Hvad er der galt med IPv4 og hvorfor vi flytter til IPv6

I de sidste 10 år har dette været året, hvor IPv6 vil blive bredt spredt. Det er ikke sket endnu. Derfor er der lidt udbredt viden om, hvad IPv6 er, hvordan man bruger det, eller hvorfor det er uundgåeligt.

Hvad er der galt med IPv4?

Vi har brugt IPv4 lige siden RFC 791 blev offentliggjort i 1981. På det tidspunkt var computere store, dyre og sjældne. IPv4 havde tilvejebragt 4 milliarder IP -adresser, hvilket virkede som et enormt antal sammenlignet med antallet af computere. Desværre bruges IP-adresser derfor ikke. Der er huller i adresseringen. For eksempel kan en virksomhed have et adresseområde på 254 ( 2 ^8-2 ) adresser og kun bruge 25 af dem. De resterende 229 er forbeholdt fremtidig udvidelse. Disse adresser kan ikke bruges af nogen anden på grund af den måde, hvorpå netværk ruter trafik. Derfor, hvad der virkede som et stort antal i 1981, er faktisk et lille antal i 2014.

Internet Engineering Task Force ( IETF ) genkendte dette problem i begyndelsen af 1990'erne og kom med to løsninger: Klasseløs internetdomæneruter ( CIDR ) og private IP-adresser. Før opfindelsen af CIDR kunne du få en af tre netværksstørrelser: 24 bit (16.777.214 adresser), 20 bit (1.048.574 adresser) og 16 bit (65.534 adresser). Når CIDR var opfundet, var det muligt at opdele netværk i subnetværk.

Så hvis du f.eks. Havde brug for 5 IP adresser, ville din internetudbyder give dig et netværk med en størrelse på 3 bit, som ville give dig 6 IP adresser. Så det ville give din internetudbyder mulighed for at bruge adresser mere effektivt. Private IP-adresser giver dig mulighed for at oprette et netværk, hvor hver maskine på netværket let kan oprette forbindelse til en anden maskine på internettet, men hvor det er meget vanskeligt for en maskine på internettet at oprette forbindelse til din maskine igen. Dit netværk er privat, skjult. Dit netværk kan være meget stort, 16.777.214 adresser, og du kan subnet dit private netværk i mindre netværk, så du nemt kan administrere dine egne adresser.

Du bruger sandsynligvis en privat adresse lige nu. Tjek din egen IP-adresse: hvis den er i området 10.0.0.0 - 10.255.255.255 eller 172.16.0.0 - 172.31.255.255 eller 192.168.0.0 - 192.168.255.255 , så bruger du en privat IP-adresse. Disse to løsninger hjalp med at forhindre katastrofer, men de var stopgap-foranstaltninger, og nu er tidspunktet for beregning overstået.

Et andet problem med IPv4 er, at IPv4-overskriften var variabel længde. Det var acceptabelt, når routing blev udført af software. Men nu er routere bygget med hardware, og det er svært at behandle headere med variabel længde i hardware. De store routere, der gør det muligt for pakker at gå over hele verden, har problemer med at klare belastningen. Det var klart, at der var behov for en ny ordning med overskrifter med fast længde.

Endnu et andet problem med IPv4 er, at Internettet var en amerikansk opfindelse, da adresserne blev tildelt. IP-adresser for resten af verden er fragmenterede. En ordning var nødvendig for at tillade adresser at blive samlet noget efter geografi, så routingtabellerne kunne gøres mindre.

Endnu et andet problem med IPv4, og det lyder måske overraskende, er, at det er svært at konfigurere og svært at ændre. Dette er muligvis ikke tydeligt for dig, fordi din router tager sig af alle disse detaljer for dig. Men problemerne for din internetudbyder skifter dem.
Alle disse problemer gik i betragtning til den næste version af Internettet.

Om IPv6 og dets funktioner

IETF afslørede den næste generation af IP i december 1995. Den nye version blev kaldt IPv6, fordi nummer 5 ved en fejltagelse var blevet tildelt noget andet. Nogle af funktionerne i IPv6 inkluderet.

1. 128 bit adresser (3.402823669 × 10³⁸ adresser)
2. Et skema til logisk aggregering af adresser
3. Overskrifter med fast længde
4. En protokol til automatisk konfiguration og omkonfiguration af dit netværk.

Lad os se på disse funktioner en efter en:

Den første ting, som alle bemærker ved IPv6 , er, at antallet af adresser er enormt. Hvorfor så mange? Svaret er, at designerne var bekymrede over den ineffektive organisering af adresser, så der er så mange tilgængelige adresser, at vi kunne tildele ineffektivt for at nå andre mål. Så hvis du vil opbygge dit eget IPv6-netværk, er chancerne for, at din internetudbyder giver dig et netværk på 64 bit (1.844674407 × 10¹⁹-adresser) og giver dig mulighed for at subnet dette rum efter dit hjertes indhold.

Med så mange adresser, der skal bruges, kan adresseområdet tildeles tyndt for at rute pakker effektivt. Så din internetudbyder får et netværksrum på 80 bit . Af disse 80 bits er 16 af dem til internetudbyderens subnetværk, og 64 bits er til kundens netværk. Så internetudbyderen kan have 65.534 netværk.

Denne adressetildeling er imidlertid ikke støbt i sten, og hvis internetudbyderen vil have flere mindre netværk, kan den gøre det (selvom internetudbyderen sandsynligvis sandsynligvis blot vil bede om et andet mellemrum på 80 bit). De øverste 48 bit er yderligere opdelt, så internetudbydere, der er " tæt " på hinanden, har lignende netværksadresser, så netværkerne kan aggregeres i rutetabellerne.

En IPv4 header har en variabel længde. En IPv6 header har altid en fast længde på 40 byte. I IPv4 førte ekstra muligheder til, at overskriften steg i størrelse. Hvis der er behov for yderligere oplysninger i IPv6, gemmes disse yderligere oplysninger i udvidelsesoverskrifter, der følger IPv6-headeren og generelt ikke behandles af routerne, men snarere af softwaren på destinationen.

Et af felterne i IPv6-overskriften er flowet. Et flow er et 20 bit nummer, der oprettes pseudo-tilfældigt, og det gør det lettere for routere at rute pakker. Hvis en pakke har et flow, kan routeren bruge dette flownummer som et indeks i en tabel, der er hurtig, snarere end en tabelopslag, som er langsom. Denne funktion gør IPv6 meget let at rute.

I IPv6 , når en maskine starter første gang, kontrollerer den det lokale netværk for at se, om en anden maskine bruger dens adresse. Hvis adressen ikke er brugt, ser maskinen derefter efter en IPv6-router på det lokale netværk. Hvis den finder routeren, beder den routeren om en IPv6-adresse, der skal bruges. Nu er maskinen indstillet og klar til at kommunikere på internettet - den har en IP-adresse til sig selv og den har en standardrouter.

Hvis routeren skulle gå ned, registrerer maskinerne på netværket problemet og gentager processen med at lede efter en IPv6-router for at finde backup-routeren. Det er faktisk svært at gøre i IPv4. På samme måde, hvis routeren vil ændre adresseringsskemaet på sit netværk, kan det. Maskinerne spørger routeren fra tid til anden og ændrer deres adresser automatisk. Routeren understøtter både den gamle og den nye adresse, indtil alle maskiner er skiftet til den nye konfiguration.

Automatisk IPv6-konfiguration er ikke en komplet løsning. Der er nogle andre ting, som en maskine har brug for for at kunne bruge internettet effektivt: navneserverne, en tidsserver, måske en filserver. Så der er dhcp6 som gør det samme som dhcp, kun fordi maskinen starter i en rutet tilstand, kan en dhcp-dæmon betjene et stort antal netværk.

Så hvis IPv6 er så meget bedre end IPv4, hvorfor har adoption ikke været mere udbredt (pr. maj 2014 anslår Google, at dens IPv6-trafik er ca. 4% af dets samlet trafik)? Det grundlæggende problem er, hvad der kommer først, kyllingen eller ægget ? Enhver, der kører en server, ønsker, at serveren skal være så bredt tilgængelig som muligt, hvilket betyder, at den skal have en IPv4 adresse.

Det kunne også have en IPv6-adresse, men få mennesker ville bruge den, og du skal ændre din software lidt for at imødekomme IPv6. Desuden understøtter mange hjemmenetværk-routere ikke IPv6. Mange internetudbydere understøtter ikke IPv6. Jeg spurgte min internetudbyder om det, og jeg fik at vide, at de vil levere det, når kunderne beder om det. Så jeg spurgte, hvor mange kunder der havde bedt om det. En, inklusive mig.

I modsætning hertil understøtter alle de større operativsystemer, Windows, OS X og Linux IPv6 " out of the box " og har i årevis. Operativsystemerne har endda software, der gør det muligt for IPv6-pakker at " tunnel " inden for IPv4 til et punkt, hvor IPv6-pakkerne kan fjernes fra den omgivende IPv4-pakke og sendes på vej.

Konklusion

IPv4 har tjent os godt i lang tid. IPv4 har nogle begrænsninger, som vil give uoverstigelige problemer i den nærmeste fremtid. IPv6 løser disse problemer ved at ændre strategien for tildeling af adresser, foretage forbedringer for at lette routing af pakker og gøre det lettere at konfigurere en maskine, når den først opretter forbindelse til netværket.

Imidlertid har accept og brug af IPv6 været langsom, fordi ændringer er hårde og dyre. Den gode nyhed er, at alle operativsystemer understøtter IPv6, så når du er klar til at foretage ændringen, har din computer brug for lidt indsats for at konvertere til den nye ordning.