пробовал. Можно  пробовать и   через реестр.  Опять же, для мягкого отключения (или возврата на место) рекомендую все же использовать утилиты на базе знаний Microsoft по ссылке https://support.microsoft.com/ru-ru/help/929852/guidance-for-configuring-ipv6-in-windows-for-advanced-users

Эти способы наиболее мягкие и безопасные; при желании можно легко вернуть все обратно. Скачайте их себе! Удачи!

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.

Интеграция Александра Крылова —> 29 Сентября 2020 16:45 |29 Сен 2020 16:45 ||

По прогнозам аналитиков уже в ближайшее время в мире будут работать десятки миллиардов устройств интернета вещей. Старая система адресации, основанная на протоколе IPv4, которая была более-менее способна обеспечить IP-адресами «интернет людей», практически бесполезна в эпоху грядущего «интернета машин». Решить проблему призван новый протокол, IPv6.

4 миллиарда — это совсем немного

Послуживший интернету верой и правдой протокол IPv4, разработанный в 1981 г., имеет 32-битную схему адресации, достаточную для поддержки 4,3 млрд сетевых устройств. Когда-то казалось, что этого количества хватит всем и навсегда, так же, как и пресловутых «640 килобайт памяти».

Однако уже в начале 90-х годов, по мере роста количества сайтов и пользователей интернета, стало ясно, что 4 млрд закончатся уже в обозримом будущем. Тогда же началась разработка нового протокола IPv6. С появлением в 1999 г. концепции интернета вещей эти опасения многократно усилились. И если в 2000 г. предполагалось, что «мощностей» IPv4 хватит на пару десятков лет, то уже в 2005-м высказывалось мнение, что не более, чем на 5.

Второй прогноз оказался ближе к истине: «запасы» больших блоков адресов у региональных регистраторов стали заканчиваться в 2011 г. А в ноябре 2019 г. RIPE NCC, интернет-регистратор, занимающийся выделением интернет-ресурсов и координацией деятельности по поддержке глобального функционирования интернета в Европе и на Ближнем Востоке, объявил о том, что распределил последний блок адресов IPv4 и далее будет работать только с возвращаемыми адресами.

На какое-то время жизнь IPv4 продлила технология трансляции сетевых адресов (Network Address Translation, NAT). Она позволяет преобразовывать частные IP-адреса в общедоступные сетевые и за счет этого «экономить» IPv4-адреса, позволяя использовать один общедоступный IP-адрес множеству компьютеров с частными IP-адресами.

Для этого в корпоративной сети устанавливается маршрутизатор или межсетевой экран, поддерживающий технологию NAT и имеющий общедоступный IP-адрес. На него попадают пакеты, которые отправляются с частных сетевых адресов, за пределы корпоративной сети. Устройство NAT отмечает адрес источника и назначения пакета в таблице трансляции, заменяет его на свой общедоступный IP-адрес и отправляет по назначению. А принимая ответный пакет, NAT преобразует адрес назначения в частный IP-адрес компьютера, который инициировал обмен данными.

Что дает IPv6?

Документы, определяющие новый интернет-протокол организация Internet Engineering Task Force выпустила еще в середине 90-х, а официальный запуск работы протокола IPv6 на постоянной основе состоялся 6 июня 2012 года. Многие компании начали переходить на него и раньше, например Google — с 2008 г.

Номер «6» протокол получил потому, что имя IPv5 зарезервировали за экспериментальным протоколом реального времени, который так и не вышел «в серию». Но и не пропал совсем — многие заложенные в нем концепции можно найти в протоколе MLPS.

Благодаря 128-битной схеме адресации, заложенной в IPv6, количество доступных в нем сетевых адресов составляет 2 в 128 степени. Столь обширное адресное пространство делает ненужным применение NAT (адресов хватит всем) и упрощает маршрутизацию данных. Например, маршрутизаторы больше не должны фрагментировать пакеты, появилась возможность пересылки больших пакетов, размером до 4 Гбайт. Из IP-заголовка исключена контрольная сумма и т. д., поэтому несмотря на больший по сравнению с IPv4 размер адреса IPv6 (16 байтов вместо 4), заголовок пакета удлинился всего лишь вдвое: с 20 до 40 байт.

Внедрение IPv6. Что его сдерживает?

Спустя 8 лет после официального запуска протокол IPv6 постепенно внедряется в сети операторов связи, а также интернет-сервис-провайдеров в разных странах, сосуществуя со своим предшественником — протоколом IPv4.

Активнее всего новой системой адресации пользуются операторы мобильной связи и интернет-провайдеры. Например, по данным отраслевой группы World IPv6 Launch, у T-Mobile USA по протоколу IPv6 проходит почти 95% объема трафика, у Sprint Wireless — 89%. Есть поклонники прогресса и в других странах — индийская Reliance Jio Infocomm (90%), бразильская Claro Brasil (66%). Из российских операторов выше всех в рейтинге, на 83 месте, МТС с 55%.

Динамика доступности IPv6 для пользователей Google

Источник: Google, 2020

Более консервативными оказались крупные веб-сайты. На сегодняшний день, как сообщает Internet Society, чуть менее 30% веб-сайтов из первой тысячи рейтинга Alexa доступны через IPv6. Еще медленнее на новый протокол переводят свои сайты организации. И пока очень немногие компании используют IPv6 в собственной ИТ-инфраструктуре. Объясняется это довольно просто: перевод корпоративной сети на новый протокол — это сложный, дорогой и долгий процесс. А технология NAT, как уже говорилось, продлила время жизни IPv4.

Когда IPv4 будет «отключен»?

Формально никто отключать IPv4, скорее всего, не будет. При запуске нового протокола в июне 2012 года была выбрана модель Dual Stack, при которой сети IPv4 и IPv6 работают параллельно. В большей части мира новые адреса IPv4 «закончились» в период с 2011 по 2018 годы, однако сегодня уже понятно, что такие сетевые адреса будут продаваться и использоваться повторно еще довольно долго.

Однако, по мере роста числа переходов на новый протокол, можно ожидать, что операторы и интернет-сервис-провайдеры начнут взимать плату с компаний за адреса IPv4 в то время, как предоставление адресов IPv6 станет бесплатным. Возможно, какие-то услуги станут доступными только в сетях нового поколения. На IPv6 будут работать сети интернета вещей. И, по мере естественного устаревания IPv4-оборудования (а нового будут выпускать мало), мир будет постепенно отходить от IPv4.

Используемые источники:

• https://fast-wolker.ru/protokol-ipv4-i-ipv6-otlichiya-i-principy-raboty-v-chem-raznica.html
• https://elcomienzo.ru/chto-takoe-ipv6/
• https://www.cnews.ru/articles/2020-09-28_ipv6_stanovitsya_populyarnee_internetu