Ipv4 vs ipv6 - kas tas ir un kam tas tiek izmantots tīklos

Internets un tīklu pasaule nebūtu tāda, kādu mēs to zinām, un pat nepastāvētu, ja tas nebūtu paredzēts IPv4 adresēšanai. Ļoti svarīgs protokols savienojumos starp ierīcēm, izmantojot tīklu, gan fiziski, gan bezvadu. Šodien mēs redzēsim visu, kas ir saistīts ar IP, un mēs analizēsim atšķirības starp IPv4 un IPv6, izskaidrojot tā galvenās īpašības.

Satura rādītājs

IPv4 un OSI modelis

Mums būs jāsāk ar galveno, kas ir jādefinē un jāsaprot, kas ir IP adrese, neatkarīgi no tā, vai tā ir IPv4 vai IPv6.

OSI modelē tīkla standartu

Un tas mums ātri jāatsaucas uz OSI (Open System Interconection) modeli. Tas ir atsauces modelis, nevis tīkla arhitektūra dažādiem tīkla protokoliem, kas iejaucas komunikācijā, izmantojot datoru aprīkojumu. Modelis sadala telekomunikāciju sistēmas 7 līmeņos, lai atšķirtu dažādus datu pārvietošanās posmus no viena punkta uz otru, kā arī katrā no tiem iesaistītos protokolus.

Kas ir OSI modelis: pilns skaidrojums

Mēs jau zinām, ka pastāv modelis, kas, tā sakot, klasificē tīkla protokolus, un tieši IPv4 un IPv6 ir divi no šiem tīkla protokoliem. Šajā gadījumā tie darbojas vienā no modeļa zemākajiem līmeņiem - tīkla slāni vai 3. slāni. Šis slānis ir atbildīgs par pakešu maršrutēšanu starp diviem savienotiem tīkliem. Tas datus padarīs pieejamus no raidītāja līdz uztvērējam, veicot nepieciešamo pārslēgšanos un maršrutēšanu no viena punkta uz otru.

Zem tā atrodas datu saišu slānis (2. slānis), kurā darbojas slēdži, un virs tā ir 4. slānis vai transporta slānis, kurā iejaucas TCP protokols, kas transportē paketes caur datagrammām.

Kas ir IP adrese

Mēs runājam par IP adresi kā ciparu kopu decimāldaļās vai heksadecimālā izteiksmē (mēs redzēsim), kas loģiski un atbilstoši hierarhijai identificē tīkla interfeisu. Katrai ierīcei, kas savienota ar tīklu, jāpiešķir IP adrese, pagaidu identifikators, piemēram, mūsu DNI, kamēr atrodamies šajā pasaulē, vai tālruņa numurs, kamēr esam noslēguši līgumu par telefona pakalpojumu. Pateicoties IP, dažādie datori var sazināties savā starpā, liekot paketēm ceļot pa tīklu, līdz tās atrod adresātu.

IP adrese var būt fiksēta ( fiksēta IP) vai dinamiska (DHCP vai Dynamic Host Configuration Protocol), kuru vienmēr piešķir serveris vai maršrutētājs, kas darbojas tīkla slānī. Ja mēs runājam par fiksētu IP, tas nozīmē, ka resursdatoram vienmēr būs tāda pati IP adrese, pat ja tā ir izslēgta un ieslēgta. Lai gan DHCP IP tiek dinamiski piešķirts resursdatoram, kad tas ir ieslēgts, protams, tīkla mezgliem parasti tiek piešķirta viena un tā pati IP adrese, vienmēr pēc pirmās pievienošanās maršrutētājam.

Tīkla arhitektūrā mums jānošķir publiskais tīkls, kas būtu internets, un privātais tīkls, tas, kas atrodas aiz maršrutētāja, kur atrodas mūsu datori un viedtālrunis vai planšetdatori, ja izveidojam savienojumu ar Wi-Fi. Pirmajā gadījumā mēs runājam par ārēju IP, kas būtu adrese, kas maršrutētājam tiek piešķirta saziņai ar internetu - dinamisku, ko gandrīz vienmēr nodrošina mūsu ISP. Otrajā mēs runājam par iekšējo IP uz adresi, kuru maršrutētājs piešķir mūsu tīkla datoriem, kuras gandrīz vienmēr ir 192.168.xx tips.

Mēs nedrīkstam sajaukt IP ar MAC adresi, kas ir vēl viena šī laika fiksēta un unikāla adrese, kas identificē katru tīkla datoru. Tas ir rūpnīcā iestatīts, tāpat kā tālruņa IMEI, lai gan ir iespējams modificēt, ka tas identificē resursdatoru OSI modeļa transporta slānī. Faktiski slēdzis vai maršrutētājs ir tāds, ka tas MAC saista ar IP. MAC ir 48 bitu kods, kas izteikts heksadecimālā notācijā 6 divu zīmju blokos.

IP protokols

IP adrese ir identifikators, kas pieder IP protokolam (interneta protokols), kas ir IPv4 un IPv6 adresēšanas sistēma kā jaunāka versija un sagatavota nākotnei. Tas ir protokols, kas darbojas tīkla slānī un nav orientēts uz savienojumu, tas nozīmē, ka saziņu starp diviem tīkla galiem un datu apmaiņu var veikt bez iepriekšējas vienošanās. Citiem vārdiem sakot, uztvērējs pārsūta datus, nezinot, vai uztvērējs ir pieejams, tāpēc tas nonāks pie uztvērēja, kad tas tiks ieslēgts un savienots.

IPv4 un IPv6 pārsūta pārslēgtas datu paketes caur fiziskajiem tīkliem, kas darbojas saskaņā ar OSI modeli. Tas tiek darīts, pateicoties maršrutēšanai - metodei, kas ļauj paketei atrast ātrāko ceļu līdz mērķim, bet bez garantijām, ka tā ieradīsies, protams, šo garantiju dod datu transporta slānis ar TCP, UDP vai citu protokolu.

Dati, kas tiek apstrādāti ar IP protokolu, tiek sadalīti paketēs, ko sauc par datugrammām, kurām nav nekāda veida aizsardzības vai kļūdu kontroles nosūtīšanai. Tas, vai datagramma tiks nosūtīta tikai ar IP, var vai nevarētu pienākt, ir salauzta vai pabeigta, un nejaušā secībā. Tajā ir tikai informācija par avota un mērķa IP adresi kopā ar datiem. Protams, tas nešķiet ļoti ticami, tāpēc transporta slānī šī datu diagramma tiek ņemta un ietīta TCP vai UDP segmentā, kas pievieno kļūdu apstrādi un daudz vairāk informācijas.

IPv4

Tagad pievērsīsimies IPv4 protokolam, kas tīklos darbojas kopš 1983. gada, kad tika izveidots pirmais ARPANET pakešu apmaiņas tīkls, kuru nosaka RFC 791 standarts. Kā saka nosaukums, tas ir IP protokols 4. versijā, bet tas, ka mums nav ieviestas iepriekšējās versijas, un šī bija pirmā no visām.

IPv4 izmanto 32 bitu adresi (32 adreses un nulles binārā formātā), kas sakārtotas 4 oktettos (8 bitu skaitļos), kas atdalīti ar punktiem aiz komata. Pielāgojot to praksē, būs šādi skaitļi:

192.168.0.102

Tādā veidā mums var būt adreses, kas svārstās no 0.0.0.0 līdz 255.255.255.255. ja mēs pārveidosim iepriekšējo IP tā binārā kodā, mums būs:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

Citiem vārdiem sakot, 32 biti, tāpēc ar IPv4 mēs varēsim adresēt kopumā:

2 ³² = 4 294 967 296 saimnieki

Tas var šķist daudz, taču šobrīd IPv4 adreses ir praktiski izsmeltas, jo 4 miljardi datoru šodien ir diezgan parasts skaitlis. Faktiski jau 2011. gadā to sāka trūkt, kad iestāde, kas atbildīga par IP adrešu piešķiršanu Ķīnā, izmantoja pēdējo paketi, tāpēc IPv6 protokols parādījās glābšanā . Mēs šo uzrunu esam izmantojuši gandrīz 40 gadus, tāpēc visu mūžu tas nav slikti.

Mums jāpatur prātā, ka iekšējos IP adreses LAN tīklos vienmēr būs vienādas, un ārējie IP tos neietekmēs. Tas nozīmē, ka iekšējā tīklā mums var būt resursdators ar 192.168.0.2, un to izmantos arī citi resursi citā iekšējā tīklā, spējot replicēt tik reižu, cik vēlamies. Bet ārējās IP adreses ir redzamas visā interneta tīklā, un tās nekādā gadījumā nevar atkārtot.

IPv4 galvene

Tāpēc ir ērti pārskatīt IPv4 galvenes struktūru , kuras minimālais izmērs ir 20 baiti un maksimālais - 40 baiti.

Mēs ātri izskaidrosim katru sadaļu, jo dažas vēlāk būs paplašināmas uz IPv6

• Versija (4 biti): identificē protokola versiju, kas ir 0100 v4 un 0110 v6. IHL (4 biti): ir galvenes izmērs, kas var būt no 20 baitiem līdz 60 baitiem vai kas ir vienāds no 160 bitiem līdz 480 bitiem. Apkalpošanas laiks (8 biti): identifikators, ja iepakojums ir īpašs, piemēram, svarīgāks, ņemot vērā piegādes steidzamību. Kopējais garums (16 biti): atspoguļo datagrammas vai fragmenta kopējo lielumu oktetos. Identifikators (16 biti): to izmanto, ja datagramma ir sadrumstalota, lai tā vēlāk varētu pievienoties karodziņiem (3 biti) un fragmenta nobīdei vai novietojumam (13 biti): 1. bits būs 0, 2. bits (0 = dalāms, 1 nav dalāms)., 3. bits (0 = pēdējais fragments, 1 = starpposma fragments) TTL (8 biti): IPv4 paketes darbības laiks. Tas atspoguļo apiņu skaitu maršrutētājos, ko tas var izmantot, ir 64 vai 128. Kad iepakojums ir izsmelts, tas tiek noņemts. Protokols: norāda protokolu, kuram Datagramma jānogādā augstākos slāņos, piemēram, TCP, UDP, ICMP utt. Kontrolsumma: lai kontrolētu pakotnes integritāti, katru reizi pārrēķinot, mainoties jebkurai iepriekšējai vērtībai.

IPv6 un atšķirības ar IPv4

Lai arī pilnībā izskaidro vienu no šiem protokoliem, tā ir pasaule, mēs to nevaram darīt mūžīgi, tāpēc tagad mēs turpināsim ar IPv6 vai interneta protokola 6. versiju. Un kur ir 5. versija? Nekur tas nebija tikai eksperimentāls, tāpēc redzēsim, kas tas ir un kādas ir atšķirības ar IPv4.

Absolūti visi no mums kādreiz būs redzējuši IP adresi no iepriekšējām, taču noteikti kādu no šīm daudz retāk, vai arī mēs pat neesam pamanījuši. IPv6 tika ieviests 2016. gadā ar tā RFC 2460 standarta definīciju, un pamatā tas ir paredzēts, lai vajadzības gadījumā aizstātu IPv4. Šis standarts radās tāpēc, ka aziātiem bija jāpiešķir vairāk IP adreses. IP adreses ir rezervētas tā teikt, un pēdējā pakete tika rezervēta 2011. gadā, kā apspriests iepriekš. Tas nenozīmē, ka tie visi jau tiek izmantoti, jo uzņēmumi tos izmanto, kad tīklam tiek pievienoti vairāk mezglu.

IPv6 ir paredzēts arī fiksēta IP nodrošināšanai visu veidu ierīcēm. Bet cik vēl IP adreses mēs varam dot ar šo jauno versiju? Labi, ka to būs maz, jo šajā adresē ir izmantoti 128 biti ar mehāniķi, kas līdzīgs iepriekšējam. Bet šoreiz tas tiek darīts, izmantojot heksadecimālo notāciju, lai tas aizņem mazāk vietas, jo 128 bitu atveidošana oktetā novestu pie ārkārtīgi ilgas adreses. Tātad šajā gadījumā to veido 8 sekcijas, katrā no tām ir 16 biti.

Pārejot to atpakaļ uz praksi, burtciparu skaitlis izskatīsies šādi:

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

Šādā veidā mums var būt adreses, sākot no 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 līdz ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Šoreiz mēs nepārveidosim šo adresi binārā kodā tikai tāpēc, lai izvairītos no depresijas, bet tai būtu 128 nulles un viena. Kad mēs redzam kādu no šīm adresēm savā datorā vai kādā citā resursdatorā, iespējams, ka tā ir pārstāvēta ar mazākām grupām, un ir tā, ka, ja mums ir grupas ar tikai nullēm, tās var izlaist, ja vien tās atrodas pa labi.

Tagad, izmantojot IPv6 un šos 128 bitus, mēs varēsim adresēt kopumā:

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

Tādā veidā ķīnieši varēs bez ierobežojumiem instalēt visus vēlamos serverus, jo viņu jauda ir patiesi briesmīga. Lai gan tas šobrīd nedarbojas viens pats, mūsu datoriem jau tīkla kartē ir IPv6 adrese.

IPv6 vs IPv4 galvenes un citas ziņas

Svarīga lieta, lai ieviestu jaunu adresēšanu, ir padarīt to savietojamu ar iepriekšējiem protokoliem un darboties citos slāņos. IPv6 izmantošanu var izmantot kopā ar citiem lietojumprogrammu protokoliem un transporta slāņiem, maz mainot galvenes, izņemot FTP vai NTP, jo tie integrē tīkla slāņa adreses.

Mēs esam arī izpētījuši, kā vienkāršot protokola galveni, padarot to vienkāršāku nekā IPv4 un fiksēta garuma, kas ļoti palīdz tā apstrādes ātrumam un datagrammas identificēšanai. Tas nozīmē, ka mums informācija jānosūta ar IPv4 vai IPv6, bet ne ar abiem jauktajiem. Apskatīsim šo galveni:

Tagad galvene ir vienkāršota, neskatoties uz to, ka tā ir divreiz garāka nekā IPv4, ja mēs nepievienojam opcijas paplašinājumu galvenes veidā.

• Versija (4 biti) Trafika klase (8 biti): tā ir tāda pati kā pakešu prioritātes kontroles plūsmas etiķete (20 biti): tā pārvalda QoS datu garumu (16 biti): acīmredzami ir redzams, cik daudz tas mēra datu ietilpību Nākamais iesākums (8 biti): 64 KB kā standarta lielums Nākamais galvene (8 biti): atbilst IPv4 protokola sadaļai Apiņu ierobežojums (8 biti): aizstāj TTL paplašinājumu galvenes : tās pievieno papildu iespējas sadrumstalotībai, šifrēšanai utt. IPv6 ir 8 paplašinājumu galvenes veidi

Starp jaunumiem, kas iekļauti šajā protokolā, ir iespējams izcelt lielāku adresēšanas spēju pat apakštīklos vai iekšējos tīklos un vienkāršotā veidā. Tagad apakštīklā var būt līdz 2 ⁶⁴ saimniekiem, vienkārši mainot dažus mezglu identifikatorus.

Papildus tam ir iespēja, ka katru mezglu var pats konfigurēt, kad tas ir iekļauts IPv6 res. Šajā gadījumā IP no maršrutētāja netiks pieprasīts, bet gan pieprasījums, kurā ND prasa konfigurācijas parametrus, to sauc par bezkontakta adreses autokonfigurāciju (SLAAC). Lai gan jūs varat izmantot arī DHCPv6, ja to nav iespējams izdarīt.

IPsec šajā gadījumā nav obligāts, bet obligāts un tieši ieviests IPv6 maršrutētājos, kuri jau darbojas ar šo protokolu. Tam mēs pievienojam atbalstu Jumbogrammām, tas ir, Jumbo datugrammām, kas ir daudz lielākas nekā IPv4, un kuru maksimālais apjoms bija 64 KB, un tagad var sasniegt līdz 4 GB.

Kopsavilkumā šeit mēs atstājam jums divas tabulas, lai atzīmētu atšķirību starp abām IPv4 un IPv6 galvenēm.

• Zils: kopēji lauki abās galvenēs Sarkans: lauki, kas ir noņemti Zaļš: lauki, kas pārdēvēti par dzeltenu: jauni lauki

Kā uzzināt mūsu privāto, publisko un IPv6 IP adresi

Pirms pabeigšanas mēs iemācām sev uzzināt savas IP adreses, mūsu aprīkojuma un maršrutētāja IP adreses.

Lai uzzinātu lokālo IPv4 un IPv6 adresi sistēmā Windows 10, ir vairākas metodes, taču ātrākais veids ir ar komandu uzvedni. Tātad mēs atveram Sākt, ierakstiet CMD un nospiediet taustiņu Enter. Tur mēs rakstīsim

ipconfig

Un mēs saņemsim rezultātu.

Un, lai zinātu publisko IP adresi, mums nāksies ķerties pie sava pārlūka vai maršrutētāja. mēs varam darīt lapā:

Kas-mans-ip

Visbeidzot, mēs varam pārbaudīt, vai mums ir publiska IPv6 adrese:

Pārbaude-IPv6

Mēs jums atstājam dažas tīkla tēmas, kas saistītas ar šo tēmu

Vai zinājāt, ka jūsu datoram ir IPv6, vai zinājāt, ka tas eksistē? Ja jums ir kādi jautājumi vai vēlaties kaut ko norādīt, mēs labprāt jums palīdzēsim no komentāriem.