Ipv4 vs ipv6 - какво представлява и за какво се използва в мрежите

Интернет и светът на мрежите не биха били такива, каквито го познаваме и дори не биха съществували, ако не беше IPv4 адресирането. Протокол от изключително значение за връзките между устройства чрез мрежата, както физически, така и безжично. Днес ще видим всичко, което има общо с IP и ще анализираме разликите между IPv4 срещу IPv6, обяснявайки основните му характеристики.

Индекс на съдържанието

IPv4 и OSI модела

Ще трябва да започнем с основния, който е да дефинираме и разберем какво е IP адрес, независимо дали е IPv4 или IPv6.

OSI моделира мрежовия стандарт

И за това трябва да направим бърза справка за модела OSI (Open System Interconection). Това е референтен модел, а не мрежова архитектура за различните мрежови протоколи, които се намесват в комуникациите чрез компютърно оборудване. Моделът разделя телекомуникационните системи на 7 нива, за да разграничи различните етапи на пътуване на данни от една точка до друга, както и протоколите, участващи във всяка от тях.

Какъв е моделът на OSI: пълно обяснение

Вече знаем, че има модел, който класифицира, така да се каже, мрежовите протоколи и точно IPv4 и IPv6 са два от тези мрежови протоколи. В този случай те работят на едно от най-ниските нива на модела, мрежовия слой или слой 3. Този слой е отговорен за маршрутизирането на пакети между две свързани мрежи. Той ще предостави данни от предавателя до приемника чрез необходимо превключване и маршрутизиране от една точка в друга.

Под него имаме слой за връзка с данни (слой 2), в който работят превключвателите, а над него има слой 4 или транспортният слой, в който се намесва TCP протоколът, който пренася пакетите чрез дейтаграми.

Какво е IP адрес

Ние говорим за IP адрес като цифров набор в десетичен или шестнадесетичен (ще видим), който идентифицира логично и според йерархия мрежов интерфейс. На всяко устройство, свързано към мрежа, трябва да бъде присвоен IP адрес, временен идентификатор като нашия DNI, докато сме в този свят, или телефонен номер, докато сме договорили телефонна услуга. Благодарение на IP различните компютри могат да комуникират помежду си, карайки пакетите да пътуват по мрежата, докато намерят своя получател.

IP адресът може да бъде фиксиран ( фиксиран IP) или динамичен (DHCP или динамичен протокол за конфигуриране на хоста), винаги присвоен от сървър или рутер, който работи на мрежовия слой. Когато говорим за фиксиран IP, това означава, че хостът винаги ще има същия IP адрес, дори ако е изключен и отново. Докато в DHCP IP се присвоява динамично на хоста, когато той е включен, разбира се, възлите на мрежа обикновено получават един и същ IP адрес, винаги след като се свържат за първи път с рутера.

В мрежовата архитектура трябва да правим разлика между публичната мрежа, която би била Интернет, и частната мрежа, тази зад рутера, където са нашите компютри и смартфони или таблети, ако се свържем с Wi-Fi. В първия случай говорим за външен IP, който би бил адресът, който е назначен на рутера за комуникация с Интернет, динамика, почти винаги предоставяна от нашия интернет доставчик. Във втория говорим за вътрешен IP, до адреса, който маршрутизаторът дава на компютрите в нашата мрежа, който почти винаги е от тип 192.168.xx

Не трябва да бъркаме IP с MAC адрес, който този път е фиксиран и уникален адрес, който идентифицира всеки компютър в мрежата. Това е фабрично зададено, като IMEI на телефона, въпреки че е възможно да се модифицира той идентифицира хоста в транспортния слой на OSI модела. Всъщност превключвателят или рутерът е, че той свързва MAC с IP. MAC е 48-битов код, изразен в шестнадесетична нотация в 6 блока с два знака.

IP протокол

IP адресът е идентификаторът, принадлежащ към IP протокола (Интернет протокол), който е IPv4 и IPv6 адресна система като по-нова версия и подготвен за в бъдеще. Това е протокол, който работи на мрежовия слой и не е ориентиран към връзката, това означава, че комуникацията между двата края на мрежата и обмена на данни може да се извършва без предварително съгласуване. С други думи, приемникът предава данни, без да знае дали приемникът е наличен, така че той ще пристигне към приемника, когато е включен и свързан.

IPv4 и IPv6 комутират прехвърлени пакети данни през физическите мрежи, които работят в съответствие с модела OSI. Това става благодарение на маршрутизирането, техника, която позволява на пакета да намери най-бързия маршрут до дестинацията, но без гаранции, че ще пристигне, разбира се, тази гаранция се дава от слой за пренос на данни с TCP, UDP или друг протокол.

Данните, обработвани от IP протокола, са разделени на пакети, наречени дейтаграми, които нямат никакъв тип защита или контрол на грешки за изпращане. Дали дейтаграма ще бъде изпратена само с IP, може да пристигне, да не бъде разбита или пълна и в произволен ред. Той носи само информация за източника и дестинацията IP адрес, заедно с данните. Разбира се, това не изглежда много надеждно, така че в транспортния слой тази дейтаграма се взема и увива в TCP или UDP сегмент, който добавя боравене с грешки и много повече информация.

IPv4

Сега нека се съсредоточим върху протокола IPv4, който работи в мрежите от 1983 г., когато беше създадена първата мрежа за обмен на пакети ARPANET, която се определя от стандарта RFC 791. И както се казва в името му, е IP протоколът във версия 4, но той е, че нямаме внедрени предишни версии и това беше първата от всички.

IPv4 използва 32-битов адрес (32 единици и нули в двоичен), подредени в 4 октета (8-битови числа), разделени с точки в десетична нотация. Превеждането на това на практика ще бъде такова число, че:

192.168.0.102

По този начин можем да имаме адреси, които отиват от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. ако преведем предишния IP в неговия двоичен код, ще имаме:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

С други думи, 32 бита, така че с IPv4 ще можем да адресираме общо:

2 ³² = 4 294 967 296 домакини

Може да изглежда много, но в момента IPv4 адресите са практически изчерпани, тъй като днес 4 милиарда компютри са доста нормална цифра. Всъщност, още през 2011 г. те започнаха да бъдат оскъдни, когато органът, отговарящ за даването на IP адреси в Китай, използва последния пакет, така че IPv6 протоколът се оказа на помощ . Използваме това адресиране от почти 40 години, така че през целия живот не е лошо.

Трябва да имаме предвид, че вътрешните IP адреси винаги ще бъдат еднакви в LAN мрежите и няма да бъдат повлияни от външни IP адреси. Това означава, че във вътрешна мрежа можем да имаме хост, който има 192.168.0.2, и това ще бъде използвано и от други хостове в друга вътрешна мрежа, като можем да репликираме толкова пъти, колкото ни се иска. Но външните IP адреси се виждат в цялата интернет мрежа и те не могат да бъдат повторени във всеки случай.

IPv4 заглавие

Ето защо е удобно да се прегледа структурата на IPv4 заглавие, което има минимален размер от 20 байта и максимум 40 байта.

Ние бързо ще обясним всеки раздел, тъй като някои по-късно ще бъдат разширяващи до IPv6

• Версия (4 бита): идентифицира версията на протокола, като е 0100 за v4 и 0110 за v6. IHL (4 бита): е размерът на заглавката, който може да бъде от 20 байта до 60 байта или кое е същото от 160 бита до 480 бита. Време за обслужване (8 бита): идентификатор в случай, че пакетът е специален, например по-важен, предвид спешността на доставката. Обща дължина (16 бита): отразява общия размер на дейтаграмата или фрагмента в октети. Идентификатор (16 бита): използва се, ако дейтаграмата е фрагментирана, така че по-късно да може да се присъедини към Flags (3 бита) и Offset или позиция на фрагмента (13 бита): 1-ти бит ще бъде 0, втори бит (0 = делимо, 1 не е делимо), 3-ти бит (0 = последен фрагмент, 1 = междинен фрагмент) TTL (8 бита): IPv4 живот на пакета. Той отразява броя на скоковете в рутери, които може да поеме, като е 64 или 128. Когато пакетът е изчерпан, той се отстранява. Протокол: посочва протокола, към който дейтаграмата трябва да бъде доставена в по-високи слоеве, например TCP, UDP, ICMP и т.н. Контролна сума: за контрол на целостта на пакета, преизчисляване всеки път, когато всяка предходна стойност се променя.

IPv6 и разлики с IPv4

Въпреки че напълно обясняваме един от тези протоколи е свят, ние не можем да го направим завинаги, така че сега ще продължим с IPv6 или Internet Protocol версия 6. И къде е версия 5? Ами никъде, той беше само експериментален, така че нека видим какво е и какви са разликите с IPv4.

Абсолютно всички ние някога сме виждали IP адрес от предишните, но със сигурност един от тези много по-малко пъти или дори не сме забелязали. IPv6 беше въведен през 2016 г. с определението на неговия стандарт RFC 2460 и основно е предназначен да замени IPv4, когато е необходимо. Този стандарт се роди от необходимостта да се дават повече IP адреси на азиатците. IP адресите са запазени така да се каже, а последният пакет е запазен през 2011 г., както беше обсъдено по-горе. Това не означава, че всички те вече се използват, тъй като компаниите ги използват, когато в мрежата се добавят повече възли.

IPv6 също е проектиран да предоставя фиксиран IP на всички видове устройства. Но колко още IP адреси можем да дадем с тази нова версия? Е, ще има няколко, тъй като този адрес използва 128 бита с механик, подобен на предишния. Но този път се прави с помощта на шестнадесетична нотация, така че да заема по-малко място, тъй като изобразяването на 128 бита в октети би довело до изключително дълъг адрес. Така че в този случай той е съставен от 8 секции, всяка от които 16 бита.

Прехвърлянето на това обратно на практика ще бъде буквено-цифрово число, което ще изглежда така:

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

По този начин можем да имаме адреси, вариращи от 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 до ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Този път няма да превеждаме този адрес в двоичен код, само за да избегнем депресия, но той ще има 128 нули и такива. Когато видим някой от тези адреси на нашия компютър или друг хост, е възможно той да бъде представен с по-малко групи и е възможно, ако имаме групи само с нули, те могат да бъдат пропуснати, стига да са вдясно.

Сега с IPv6 и тези 128 бита ще можем да адресираме общо:

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

По този начин китайците ще могат да инсталират всички сървъри, които искат, без ограничения, тъй като капацитетът им е наистина скандален. Въпреки че в момента не работи самостоятелно, нашите компютри вече имат IPv6 адрес на мрежовата си карта.

IPv6 срещу IPv4 заглавие и други новини

Важното за внедряването на ново адресиране е да го направим обратно съвместим с предишните протоколи и да работи в други слоеве. Използването на IPv6 може да се използва с другите протоколи на приложните и транспортни слоеве с малка модификация до заглавките, с изключение на FTP или NTP, защото те интегрират адресите на мрежовия слой.

Освен това проучихме как да опростим заглавката на протокола, като го направим по-прост, отколкото в IPv4 и с фиксирана дължина, което значително помага на скоростта на неговата обработка и идентифициране на дейтаграмата. Това означава, че трябва да изпращаме информацията с IPv4 или IPv6, но не и с двете смесени. Нека видим това заглавие:

Сега заглавката е опростена, въпреки че е два пъти по-дълга от IPv4, ако не добавим опции под формата на заглавки на разширения.

• Версия (4 бита) Клас на трафик (8 бита): той е същият като контрола за приоритет на пакета Етикет на потока (20 бита): той управлява дължината на QoS Data (16 бита): очевидно е колко измерва пространството за данни 64 KB като стандартен размер и се определя от jumboframes Следваща заглавка (8 бита): съответства на IPv4 протокола раздел Хоп лимит (8 бита): замества заглавията на TTL Extension: те добавят допълнителни опции за фрагментиране, за криптиране и т.н. В IPv6 има 8 типа заглавници на разширения

Сред новостите, включени в този протокол, е възможно да се подчертае по- голям капацитет за адресиране дори в подмрежи или вътрешни мрежи и в по-опростен вид. Сега можем да имаме до 2 ⁶⁴ хоста в подмрежа само като променим няколко идентификатора на възли.

Към това се добавя възможността всеки възел да може да се конфигурира самостоятелно, когато е включен в IPv6 res. В този случай от маршрутизатора няма да се изисква IP, а заявка, изискваща конфигурационните параметри от ND, това се нарича безконсултативна автоконфигурация на адрес (SLAAC). Въпреки че можете да използвате DHCPv6, ако не е възможно да го направите.

IPsec в този случай не е незадължителен, но е задължителен и се реализира директно в IPv6 за рутери, които вече работят с този протокол. Към това добавяме и поддръжка за Jumbograms, тоест Jumbo дейтаграми, много по-големи от тези на IPv4, които бяха максимум 64KB и вече могат да достигнат до 4 GB.

В обобщение тук ви оставяме двете таблици, за да отбележите разликата между двете IPv4 спрямо IPv6 заглавия.

• Синьо: общи полета в двете заглавки Червено: полета, които са премахнати Зелени: полета, които са преименувани Жълто: нови полета

Как да знаем нашия личен, обществен и IPv6 IP адрес

Преди да завършим, ние се учим как да знаем нашите IP адреси, този на нашето оборудване и този на нашия рутер.

За да разберете локалния IPv4 и IPv6 адрес в Windows 10 има няколко метода, но най-бързият начин е с командния ред. Така че отваряме Start, въведете CMD и натиснете Enter. Там ще пишем

Ipconfig

И ще получим резултата.

И за да знаем публичния IP адрес, ще трябва да прибягваме до нашия браузър или рутер. можем да направим на страницата:

Кой-е-ми-IP

И накрая можем да проверим дали имаме публичен IPv6 адрес по следния начин:

Тест-IPv6

Оставяме ви няколко ръководства за мрежата, свързани с темата

Знаете ли, че вашият компютър има IPv6, знаете ли, че той съществува? Ако имате въпроси или искате да посочите нещо, ще се радваме да ви помогнем от коментарите.