Jeśli spędziłeś trochę czasu w Internecie, prawdopodobnie słyszałeś termin „adres IP”. Adres IP, czyli adres protokołu internetowego, to unikalny identyfikator każdego urządzenia podłączonego do Internetu. Pomaga urządzeniom lokalizować się i komunikować ze sobą, podobnie jak adres domowy pomaga znaleźć konkretny dom.
Najpopularniejszym typem adresu IP jest IPv4, który powstał w latach 80-tych. Jest to standard od dziesięcioleci, ale w miarę jak coraz więcej osób i urządzeń łączy się z Internetem, kończą nam się dostępne adresy IPv4.
Aby zaradzić temu niedoborowi, opracowano nową wersję o nazwie IPv6. IPv6 ma zastąpić IPv4 i zapewnia znacznie większą pulę adresów. W tym artykule zbadamy cechy protokołu IPv4, porównamy go z IPv6, omówimy zalety protokołu IPv6 i zrozumiemy, dlaczego przejście z protokołu IPv4 na IPv6 zajmuje dużo czasu.
Co to jest IPv4 i jakie są jego problemy?
Jak wspomniałem wcześniej, najczęściej używanym typem adresu IP jest protokół internetowy w wersji 4, czyli IPv4. Ta wersja protokołu wykorzystuje 32-bitowy schemat adresowania, który umożliwia utworzenie około 4,29 miliarda unikalnych adresów IP.
Dzieje się tak, ponieważ każdy bit 32-bitowego adresu może mieć dwie możliwe wartości 0 lub 1, co oznacza, że istnieje 2^32 możliwych unikalnych adresów, czyli liczba wspomniana powyżej to 4,29 miliarda.
Jednak porównując to z liczbą użytkowników Internetu od jego powstania w latach 80. XX wieku, łatwo zrozumieć, dlaczego kończą nam się unikalne adresy IPv4. Co więcej, niektóre z tych adresów są zarezerwowane do określonych celów, takich jak sieci prywatne (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 i 192.168.0.0/16), adresy multiemisji i inne przypadki specjalnego zastosowania, co jeszcze bardziej ogranicza dostępne unikalne adresy.
Co więcej, w protokole IPv4 fragmentacja pakietów (podział pakietów danych na mniejsze pakiety pasujące do ścieżki sieciowej) jest obsługiwana przez routery, co zwiększa obciążenie sieci i potencjalnie spowalnia transmisję danych, a co za tym idzie, prędkość sieci.
Wreszcie protokół IPv4 wymaga rozgłaszania, co oznacza, że dane są wysyłane do wszystkich urządzeń w sieci, niezależnie od tego, czy te urządzenia ich potrzebują, czy nie, co dodatkowo obciąża sieć i powoduje nieefektywność.
Co to jest IPv6?
Teraz, gdy masz już pełną wiedzę na temat protokołu IPv4, czym jest IPv6? Chociaż protokół IPv6 powstał niedługo po IPv4 w 1998 r., ponieważ protokół IPv4 był w dalszym ciągu wystarczający do zaspokojenia naszych potrzeb w zakresie protokołu IP, było mnóstwo czasu na pracę i rozwój protokołu IPv6, aż do jego ostatecznego wprowadzenia na rynek w 2012 r. W 2017 r. IPv6 stał się standardem internetowym i powoli, z biegiem lat, był integrowany z ogólną siecią.
To powiedziawszy, protokół IPv6 nie stał się jeszcze głównym nurtem, ale omówimy, dlaczego zajmuje to tak dużo czasu później. Powrót do głównego tematu: Co to jest IPv6? Jak można się już domyślić, IPv6 oznacza protokół internetowy w wersji 6. Głównym celem stworzenia protokołu IPv6 było rozwiązanie problemu wyczerpania unikalnych adresów IPv4.
W tym przypadku IPv6 wykorzystuje adres 128-bitowy, co oznacza, że podobnie jak IPv4, na każdy bit tego adresu przypadają dwie zmienne, a ponieważ ma on długość 128 bitów, daje to 2^128 lub 340 undecylionów (34 z 37 zerami za nim) unikalnych adresów.
Aby spojrzeć na tę absurdalną liczbę z perspektywy, jeśli generowalibyśmy 1 miliard adresów IPv6 co sekundę, wyczerpanie przestrzeni adresowej zajęłoby ponad 10 bilionów lat — ponad 700 razy więcej niż obecny wiek wszechświata (13,8 miliarda lat).
Można śmiało powiedzieć, że po wdrożeniu protokołu IPv6 nie zabraknie nam tego typu adresów IP. Wychodząc naprzeciw naszym przyszłym potrzebom w zakresie Internetu rzeczy (IoT), takiego jak urządzenia mobilne i inteligentne urządzenia domowe, które wymagają adresu IP, protokół IPv6 zapewnia także wiele innych korzyści.
IPv4 kontra IPv6
W przypadku pytań takich jak „Co to jest IPv4?” i „Co to jest IPv6?” odpowiedzi, porozmawiajmy o IPv4 i IPv6 oraz o różnicy między IPv4 i IPv6.
IPv4 i IPv6 to podstawowe wersje protokołów internetowych, które służą do identyfikacji urządzeń w sieciach i obie z nich korzystają Bezklasowy routing międzydomenowy (CIDR) do efektywnego zarządzania adresami. CIDR usprawnia tradycyjny system oparty na klasach, umożliwiając administratorom sieci bardziej elastyczne przydzielanie adresów IP, dostosowując długość prefiksu do konkretnych potrzeb sieci. Na przykład w protokole IPv4 adres taki jak 192.168.1.0/24 wskazuje, że w sieci używane są 24 bity, pozostawiając 8 bitów na adresy hostów, co w praktyce pozwala na utworzenie 256 unikalnych adresów. Podobnie w protokole IPv6 adres taki jak 2001:db8::/64 wyznacza pierwsze 64 bity sieci, udostępniając ogromną liczbę potencjalnych adresów dla urządzeń. Dzięki zastosowaniu CIDR zarówno IPv4, jak i IPv6 mogą zoptymalizować wykorzystanie przestrzeni adresowej, uprościć routing i sprostać rosnącym wymaganiom Internetu, co czyni je niezbędnymi dla nowoczesnej infrastruktury sieciowej.
Główną różnicą między IPv4 i IPv6 jest to, że IPv6 oferuje ogromną liczbę dostępnych adresów IP, co było głównym celem jego rozwoju. Jednak ten typ adresu IP obejmuje również wszystkie problemy swojego poprzednika. Po pierwsze, możesz być pewien bezpieczeństwa protokołu IPv6, ponieważ protokół IPsec jest zintegrowany jako podstawowa część protokołu, co pozwala na lepszą ochronę przed cyberatakami, takimi jak człowiek pośrodku lub ataki polegające na podsłuchiwaniu pakietów.
Jeśli chodzi o fragmentację pakietów obsługiwaną przez routery podczas korzystania z protokołu IPv4, w przypadku protokołu IPv6 fragmentacją zajmuje się urządzenie wysyłające, co zmniejsza złożoność i obciążenie routerów oraz poprawia wydajność.
Protokół IPv6 jest również ekonomiczny, ponieważ nie potrzebujesz już serwerów DHCP (protokołu dynamicznej konfiguracji hosta) do przypisywania tego typu adresu IP, tak jak w przypadku protokołu IPv4. Dzieje się tak, ponieważ protokół IPv6 obsługuje SLAAC (bezstanową autokonfigurację adresu), która umożliwia urządzeniom automatyczne generowanie adresów IP na podstawie sieci, z którą się łączą, bez konieczności korzystania z serwera DHCP.
Kolejną różnicą między protokołami IPv4 i IPv6 jest rozgłaszanie protokołu IPv4, co prowadzi do przeciążenia sieci i jej nieefektywności. IPv6 eliminuje ten problem poprzez multiemisję, wysyłając dane tylko do określonych urządzeń, które ich potrzebują. To sprawia, że IPv6 jest bardziej skalowalnym i wydajnym typem adresu IP, szczególnie dla firm i przedsiębiorstw posiadających dużą liczbę urządzeń.
Wreszcie, znaczącą przewagą protokołu IPv6 nad IPv4 jest to, że protokół IPv6 nie wymaga translacji adresów sieciowych (NAT). Ta funkcja została dodana do adresów IPv4 ze względu na brak tego typu adresów IP, co umożliwiło wielu urządzeniom w sieci prywatnej współdzielenie jednego publicznego adresu IPv4.
Chociaż było to konieczne w przypadku protokołu IPv4, zmniejszało również przejrzystość, zwiększało złożoność i zakłócało działanie aplikacji wymagających łączności typu end-to-end. Jednak ogromna liczba adresów IP w protokole IPv6 nie wymaga NAT, co oznacza szybsze i bardziej niezawodne połączenia do gier online, transmisji głosu przez protokół IP (VoIP) i wideokonferencji.
Aby głębiej poznać protokoły IPv4 i IPv6, w tym ich formaty adresowania, zakresy, klasy, maski podsiecii inne powiązane koncepcje, sprawdź to obszerne odniesienie: [Link do pliku PDF]
Dlaczego dzisiaj nie używamy protokołu IPv6?
Chociaż zalety IPv6 w porównaniu z IPv4 są dość oczywiste, nasuwa się pytanie, dlaczego jeszcze nie przeszliśmy na IPv6. Cóż, przeniesienie całego Internetu z jednego typu adresu IP na inny nie jest takie proste; to powiedziawszy, istnieje wiele innych powodów, więc porozmawiajmy o tym!
Koszt infrastruktury
Problemem w przypadku jakiejkolwiek zmiany, zwłaszcza na taką skalę, są koszty. Przejście z IPv4 na IPv6 nie różni się niczym; prawie każdy rodzaj systemu – serwery, routery, przełączniki itp. – jest zaprojektowany do obsługi protokołu IPv4. Chociaż większość nowszych systemów obsługuje obecnie protokół IPv6, firmy i dostawcy usług internetowych (ISP) w większości niechętnie modernizują swoją infrastrukturę, aby w pełni obsługiwać protokół IPv6, dopóki nie stanie się to absolutnie konieczne, do czego będą zobligowani, gdy przepisy ostatecznie się zmienią.
Na przykład jednemu z największych dostawców usług internetowych w USA pełna integracja protokołu IPv6 zajęła ponad sześć lat i choć firma Comcast nie podała żadnych danych finansowych, zgłosiła masowe remonty swojej infrastruktury.
Zgodność i starsze systemy
Jedną z kluczowych kwestii powstrzymujących przejście z protokołu IPv4 na IPv6 jest fakt, że znaczna część światowej infrastruktury sieciowej została zbudowana przed wprowadzeniem protokołu IPv6 i działała na starszych systemach. Pomijając infrastrukturę, wiele aplikacji i oprogramowania również zostało zbudowanych w oparciu o protokół IPv4 i nie obsługuje jeszcze protokołu IPv6, co czyni tę zmianę znacznie bardziej niekorzystną.
To powiedziawszy, opracowaliśmy wiele obejść obecnego wyczerpania adresu IP w IPv4 poprzez dynamiczną alokację adresów IP, NAT i inne metody recyklingu adresu IP typu IPv4. Doprowadziło to również większość firm i dostawców usług internetowych do wstrzymywania się z przejściem na protokół IPv6, ponieważ w pewnym sensie nadal on działa.
Powoli, ale pewnie
Pomimo powodów, o których wspomniałem wcześniej, stale wdrażamy protokół IPv6 w naszych systemach; jednak jest trochę powolny. Jednym z tymczasowych rozwiązań pozwalających ograniczyć czas i koszty finansowe przejścia na adres IP typu IPv6 jest podejście dwustosowe, w którym na dzień dzisiejszy większość sieci i urządzeń działa w oparciu o podejście dwustosowe, co oznacza, że obsługują adresy IP zarówno typu IPv4, jak i IPv6.
Chociaż zwiększa to nieco złożoność tego wszystkiego, jest to skuteczny sposób na dalsze korzystanie z protokołu IPv4 przy jednoczesnym powolnym wdrażaniu protokołu IPv6. To powiedziawszy, złożoność i koszty nawet utrzymania środowisk z dwoma stosami są opłacalne tylko w przypadku silniejszych i bardziej zaradnych krajów, takich jak Stany Zjednoczone i Japonia, które albo osiągnęły poziom wdrożenia sieci IPv6, albo zbliżają się do niego w 50%.
Jednak nawet w krajach takich jak Wielka Brytania i Hiszpania wskaźnik wdrożenia protokołu IPv6 wynosi odpowiednio tylko około 30% i 2,5%, nie mówiąc już o innych krajach o mniejszych zasobach.
Ostatnie przemyślenia
Ostatecznie każda firma i dostawca usług internetowych nieuchronnie będzie musiało przejść na protokół IPv6, ponieważ w ostatnim z globalnych rejestrów adresów IP, AFRINIC (afrykański rejestr IP), kończą się adresy IPv4 najwyższego poziomu. Wkrótce nawet rozwiązania takie jak NAT i recykling adresów IP nie wystarczą, aby sprostać naszym potrzebom w zakresie adresów IP.
Od 2023 r. 40% użytkowników Google na całym świecie będzie korzystać z usług Google za pośrednictwem protokołu IPv6, a liczba ta stale rośnie z zaledwie 10% w 2016 r. Jeśli chcesz zabezpieczyć swoją firmę na przyszłość lub po prostu chcesz mieć szybsze i bardziej niezawodne połączenie, Cloudzy oferuje najlepszą i najtańszą dostępną ofertę VPS IPv6. Dzięki naszemu VPS IPv6 otrzymujesz również podsieć /64 za darmo; oznacza to pulę adresów IP składającą się z 18 446 744 073 709 551 616 adresów IPv6, które są unikalne dla Ciebie!
Jeśli martwisz się o kompatybilność, możesz dodać IPv4, aby Twój VPS IPv6 był podwójny, za jedyne dolara miesięcznie. Możesz się sprawdzić VPS IPv6 firmy Cloudzy stawki tutaj!
Często zadawane pytania
Co to jest IPv4 i co to jest IPv6?
IPv4 i IPv6 to różne wersje protokołu internetowego. Adres protokołu internetowego lub adres IP określa, w jaki sposób urządzenie podłączone do Internetu lokalizuje, wchodzi w interakcję i komunikuje się z innym urządzeniem, które również jest podłączone do Internetu. Podczas gdy w IPv4 kończą się unikalne adresy IP, IPv6 jest najnowszą wersją protokołu internetowego i oferuje praktycznie nieograniczoną liczbę adresów IP.
Jakie są zalety protokołu IPv6 w porównaniu z IPv4?
IPv6 oferuje około 340 undecylionów (34 z 37 zerami) unikalnych adresów, zintegrowane zabezpieczenia IPv6 z obowiązkowym IPsec, zmniejszoną złożoność dzięki SLAAC (bezstanowej automatycznej konfiguracji adresu) zamiast DHCP (protokołu dynamicznej konfiguracji hosta) IPv4 oraz lepszą wydajność i mniejsze opóźnienia dzięki multiemisji i eliminacji NAT.
Czy protokoły IPv4 i IPv6 mogą współistnieć w tej samej sieci?
Tak, sieci można skonfigurować w specyficzny sposób, zwany trybem podwójnego stosu, w którym zarówno IPv4, jak i IPv6 działają jednocześnie, dzięki czemu system jest kompatybilny ze wszystkimi sieciami, a jednocześnie pomaga w stopniowym przejściu na IPv6. Możesz otrzymać własny VPS z dwoma stosami za jedynego dodatkowego dolara miesięcznie na swoim VPS IPv6 od Cloudzy pod adresem najbardziej przystępne ceny tutaj!
