Ipv4 vs ipv6 - čo to je a na čo sa používa v sieťach

Internet a svet sietí by neboli také, ako ho poznáme, a ani by neexistovali, keby neboli na adresovanie IPv4. Protokol mimoriadneho významu pri spojeniach medzi zariadeniami prostredníctvom siete, fyzicky aj bezdrôtovo. Dnes uvidíme všetko, čo súvisí s IP a budeme analyzovať rozdiely medzi IPv4 a IPv6 a vysvetľujú jeho hlavné vlastnosti.

Index obsahu

IPv4 a model OSI

Budeme musieť začať so základnou, ktorá má definovať a pochopiť, čo je IP adresa, či už je to IPv4 alebo IPv6.

OSI modeluje sieťový štandard

A preto musíme urobiť rýchly odkaz na model OSI (Open System Interconection). Je to referenčný model a nie sieťová architektúra pre rôzne sieťové protokoly, ktoré zasahujú do komunikácií prostredníctvom počítačového zariadenia. Model rozdeľuje telekomunikačné systémy na 7 úrovní, aby sa rozlíšili rôzne etapy dátového prenosu z jedného bodu do druhého, ako aj protokoly, ktoré sú súčasťou každého z nich.

Čo je model OSI: úplné vysvetlenie

Už vieme, že existuje model, ktorý klasifikuje, takpovediac, sieťové protokoly a presne IPv4 a IPv6 sú dva z týchto sieťových protokolov. V tomto prípade fungujú na jednej z najnižších úrovní modelu, sieťovej vrstve alebo vrstve 3. Táto vrstva je zodpovedná za smerovanie paketov medzi dvoma pripojenými sieťami. Údaje sprístupní z vysielača do prijímača prostredníctvom potrebného prepínania a smerovania z jedného bodu do druhého.

Pod ňou máme vrstvu dátového spojenia (vrstva 2), v ktorej prepínače pracujú, a nad ňou je vrstva 4 alebo transportná vrstva, do ktorej zasahuje protokol TCP, ktorý prenáša pakety prostredníctvom datagramov.

Čo je to IP adresa

O IP adrese hovoríme ako o číselnej množine v desiatkovej alebo šestnástkovej sústave (uvidíme), ktorá logicky identifikuje a podľa hierarchie sieťové rozhranie. Každému zariadeniu pripojenému k sieti musí byť pridelená IP adresa, dočasný identifikátor, ako je napríklad náš DNI, keď sme na tomto svete, alebo telefónne číslo, keď sme zmluvne uzavreli telefónnu službu. Vďaka IP môžu rôzne počítače navzájom komunikovať, takže pakety cestujú po sieti, až kým nenájdu svojho príjemcu.

IP adresa môže byť pevná ( pevná IP) alebo dynamická (DHCP alebo Dynamic Host Configuration Protocol), vždy priradená serverom alebo routerom, ktorý pracuje na sieťovej vrstve. Keď hovoríme o pevnej IP, znamená to, že hostiteľ bude mať vždy rovnakú IP adresu, aj keď je vypnutá a znovu zapnutá. Zatiaľ čo v DHCP je IP pri zapnutí dynamicky priradený k hostiteľovi, samozrejme, uzlom siete sa zvyčajne pridelí rovnaká adresa IP vždy po prvom priradení k routeru.

V sieťovej architektúre musíme rozlišovať medzi verejnou sieťou, ktorou by bol internet, a súkromnou sieťou, sieťou za smerovačom, kde sú naše počítače a Smartphone alebo tablety, ak sa pripojíme k sieti Wi-Fi. V prvom prípade hovoríme o externej IP, ktorá by bola adresou priradenou smerovaču na komunikáciu s internetom, čo je dynamika, ktorú takmer vždy poskytuje náš poskytovateľ internetových služieb. V druhej časti hovoríme o internej IP, na adresu, ktorú router dáva počítačom v našej sieti, čo je takmer vždy typu 192.168.xx

Nesmieme si zamieňať adresu IP s adresou MAC, čo je tentoraz iná adresa, ktorá je jedinečná a ktorá identifikuje každý počítač v sieti. Je nastavená z výroby, podobne ako IMEI telefónu, hoci sa dá zmeniť, identifikuje hostiteľa v transportnej vrstve modelu OSI. V skutočnosti je prepínačom alebo routerom to, že spája MAC s IP. MAC je 48-bitový kód vyjadrený v hexadecimálnej notácii v 6 dvojmiestnych blokoch.

Protokol IP

IP adresa je identifikátor patriaci k IP protokolu (internetový protokol), ktorý je adresovacím systémom IPv4 a IPv6 ako novšia verzia a je pripravený na budúcnosť. Je to protokol, ktorý pracuje na sieťovej vrstve a nie je orientovaný na spojenie, to znamená, že komunikácia medzi dvoma koncami siete a výmena údajov sa môžu uskutočňovať bez predchádzajúcej dohody. Inými slovami, prijímač vysiela dáta bez toho, aby vedel, či je prijímač k dispozícii, takže pri zapnutí a pripojení dôjde k prijímaču.

IPv4 a IPv6 prenášajú komutované dátové pakety cez fyzické siete, ktoré fungujú podľa modelu OSI. To sa deje vďaka smerovaniu, technike, ktorá umožňuje paketu nájsť najrýchlejšiu cestu k cieľu, ale bez záruk, že dorazí, je táto záruka samozrejme daná vrstvou na prenos údajov s TCP, UDP alebo iným protokolom.

Dáta spracované protokolom IP sú rozdelené do paketov nazývaných datagramy, ktoré nemajú na odosielanie žiadny typ ochrany ani kontroly chýb. Či bude datagram zasielaný iba s IP, môže alebo nemusí prísť, zlomený alebo úplný av náhodnom poradí. Spolu s údajmi prenáša iba informácie o zdrojovej a cieľovej IP adrese. To sa, samozrejme, nezdá byť príliš spoľahlivé, takže v transportnej vrstve je tento datagram zachytený a zabalený do segmentu TCP alebo UDP, ktorý pridáva spracovanie chýb a oveľa viac informácií.

IPv4

Teraz sa zameriame na protokol IPv4, ktorý funguje v sieťach od roku 1983, kedy bola vytvorená prvá sieť výmeny paketov ARPANET, ktorá je definovaná štandardom RFC 791. Ako už názov napovedá, je protokol IP vo verzii 4, ale je to tak, že nemáme implementované predchádzajúce verzie, a to bola prvá zo všetkých.

IPv4 používa 32-bitovú adresu (32 binárnych a núl) usporiadaných do 4 oktetov (8-bitové čísla) oddelených bodkami v desatinnom zápise. Uvedením do praxe bude taký počet, že:

192.168.0.102

Týmto spôsobom môžeme mať adresy, ktoré sa pohybujú od 0.0.0.0 do 255.255.255.255. ak preložíme predchádzajúcu IP do jej binárneho kódu, budeme mať:

192, 166, 102 = 11000000, 10101000, 00000000, 01100110

Inými slovami, 32 bitov, takže s IPv4 budeme schopní osloviť celkom:

2 ³² = 4 294 967 296 hostiteľov

Môže sa to zdať ako veľa, ale v súčasnosti sú adresy IPv4 prakticky vyčerpané, pretože 4 miliardy počítačov je dnes celkom normálne číslo. V skutočnosti už v roku 2011 začali byť vzácni, keď orgán zodpovedný za poskytovanie IP adries v Číne použil posledný balík, takže sa pri záchrane objavil protokol IPv6. Toto adresovanie používame už takmer 40 rokov, takže po celý život to nie je zlé.

Musíme mať na pamäti, že interné adresy IP budú vždy rovnaké v sieťach LAN a nebudú ovplyvnené externými IP. To znamená, že v internej sieti môžeme mať hostiteľa, ktorý má 192.168.0.2, a budú ho používať aj iní hostitelia v inej internej sieti, ktorí sa budú môcť replikovať toľkokrát, koľkokrát chceme. Externé adresy IP sa však zobrazujú v celej internetovej sieti a v žiadnom prípade sa nemôžu opakovať.

Hlavička IPv4

Preto je vhodné skontrolovať štruktúru hlavičky IPv4, ktorá má minimálnu veľkosť 20 bajtov a maximálne 40 bajtov.

Každú sekciu rýchlo vysvetlíme, pretože niektoré z nich budú neskôr rozšíriteľné o IPv6

• Verzia (4 bity): identifikuje verziu protokolu, pričom je 0100 pre v4 a 0110 pre v6. IHL (4 bity): je veľkosť záhlavia, ktoré môže byť od 20 bajtov do 60 bajtov alebo čo je rovnaké od 160 bitov do 480 bitov. Čas služby (8 bitov): identifikátor v prípade, že je balík špeciálny, napríklad dôležitejší vzhľadom na naliehavosť dodávky. Celková dĺžka (16 bitov): odráža celkovú veľkosť datagramu alebo fragmentu v oktetoch. Identifikátor (16 bitov): používa sa, ak je datagram fragmentovaný tak, aby sa neskôr mohol spojiť s príznakmi (3 bity) a posunom alebo pozíciou fragmentu (13 bitov): 1. bit bude 0, 2. bit (0 = deliteľný, 1 nedeliteľný), 3. bit (0 = posledný fragment, 1 = stredný fragment) TTL (8 bitov): Životnosť paketu IPv4. Odzrkadľuje počet chmeľu v smerovačoch, ktorý môže trvať, je 64 alebo 128. Keď je balík vyčerpaný, je odstránený. Protokol: označuje protokol, do ktorého musí byť datagram doručený vo vyšších vrstvách, napríklad TCP, UDP, ICMP atď. Kontrolný súčet: na kontrolu integrity balíka, prepočítavať vždy, keď sa zmení akákoľvek predchádzajúca hodnota.

IPv6 a rozdiely s IPv4

Aj keď úplné vysvetlenie jedného z týchto protokolov je svetom, nemôžeme to urobiť navždy, takže teraz budeme pokračovať v protokole IPv6 alebo Internet Protocol verzie 6. A kde je verzia 5? Nikde to nebolo iba experimentálne, takže sa pozrime, čo to je a aké sú rozdiely s IPv4.

Úplne každý z nás už niekedy videl IP adresu z predchádzajúcich adries, ale určite jednu z nich je oveľa menej, alebo sme si to ani nevšimli. IPv6 bol implementovaný v roku 2016 s definíciou svojho štandardu RFC 2460 a jeho cieľom je v prípade potreby nahradiť IPv4. Tento štandard sa zrodil z potreby poskytnúť Ázijcom viac adries IP. IP adresy sú rezervované tak, aby sa dalo hovoriť, a posledný paket bol rezervovaný v roku 2011, ako je uvedené vyššie. To neznamená, že sa všetky už používajú, pretože ich spoločnosti používajú, keď sú do siete pridané ďalšie uzly.

IPv6 je tiež navrhnutý tak, aby poskytoval pevnú IP adresu pre všetky typy zariadení. Koľko ďalších adries IP však môžeme dať tejto novej verzii? Bude ich málo, pretože táto adresa používa 128 bitov s mechanikom podobným predchádzajúcej. Tentoraz sa však používa hexadecimálny zápis, takže zaberá menej miesta, pretože vykreslenie 128 bitov v oktetoch by viedlo k enormne dlhej adrese. V tomto prípade sa skladá z 8 oddielov, z ktorých každá má 16 bitov.

Prenosom späť do praxe bude alfanumerické číslo, ktoré bude vyzerať takto:

fe80: 1a7a: 80f4: 3d0a: 66b0: b24b: 1b7a: 4d6b

Týmto spôsobom môžeme mať adresy od 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 do ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Tentoraz nebudeme prekladať túto adresu do binárneho kódu len preto, aby sme sa vyhli depresii, ale mala by 128 a núl. Keď vidíme niektorú z týchto adries na našom počítači alebo akomkoľvek inom hostiteľovi, je možné, že je zastúpená v menšom počte skupín, a je možné, že ak máme skupiny, ktoré majú iba nuly, je možné ich vynechať, pokiaľ sú napravo.

Teraz s protokolom IPv6 a týmito 128 bitmi budeme môcť osloviť celkom:

2 ¹²⁸ = 340, 282, 366, 920, 938, 463, 463, 374, 607, 431, 768, 211, 456 hostiteľov

Týmto spôsobom budú Číňania schopní nainštalovať všetky servery, ktoré chcú, bez akýchkoľvek obmedzení, pretože ich kapacita je skutočne škandalózna. Aj keď v súčasnosti nefunguje samostatne, naše počítače už na svojej sieťovej karte majú adresu IPv6.

Hlavička IPv6 a IPv4 a ďalšie novinky

Dôležitou vecou pri implementácii nového adresovania je, aby bol spätne kompatibilný s predchádzajúcimi protokolmi a pôsobil v iných vrstvách. Použitie protokolu IPv6 sa dá použiť s ostatnými protokolmi aplikačnej a transportnej vrstvy s malou úpravou hlavičiek, s výnimkou FTP alebo NTP, pretože integrujú adresy sieťovej vrstvy.

Študovali sme tiež, ako zjednodušiť záhlavie protokolu, aby bolo jednoduchšie ako v protokole IPv4 a pevnej dĺžky, čo výrazne pomáha pri rýchlosti jeho spracovania a identifikácie datagramu. To znamená, že informácie musíme posielať s protokolom IPv4 alebo IPv6, ale nie s kombináciou oboch. Pozrime sa na túto hlavičku:

Teraz je hlavička zjednodušená napriek dvojnásobku IPv4, ak nepridáme možnosti vo forme hlavičiek rozšírení.

• Verzia (4 bity) Trieda premávky (8 bitov): je rovnaká ako kontrola priority paketov Označenie toku (20 bitov): riadi QoS Data length (16 bitov): je zrejmé, ako veľmi meria priestor pre údaje, ktoré sú 64 KB ako štandardná veľkosť a určená pomocou jumboframov Nasledujúca hlavička (8 bitov): zodpovedá oddielu protokolu IPv4 Hop limit (8 bitov): nahrádza hlavičky rozšírenia TTL : pridávajú ďalšie možnosti fragmentácie, šifrovania atď. V IPv6 je 8 typov hlavičiek rozšírení

Medzi novinkami zahrnutými v tomto protokole je možné zdôrazniť väčšiu adresovaciu kapacitu aj v podsieťach alebo interných sieťach a zjednodušenejšou formou. Teraz môžeme mať v podsieti až 2 ⁶⁴ hostiteľov práve zmenou niekoľkých identifikátorov uzlov.

K tomu je pridaná možnosť, že každý uzol môže byť sám nakonfigurovaný, keď je zahrnutý v IPv6 res. V tomto prípade IP nebude požadovaná od smerovača, ale požiadavka požadujúca konfiguračné parametre pomocou ND, čo sa nazýva automatická konfigurácia bezstavovej adresy (SLAAC). Aj keď môžete použiť aj DHCPv6, ak to nie je možné.

IPsec v tomto prípade nie je voliteľný, ale povinný a implementovaný priamo v IPv6 pre smerovače, ktoré už pracujú s týmto protokolom. K tomu pridávame podporu pre Jumbogramy, to znamená, že datagramy Jumbo sú omnoho väčšie ako dáta IPv4, ktoré boli maximálne 64 kB, a teraz môžu dosiahnuť až 4 GB.

V súhrne tu necháme dve tabuľky, aby ste si všimli rozdiel medzi oboma hlavičkami IPv4 a IPv6.

• Modrá: spoločné polia v oboch hlavičkách Červená: polia, ktoré boli odstránené Zelené: polia, ktoré boli premenované Žlté: nové polia

Ako spoznať našu súkromnú, verejnú a IPv6 IP adresu

Pred dokončením sa naučíme, ako spoznať naše IP adresy, adresy našich zariadení a routerov.

Ak chcete zistiť lokálnu adresu IPv4 a IPv6 v systéme Windows 10, existuje niekoľko metód, najrýchlejším spôsobom je však príkazový riadok. Otvoríme teda Štart, napíšeme CMD a stlačíme Enter. Tam budeme písať

ipconfig

A dostaneme výsledok.

A aby sme vedeli verejnú IP adresu, musíme sa uchýliť k nášmu prehliadaču alebo routeru. môžeme urobiť na stránke:

Čo-je-môj-IP

Nakoniec môžeme skontrolovať, či máme verejnú adresu IPv6 nasledujúcim spôsobom:

Test-IPv6

Necháme vás s niektorými sieťovými tutoriálmi týkajúcimi sa tejto témy

Vedeli ste, že váš počítač má protokol IPv6, vedeli ste, že existuje? Ak máte akékoľvek otázky alebo chcete niečo zdôrazniť, radi vám pomôžeme s pripomienkami.