IPv6: как организовать миграцию и в чем преимущества перехода

В этом материале расскажем о различиях двух действующих версий интернет-протокола IP — v4 и v6, о преимуществах IPv6, его внедрении и методах миграции с IPv4 на IPv6.

IPv4

Четвёртая версия интернет-протокола IP работает с 1982 года, с момента развертывания в спутниковой сети SATNET, сформировавшей основу для сети Интернет. До сих пор IPv4 — основной протокол в Интернете.

IPv4 обеспечивает возможность адресации примерно 4,3 млрд адресов. Каждое устройство в публичных и частных сетях, использующих протокол TCP / IP, должно иметь IP-адрес для идентификации устройства и определения его местоположения. После быстрого роста интернет-трафика в 1990-х годах стало очевидно, что для подключения всех пользователей потребуется гораздо больше адресов, чем было доступно в адресном запасе IPv4.

Он работает на сетевом уровене моделей OSI. Будучи протоколом, не требующим установления соединения, он отправляет пакеты к месту назначения по различным маршрутам.

Четвертая версия протокола поддерживает 32-битные адреса. Такой адрес состоит из 4 частей, каждая из которых разделена точкой. Например: 100.101.102.103. Диапазон каждой части — 0-255. Адреса IPv4 были разделены на различные классы в зависимости от диапазона IP-адресов.

IPv6

Протокол IPv6 был представлен в декабре 1995 года. Он был разработан Инженерным советом интернета (IETF) и является самой последней версией интернет-протокола. IPv6 более продвинутый, чем IPv4, и предоставляет лучшую функциональность.

Как было обозначено выше, каждому устройству в интернете назначается определенный уникальный IP-адрес. Новый протокол может предоставить практически бесконечное количество адресов для устройств и заменяет прошлую версию для обслуживания растущего числа трафика по всему миру и решения проблемы нехватки IP-адресов.

Количество адресов в IPv6 составляет 5 x 10 ^ 28 (около 79 228 162 514 264 337 593 543 950 336 октиллионов). Это означает, что протокол обеспечит возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли.

В отличие от IPv4, типичный адрес IPv6 состоит из 128 бит. Он состоит из восьми групп, каждая из которых включает четыре шестнадцатеричных цифр, разделенных «:». Вот пример: 3005: 0db6: 82a5: 0000: 0000: 7a1e: 1460: 5334.

В 2012 году доля IPv6 в интернет-трафике составляла около 5 %. На 2020 год, согласно данным Google, эта доля составляет около 30 %.

Разница между двумя версиями

Основное внешнее отличие четвертой и шестой версии протокола — структура IP-адреса. IPv4 использует четыре однобайтовых десятичных числа, разделенных точкой (172.268.0.1). IPv6 — шестнадцатеричные числа, разделенные двоеточиями (fe70 :: d5a9: 4521: d1d7: d8f4b11). Что еще:

• В IPv4 применяются числовые методы адресации, а в и IPv6 — буквенно-числовые.
• Длина адреса IPv4 составляет 32 бита, у IPv6 — 128 бит.
• IPv4 и IPv6 предлагают поля с 12 и 8 заголовками соответственно.
• Широковещательные каналы поддерживаются только в IPv4. IPv6 поддерживает многоадресные группы.
• Поле контрольной суммы присутствует в IPv4, но не в IPv6.
• Концепция сетевых масок переменной длины применима только к IPv4.
• Для определения MAC-адресов четвертая версия использует ARP, а IPv6 использует NDP.
• IPv4 поддерживает ручную настройку и настройку адреса DHCP, в IPv6 поддерживается автоматическая настройка адреса и настройка адреса с перенумерацией.
• IPv4 может генерировать до 4,29 млрд адресного массива, тогда как IPv6 — до 79 228 162 514 264 337 593 543 950 336 октиллионов.
• В IPv4 используются уникальные публичные и «частные» адреса для трафика, в IPv6 — глобально уникальные юникаст-адреса и локальные адреса (FD00::/8).

Улучшения в IPv6

• IPv6 обеспечивает более эффективную маршрутизацию, поскольку значительно уменьшает размер таблицы маршрутизации.
• У нового протокола формат заголовка проще, чем у IPv4.
• Обработка пакетов более эффективна, поскольку заголовки пакетов оптимизированы.
• В протокол встроена технология Quality of Service (QoS), которая определяет чувствительные к задержке пакеты.
• Более упрощенные задачи маршрутизаторов по сравнению с IPv4.
• IPv6 обеспечивает большую полезную нагрузку, чем IPv4.
• В IPv6 встроены аутентификация и частная поддержка по сравнению с IPv4.

Зачем переходить на IPv6

В интернете заканчиваются адреса IPv4. Это было неизбежно, учитывая, насколько широко распространились сети и сетевые устройства. Даже в локальной сети пользователям приходится использовать подсети просто потому, что устройства, например, в корпоративной сети, могли занять все адреса 192.68.1.#. Для этого был разработан IPv6, который предлагает больший пул адресов для использования.

Однако появляется другая проблема: перейти на IPv6 и оптимизировать работу с новым протоколом не так просто. У пользователя могут быть сотни устройств и множество локаций. Вдобавок всегда есть DNS, который необходимо обновить (что может быть равносильно простою). В конце концов, 192.168.1.1 запомнить намного проще, чем 0: 0: 0: 0: 0: ffff: c0a8: 101.

На обновление всех серверов и устройств, которые до этого работали только с IPv4, может уйти много денег и времени. Этого можно избежать, с помощью некоторых инструментов.

Как организовать плавную миграцию

IPv6 не имеет обратной совместимости с IPv4. Из-за этого многие администраторы избегают нового протокола. Что делать?

Во-первых, нужно переместить устройства в гибридную среду, в которой сосуществуют IPv4 и IPv6. Для многих переход на IPv6 начался много лет назад. Большинство аналитиков предсказывали, что на это уйдут годы, но гибридные модели дают даже больше времени, поскольку пользователи будут запускать свои сети с использованием обоих типов адресов.

Поскольку структуры адресов сильно отличаются друг от друга, а IPv6 использует другую архитектуру пакетов данных, устройства IPv4 и устройства IPv6 не могут взаимодействовать без использования шлюза.

Наиболее популярные гибридные стратегии совместного использования включают туннелирование, при котором трафик IPv6 инкапсулируется в заголовок IPv4. Хотя это приводит к дополнительным накладным расходам, двойному стеку, который осложняет работу сети и требует дополнительных ресурсов..

Предположим, у компании есть настольные компьютеры, которые используют IPv6, но серверы используют IPv4. Между ПК и серверами будет шлюз, который сделает возможным преобразование IPv6-адресов в IPv4-адреса.

Многие производители маршрутизаторов и коммутаторов разрабатывают устройства , которые помогают с переходом на IPv6. Поэтому когда больше не нужно подключаться к службам, которые все еще используют IPv4, можно перейти от гибридной среды к сети, полностью оборудованной для IPv6.

В комфортном переходе на IPv6 может помочь механизм NAT (Network Address Translation — трансляция сетевых адресов и портов), который применяется в IP-протоколах и позволяет заменять локальный (серый) IP-адрес на публичный (белый). Исчерпание IPv4 увеличивает затраты поставщика услуг, тогда как инвестиции в NAT снизят затраты.

Например, технология Carrier-grade NAT позволяет нескольким абонентам совместно использовать один публичный IPv4-адрес, что продлевает использование ограниченного адресного пространства IPv4 и делает миграцию с IPv6-адресацией проще.

Мы рекомендуем инструмент CG-NAT в рамках стратегии плавной миграции на IPv6 и поддержки DualStack IPv4/IPv6, которая обеспечивает одновременную работу NAT v4 и v6. Сохранение IPv4 с помощью технологий миграции CG-NAT и IPv6, доступных в виде аппаратных или виртуальных решений, позволит удовлетворить растущие потребности абонентов и обеспечит расширение сети для возможности новых подключений.