Что нужно знать об IPv4 и IPv6

IT-технологии прочно вошли в жизнь людей. Согласно аналитике Cisco, в 2023 г. количество пользователей интернета составит 5,3 млрд человек. Вместе с тем количество компьютеров и других гаджетов, подключенных к всемирной сети, достигнет 29,3 млрд единиц. 

Смартфоны, ноутбуки, «умные» мультиварки и TV-приставки — на каждого жителя Земли приходится больше трех сетевых устройств. Их взаимодействие между собой происходит по технологии Internet Protocol (IP или интернет-протокол), которая маршрутизирует и адресует данные через интернет-соединение. В настоящее время распространены две версии этого протокола: IPv4 и IPv6. В чем заключаются их особенности? В чем отличия IPv4 и IPv6? И почему интернет пока не пришел к какому-то одному из решений? На эти вопросы мы постараемся ответить в этом материале.

Особенности IPv4

Чтобы отправить кому-то письмо, нужно знать его точный адрес. Это звучит совершенно логично: только так другой человек сможет наверняка получить письмо и отправить ответ. Подобный принцип используется и для обмена данными в интернет-сети. Internet Protocol дает каждому устройству адрес — уникальную комбинацию из цифр, по которой можно однозначно определить устройство. Четвертая версия IPv4, созданная еще в 1982 г., определяет правила обмена и присваивает каждому веб-адрес, состоящий из 32 бит. Он содержит четыре раздела, отделенные точкой. Например: 192.168.1.103. Диапазон значений для каждого раздела — от 0 до 255. Для отделения локальных и внешних адресов протоколом используется специальная маска, которая накладывается на айпи-адрес и позволяет определить его отношение к сетевой системе. В 32 битах информации можно зашифровать 4,29 миллиарда различных комбинаций.

Как видно из аналитики, приведенной во введении, количество таких комбинаций в рамках интернет-протокола IPv4 существенно меньше количества сетевых подключений в мире. Эта проблема стала очевидна еще в середине 90-х, когда интернет-технологии начали быстро развиваться. Первоначально, чтобы компенсировать дефицит было предложено расширить число доступных IPv4-адресов благодаря бесклассовой маршрутизации CIDR (Classless Inter-Domain Routing), а в последствии и NAT (Network Address Translation — трансляция сетевых айпи и портов), которая заменяет внутрисетевой IP на публичный. Однако несмотря на все попытки, потребность в уникальных IP стала обгонять возможности самой архитектуры «четверки».

Преимущества IPv6

В ответ на стремительно заканчивающиеся свободные IPv4-адреса в 1995 г. был представлен усовершенствованный вариант протокола: IPv6. Главное различие между IPv6 и IPv4 заключалось в том, что для формирования адреса отводится целых 128 бит. Пространство возможных адресных сочетаний протокола IPv6 составляет 2^128 или по 60 миллионов адресов на каждого жителя Земли. Кажется, этого с лихвой хватит еще на очень долгое время.

Адрес в рамках IPv6 в отличие от IPv4 состоит из состоит из четырех шестнадцатеричных цифр, разделенных двоеточиями на 8 групп. Например, ef05: 1db1: 12a5: 0200: 0230: a71e: 1363: 53e1. При этом из-за увеличенного размера, в нем можно зашифровать гораздо больше дополнительных параметров, повышающих эффективность передачи. Такой формат дает ряд ощутимых преимуществ:

• Большее число адресов, достаточное, чтобы присвоить каждому устройству уникальный веб-адрес.
• Необходимость в NAT и CIDR отсутствует, что положительно сказывается на эффективности VPN и p2p-соединений.
• Более качественная интернет-маршрутизация в связи с возможностью выстроить иерархию внутри доступного объема информации адреса. Это сокращает издержки трафика на распределение согласно таблице маршрутизации.
• Упрощенная работа системы QoS (Quality of Service), которая определяет чувствительные к задержке пакеты.
• Оптимизация заголовков помогает более эффективно обрабатывать входящий и исходящий поток.
• Высокая безопасность соединения из-за встроенного криптографическому протоколу защиты на уровне сети IPSec.
• Лучшая совместимость с мобильной передачей данных.

Таблица сравнения протоколов IPv6 и IPv4

Чтобы сравнение IPv6 и IPv4 было нагляднее, все их основные характеристики можно свести в таблицу:

Как видно из таблицы сравнения IPv6 и IPv4, 6 версия имеет значительные преимущества. На «шестерке» уже давно работают крупные IT-корпорации вроде Амазон, Гугл и Фейсбук. Многие поставщики хостинг-услуг также предоставляют IP-адреса нового формата. Однако по данным на 2020 г., доля интернет-протокола IPv6 в сравнении с IPv4 в общем трафике составляет всего около 30%. И на это есть свои причины.

Сложности перехода на IPv6

Переходить на IPv6 спешат не все. Дело в том, что инфраструктура, сформировавшаяся в эпоху бурного развития web-технологий, заточена под актуальный тогда протокол IPv4. Переход на новый Internet Protocol требует технического переоснащения и значительных финансовых и временных ресурсов. Необходимо приобрести и настроить дорогое оборудование, обновить DNS и произвести еще множество работ для интеграции — к сожалению, не все администраторы полностью понимают, как правильно обслуживать IPv6. В связи с тем, что шестая версия протокола не имеет обратной совместимости с «четверкой», для сосуществования на разных протоколах внедряется технология Dual stack, которая позволяет использовать два протокола одновременно.

Однако несмотря на все сложности, переход на IPv6 – это уже вопрос времени. С распространением компьютеров, мобильных телефонов и других гаджетов растут и требования к параметрам их соединения. IP-протокол v6 не только расширяет пространство адресов, но также упрощает интернет-маршрутизацию и повышает ее защищенность.