Ipv4 vs ipv6 - ce este și la ce se folosește în rețele

Internetul și lumea rețelelor nu ar fi așa cum îl știm și nici nu ar exista dacă nu ar fi vorba despre adresarea IPv4. Un protocol de cea mai mare importanță în conexiunile între dispozitive prin rețea, atât fizic, cât și fără fir. Astăzi vom vedea tot ce are legătură cu IP și vom analiza diferențele dintre IPv4 și IPv6 explicând principalele sale caracteristici.

Indice de conținut

IPv4 și modelul OSI

Va trebui să începem cu cea de bază, care este să definim și să înțelegem ce este o adresă IP, indiferent dacă este IPv4 sau IPv6.

OSI modelează standardul de rețea

Pentru aceasta trebuie să facem o trimitere rapidă la modelul OSI (Open System Interconection). Este un model de referință și nu o arhitectură de rețea, pentru diferitele protocoale de rețea care intervin în comunicații prin echipamente computerizate. Modelul împarte sistemele de telecomunicații în 7 niveluri pentru a diferenția diferitele etape ale călătoriilor de date de la un punct la altul, precum și protocoalele implicate în fiecare.

Care este modelul OSI: explicație completă

Știm deja că există un model care clasifică, ca să spunem așa, protocoalele de rețea și, mai precis, IPv4 și IPv6 sunt două dintre aceste protocoale de rețea. În acest caz, acestea funcționează la unul dintre cele mai joase niveluri ale modelului, stratul de rețea sau stratul 3. Acest strat este responsabil de dirijarea pachetelor între două rețele conectate. Acesta va pune la dispoziție date de la emițător către receptor prin comutarea și rutarea necesară dintr-un punct în altul.

Sub el avem stratul de legătură de date (stratul 2) în care funcționează comutatoarele, iar deasupra acestuia se află stratul 4 sau stratul de transport în care intervine protocolul TCP care transportă pachetele prin dateagrame.

Ce este o adresă IP

Vorbim despre adresa IP ca un set numeric în cifre zecimale sau hexadecimale (vom vedea) care identifică logic și în conformitate cu o ierarhie o interfață de rețea. Fiecare dispozitiv conectat la o rețea trebuie să i se atribuie o adresă IP, un identificator temporar, cum ar fi DNI-ul nostru în timp ce suntem în această lume sau un număr de telefon, în timp ce am contractat un serviciu telefonic. Datorită IP-ului, diferitele computere pot comunica între ele, făcând pachetele să călătorească prin rețea până când își găsesc destinatarul.

Adresa IP poate fi fixă (IP fixă ) sau dinamică (DHCP sau Dynamic Host Configuration Protocol), atribuită întotdeauna de un server sau router care funcționează la nivelul rețelei. Când vorbim despre IP fix, înseamnă că gazda va avea întotdeauna aceeași adresă IP, chiar dacă este oprită și pornită din nou. În timp ce în DHCP , IP-ul este atribuit dinamic gazdei atunci când este pornit, desigur, nodurile unei rețele sunt, de obicei, primite aceeași adresă IP întotdeauna după asocierea pentru prima dată cu routerul.

În arhitectura rețelei trebuie să diferențiem între rețeaua publică, care ar fi internetul și rețeaua privată, cea din spatele routerului nostru în care se află computerele și smartphone-urile sau tabletele noastre dacă ne conectăm la Wi-Fi. În primul caz, vorbim despre un IP extern, care ar fi adresa care este atribuită routerului pentru a comunica cu Internetul, o dinamică furnizată aproape întotdeauna de ISP-ul nostru. În al doilea vorbim despre IP-ul intern, la adresa pe care routerul o oferă calculatoarelor din rețeaua noastră, care este aproape întotdeauna de tip 192.168.xx

Nu trebuie să confundăm IP cu adresa MAC, care este o altă adresă fixată și unică, care identifică fiecare computer din rețea. Acesta este setat din fabrică, la fel ca IMEI-ul unui telefon, deși este posibil să îl modifice identifică gazda în stratul de transport al modelului OSI. De fapt, comutatorul sau routerul este că acesta relaționează MAC-ul cu IP-ul. Un MAC este un cod pe 48 de biți exprimat în notație hexadecimală în 6 blocuri de două caractere.

Protocol IP

Adresa IP este identificatorul aparținând protocolului IP (Internet Protocol), care este sistemul de adrese IPv4 și IPv6 ca o versiune mai nouă și pregătit pentru viitor. Este un protocol care funcționează la nivelul rețelei și nu este orientat către conexiune, ceea ce înseamnă că comunicarea între cele două capete ale unei rețele și schimbul de date se poate face fără acordul prealabil. Cu alte cuvinte, receptorul transmite date fără să știe dacă receptorul este disponibil, deci va ajunge la receptor atunci când este pornit și conectat.

Pachetele de date comutate prin transfer IPv4 și IPv6 prin rețelele fizice care funcționează conform modelului OSI. Acest lucru se realizează datorită rutării, o tehnică care permite pachetului să găsească cea mai rapidă rută către destinație, dar fără garanții că va ajunge, desigur, această garanție este dată de stratul de transport de date cu TCP, UDP sau un alt protocol.

Datele gestionate de protocolul IP sunt împărțite în pachete numite dateagrame, care nu au niciun tip de protecție sau control de eroare pentru trimitere. Indiferent dacă o datagramă va fi trimisă doar cu IP poate sau nu ajunge, ruptă sau completă și într-o ordine aleatorie. Poartă informații doar despre adresa IP sursă și destinație împreună cu datele. Desigur, acest lucru nu pare foarte de încredere, așa că în stratul de transport acest datagrama este preluată și înfășurată într-un segment TCP sau UDP care adaugă manipularea erorilor și mult mai multe informații.

IPv4

Acum să ne concentrăm pe protocolul IPv4, care funcționează în rețele din 1983, când a fost creată prima rețea de schimb de pachete ARPANET, definită de standardul RFC 791. Și cum îi spune numele este protocolul IP în versiunea 4, dar este faptul că nu avem versiuni anterioare implementate și acesta a fost primul.

IPv4 folosește o adresă pe 32 de biți (32 de altele și zerouri în mod binar) aranjate în 4 octeți (numere de 8 biți), separate prin puncte în notație zecimală. Traducerea acestui lucru în practică va fi un număr astfel încât:

192.168.0.102

În acest fel putem avea adrese care merg de la 0.0.0.0 la 255.255.255.255. dacă traducem IP-ul anterior în codul său binar, vom avea:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

Cu alte cuvinte, 32 biți, deci cu IPv4 vom putea adresa un total de:

2 ³² = 4 294 967 296 gazde

Poate părea foarte multe, dar în prezent adresele IPv4 sunt practic epuizate, deoarece 4 miliarde de calculatoare este o cifră destul de normală în prezent. De fapt, deja în 2011, acestea au început să fie rare, când organismul însărcinat să ofere adrese IP în China a folosit ultimul pachet, astfel încât protocolul IPv6 a apărut la salvare . Folosim această adresare de aproape 40 de ani, așa că, de-a lungul vieții, nu este rău.

Trebuie să reținem că adresele IP interne vor fi întotdeauna aceleași în rețelele LAN și nu vor fi influențate de IP-urile externe. Aceasta înseamnă că pe o rețea internă putem avea o gazdă care are 192.168.0.2, iar aceasta va fi folosită și de alte gazde dintr-o altă rețea internă, putând fi replicate de câte ori dorim. Dar adresele IP externe sunt văzute în întreaga rețea de internet și acestea nu pot fi repetate în niciun caz.

Antet IPv4

Prin urmare, este convenabil să revizuiți structura unui antet IPv4, care are o dimensiune minimă de 20 de octeți și maximă de 40 de octeți.

Vom explica rapid fiecare secțiune, deoarece unele vor fi ulterior extensibile la IPv6

• Versiune (4 biți): identifică versiunea protocolului, fiind 0100 pentru v4 și 0110 pentru v6. IHL (4 biți): este dimensiunea antetului, care poate fi de la 20 de octeți la 60 de octeți sau ceea ce este același de la 160 biți la 480 de biți. Timp de serviciu (8 biți): un identificator în cazul în care pachetul este special, de exemplu, mai important având în vedere urgența de livrare. Lungimea totală (16 biți): reflectă dimensiunea totală a datagramei sau fragmentului în octeturi. Identificator (16 biți): este folosit dacă datagrama este fragmentată, astfel încât să poată alătura ulterior Flags (3 biți) și Offset sau poziția fragmentului (13 biți): primul bit va fi 0, 2nd bit (0 = divizibil, 1 nu divizibil), Al 3-lea bit (0 = ultimul fragment, 1 = fragment intermediar) TTL (8 biți): durata de viață a pachetului IPv4. Acesta reflectă numărul de hamei pe routere pe care le poate lua, fiind de 64 sau 128. Când pachetul este epuizat, acesta este îndepărtat. Protocol: indică protocolul la care datagrama de date trebuie livrată în straturi superioare, de exemplu TCP, UDP, ICMP etc. Checksum: pentru a controla integritatea pachetului, recalculând de fiecare dată când se modifică orice valoare anterioară.

IPv6 și diferențe cu IPv4

Deși explicarea completă a unuia dintre aceste protocoale este o lume, nu putem face acest lucru pentru totdeauna, așa că vom continua acum cu IPv6 sau Internet Protocol versiunea 6. Și unde este versiunea 5? Ei bine, nicăieri, a fost doar experimental, așa că haideți să vedem care este și care sunt diferențele cu IPv4.

Absolut cu toții vom fi văzut vreodată o adresă IP din cele anterioare, dar cu siguranță una dintre acestea de mai puține ori, sau nici nu am observat. IPv6 a fost implementat în 2016 cu definiția standardului său RFC 2460 și, în principiu, este destinat să înlocuiască IPv4 atunci când este necesar. Acest standard a luat naștere din nevoia de a oferi asiaticilor mai multe adrese IP. Adresele IP sunt rezervate ca să zic așa, iar ultimul pachet a fost rezervat în 2011, așa cum am discutat mai sus. Aceasta nu înseamnă că toate sunt deja utilizate, deoarece companiile le folosesc atunci când sunt adăugate mai multe noduri în rețea.

IPv6 este de asemenea proiectat pentru a furniza IP fix la toate tipurile de dispozitive. Dar câte alte adrese IP putem da cu această nouă versiune? Ei bine, vor fi câteva, deoarece această adresă folosește 128 biți cu un mecanic similar cu cel precedent. Dar de data aceasta se face folosind notație hexadecimală, astfel încât să ocupe mai puțin spațiu, deoarece redarea a 128 de biți în octeti ar duce la o adresă extrem de lungă. Deci, în acest caz, este alcătuit din 8 secțiuni, fiecare din 16 biți.

Transferul acestei înapoi în practică va fi un număr alfanumeric care va arăta astfel:

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

În acest fel putem avea adrese cuprinse între 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 până la ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. De această dată nu vom traduce această adresă în cod binar doar pentru a evita depresia, dar ar avea 128 de zerouri și altele. Când vedem oricare dintre aceste adrese pe computerul nostru sau în orice altă gazdă, este posibil ca aceasta să fie reprezentată cu mai puține grupuri și este că, dacă avem grupuri cu doar zerouri, acestea pot fi omise atât timp cât sunt în dreapta.

Acum, cu IPv6 și aceste 128 de biți vom putea aborda un total de:

2 ¹²⁸ = 340, 282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 gazde

În acest fel, chinezii vor putea instala toate serverele pe care le doresc fără nicio limitare, deoarece capacitatea lor este cu adevărat scandalos. Deși în prezent nu funcționează singur, calculatoarele noastre au deja o adresă IPv6 pe cartela de rețea.

Antetul IPv6 vs IPv4 și alte știri

Lucrul important pentru a implementa o nouă adresare este de a o face înapoi compatibilă cu protocoalele anterioare și care operează în alte straturi. Utilizarea IPv6 poate fi folosită cu celelalte protocoale ale straturilor de aplicație și de transport, cu mici modificări la anteturi, cu excepția FTP sau NTP, deoarece acestea integrează adresele stratului de rețea.

De asemenea, am studiat cum se simplifică antetul protocolului, făcându-l mai simplu decât în ​​IPv4 și cu lungime fixă, ceea ce ajută foarte mult la viteza procesării și identificării datagramei sale. Aceasta înseamnă că trebuie să trimitem informațiile cu IPv4 sau IPv6, dar nu cu cele două mixte. Să vedem acest antet:

Acum, antetul este simplificat, în ciuda faptului că este de două ori mai mare decât IPv4 dacă nu adăugăm opțiuni sub formă de anteturi de extensie.

• Versiune (4 biți) Clasa de trafic (8 biți): este aceeași cu controlul priorității pachetului Etichetă de flux (20 de biți): gestionează lungimea de date QoS (16 biți): este în mod evident cât măsoară spațiul pentru date fiind 64 KB ca dimensiune standard și determinate de jumboframes Antetul următor (8 biți): corespunde secțiunii protocolului IPv4 Limită de hop (8 biți): înlocuiește anteturile TTL Extension: adaugă opțiuni suplimentare pentru fragmentare, pentru criptare etc. Există 8 tipuri de antete de extensie în IPv6

Printre noutățile incluse în acest protocol, este posibilă evidențierea unei capacități mai mari de adresare chiar și în subnetele sau rețelele interne și într-o formă mai simplificată. Acum putem avea până la 2 ^{64 de} gazde într-o subrețea doar schimbând câțiva identificatori de noduri.

La aceasta se adaugă posibilitatea ca fiecare nod să poată fi configurat automat atunci când este inclus într-o reședință IPv6. În acest caz, un IP nu va fi solicitat de la router, ci o solicitare care solicită parametrii de configurare de către ND, aceasta se numește autoconfigurare de adresă liberă de stat (SLAAC). Deși puteți utiliza și DHCPv6 dacă nu este posibil să faceți acest lucru.

IPsec în acest caz nu este opțional, ci obligatoriu și implementat direct în IPv6 pentru routerele care operează deja cu acest protocol. La aceasta adăugăm suport pentru Jumbograms, adică dateagrame Jumbo mult mai mari decât cele ale IPv4 care au fost de maxim 64 KB, și pot ajunge acum până la 4 GB.

În rezumat, aici vă lăsăm cele două tabele pentru a nota diferența dintre ambele anteturi IPv4 și IPv6.

• Albastru: câmpuri comune în ambele anteturi Roșu: câmpuri care au fost eliminate Green: câmpuri care au fost redenumite Galben: câmpuri noi

Cum să ne cunoaștem adresa IP privată, publică și IPv6

Înainte de a termina, ne învățăm cum să cunoaștem adresele noastre IP, cea a echipamentelor noastre și cea a routerului nostru.

Pentru a afla adresa locală IPv4 și IPv6 în Windows 10 există mai multe metode, dar cea mai rapidă modalitate este cu promptul de comandă. Așadar, deschidem Start, tipăm CMD și apăsăm Enter. Acolo vom scrie

ipconfig

Și vom primi rezultatul.

Și pentru a cunoaște adresa IP publică, va trebui să apelăm la browserul sau routerul nostru. putem face pe pagina:

Ce-este-mea-IP

Și în final putem verifica dacă avem o adresă IPv6 publică în felul următor:

Test-IPv6

Vă lăsăm câteva tutoriale de rețea legate de subiect

Știați că computerul dvs. are IPv6, știați că există? Dacă aveți întrebări sau doriți să punctați ceva, vă vom ajuta cu plăcere din comentarii.