Ivv4 vs. ipv6 - mikä se on ja mihin sitä käytetään verkoissa

Internet ja verkkojen maailma eivät olisi sellaisia ​​kuin me sen tiedämme, eikä niitä olisi edes olemassa, elleivät ne olisi IPv4-osoitteellisia. Protokolla, joka on erittäin tärkeä laitteiden välisissä yhteyksissä verkon kautta, sekä fyysisesti että langattomasti. Tänään näemme kaiken, mikä liittyy IP: hen, ja analysoimme erot IPv4: n ja IPv6: n välillä selittäen sen pääominaisuudet.

Sisällysluettelo

IPv4 ja OSI-malli

Meidän on aloitettava perusosoitteesta, joka on määritellä ja ymmärtää, mikä IP-osoite on, onko se IPv4 vai IPv6.

OSI-malli verkostostandardiin

Ja tätä varten meidän on viitattava nopeasti OSI (Open System Interconection) -malliin. Se on vertailumalli, ei verkkoarkkitehtuuri, erilaisille verkkoprotokollille, jotka puuttuvat viestintään tietokonelaitteiden kautta. Malli jakaa tietoliikennejärjestelmät 7 tasoon erittelemään datan kulkeutumisen eri vaiheet pisteestä toiseen sekä jokaisessa mukana olevat protokollat.

Mikä on OSI-malli: täydellinen selitys

Tiedämme jo, että on olemassa malli, joka luokittelee niin sanotusti verkkoprotokollat, ja juuri IPv4 ja IPv6 ovat kaksi näistä verkkoprotokollia. Tässä tapauksessa ne toimivat mallin yhdellä matalimmista tasoista, verkkokerros tai kerros 3. Tämä kerros vastaa pakettien reitityksestä kahden kytketyn verkon välillä. Se asettaa tiedot lähettimestä vastaanottajalle tarvittavien kytkentöjen ja reitityksen kautta pisteestä toiseen.

Sen alapuolella on datayhteyskerros (kerros 2), jossa kytkimet toimivat, ja sen yläpuolella on kerros 4 tai kuljetuskerros, johon puuttuu TCP-protokolla, joka kuljettaa paketteja datagrammien kautta.

Mikä on IP-osoite

Puhumme IP-osoitteesta numeerisina joukkoina desimaalina tai heksadesimaalina (nähdään), joka tunnistaa loogisesti ja hierarkian mukaisesti verkkoliittymän. Jokaiselle verkkoon kytketylle laitteelle on annettava IP-osoite, väliaikainen tunniste, kuten DNI, kuten olemme tässä maailmassa, tai puhelinnumero, kun olemme tehneet sopimuksen puhelinpalvelusta. IP: n ansiosta eri tietokoneet voivat kommunikoida keskenään, jolloin paketit matkustavat verkon yli, kunnes ne löytävät vastaanottajan.

IP-osoite voi olla kiinteä ( kiinteä IP) tai dynaaminen (DHCP tai Dynamic Host Configuration Protocol), joka on aina määritetty verkkokerroksessa toimivan palvelimen tai reitittimen kautta. Kun puhumme kiinteästä IP: stä, se tarkoittaa, että isäntällä on aina sama IP-osoite, vaikka se olisi kytketty pois päältä ja uudelleen. Vaikka DHCP: ssä IP määritetään dynaamisesti isäntälle, kun se kytketään päälle, verkon solmuille annetaan tietysti yleensä sama IP-osoite aina yhdistämisen jälkeen reitittimeen ensimmäistä kertaa.

Verkkoarkkitehtuurissa meidän on tehtävä ero julkisen verkon, joka olisi Internet, ja yksityisen verkon välillä, joka on reitittimen takana, missä tietokoneet ja älypuhelimet tai tabletit ovat, jos yhdistämme langattomaan verkkoon. Ensimmäisessä tapauksessa puhutaan ulkoisesta IP: stä, joka olisi reitittimelle osoitettu osoite kommunikoida Internetin kanssa, dynaamisesta, jonka Internet-palveluntarjoajamme tarjoaa lähes aina. Toisessa puhumme sisäisestä IP: stä, osoitteeseen, jonka reititin antaa verkon tietokoneille, joka on melkein aina tyyppiä 192.168.xx

Emme saa sekoittaa IP: tä MAC-osoitteeseen, joka on tällä kertaa kiinteä ja ainutlaatuinen osoite, joka tunnistaa jokaisen verkon tietokoneen. Tämä on tehtaalla asetettu, kuten puhelimen IMEI, vaikka on mahdollista muuttaa sitä, se tunnistaa isäntä OSI-mallin kuljetuskerroksessa. Itse asiassa kytkin tai reititin on, että se liittää MAC: n IP: hen. MAC on 48-bittinen koodi, joka ilmaistaan ​​heksadesimaalimuodossa kuudessa kaksimerkkisessä lohkossa.

IP-protokolla

IP-osoite on IP-protokollaan (Internet Protocol) kuuluva tunniste, joka on IPv4- ja IPv6- osoitusjärjestelmä uudempana versiona ja valmisteltu tulevaisuutta varten. Se on verkkokerroksessa toimiva protokolla, joka ei ole yhteydenpito, mikä tarkoittaa, että verkon kahden pään välinen viestintä ja tiedonvaihto voidaan tehdä ilman etukäteen sovittua sopimusta. Toisin sanoen, vastaanotin lähettää tietoja tietämättä, onko vastaanotin käytettävissä, joten se saapuu vastaanottimeen, kun se kytketään päälle ja kytketään.

IPv4 ja IPv6 siirtävät kytkettyjä datapaketteja fyysisten verkkojen kautta, jotka toimivat OSI-mallin mukaisesti. Tämä tapahtuu reitityksen, tekniikan, jonka avulla paketti löytää nopein reitti määränpäähän, avulla, mutta ilman takeita siitä, että se saapuu, tietysti tämän takuun antaa tiedonsiirtokerros TCP: n, UDP: n tai muun protokollan kanssa.

IP-protokollan käsittelemät tiedot on jaettu paketteihin, joita kutsutaan datagrammeiksi, joilla ei ole minkään tyyppistä suojausta tai virheiden hallintaa lähettämistä varten. Lähetetäänkö datagrammi vain IP: n kanssa, saapuu vai ei, saako se rikki tai täydellinen, ja satunnaisessa järjestyksessä. Siinä on vain tiedot lähteen ja kohde-IP-osoitteesta tietojen mukana. Tietysti tämä ei vaikuta kovin luotettavalta, joten siirtokerroksessa tämä datagrammi otetaan ja kääritään TCP- tai UDP-segmenttiin, joka lisää virheiden käsittelyä ja paljon muuta tietoa.

IPv4

Keskitytään nyt IPv4-protokollaan, joka on toiminut verkoissa vuodesta 1983 lähtien, kun luotiin ensimmäinen ARPANET-paketinvaihtoverkko, jonka määrittelee RFC 791 -standardi. Ja kuten nimensä sanoo , versiossa 4 on IP-protokolla, mutta on se, että meillä ei ole aikaisempia versioita toteutettu, ja tämä oli ensimmäinen.

IPv4 käyttää 32-bittistä osoitetta (32 osoitetta ja nollia binaarina), jotka on järjestetty 4 oktettiksi (8-bittisiksi numeroiksi), erotettuna pisteillä desimaalimuodossa. Tämän muuttaminen käytännöksi on sellainen, että:

192.168.0.102

Tällä tavalla meillä voi olla osoitteita, jotka menevät välillä 0.0.0.0 - 255.255.255.255. jos käännämme edellisen IP: n sen binaarikoodiksi, meillä on:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

Toisin sanoen 32 bittiä, joten IPv4: n avulla pystymme osoittamaan yhteensä:

2 ³² = 4 294 967 296 isäntä

Se voi tuntua paljon, mutta tällä hetkellä IPv4-osoitteet ovat käytännössä käytetty, koska 4 miljardia tietokonetta on nykyään melko normaali luku. Itse asiassa heistä alkoi jo vuonna 2011 harvoin, kun Kiinassa IP-osoitteiden antamisesta vastuussa oleva elin käytti viimeistä pakettia, joten IPv6-protokolla näytti pelastavan . Olemme käyttäneet tätä osoitetta melkein 40 vuotta, joten elinaikana se ei ole huono.

Meidän on pidettävä mielessä, että sisäiset IP-osoitteet ovat aina samat LAN-verkoissa, eikä ulkoiset IP: t vaikuta niihin. Tämä tarkoittaa, että sisäisessä verkossa meillä voi olla isäntä, jolla on 192.168.0.2, ja sitä käyttävät myös muut sisäisen verkon isännät, jotka pystyvät replikoimaan niin monta kertaa kuin haluamme. Mutta ulkoiset IP-osoitteet näkyvät koko Internet-verkossa, eikä niitä voida missään tapauksessa toistaa.

IPv4-otsikko

Siksi on kätevää tarkistaa IPv4-otsikon rakenne , jonka vähimmäiskoko on 20 tavua ja enintään 40 tavua.

Selitämme jokaisen osan nopeasti, koska jotkut ovat myöhemmin laajennettavissa IPv6: een

• Versio (4 bittiä): tunnistaa protokollan version, joka on 0100 v4: lle ja 0110 v6: lle. IHL (4 bittiä): on otsikon koko, joka voi olla 20 tavusta 60 tavuun tai mikä on sama 160 bitistä 480 bittiin. Palveluaika (8 bittiä): tunniste siinä tapauksessa, että paketti on erityinen, esimerkiksi tärkeämpi toimituksen kiireellisyyttä huomioon ottaen. Kokonaispituus (16 bittiä): heijastaa datagrammin tai fragmentin kokonaiskoko oktettina. Tunniste (16 bittiä): sitä käytetään, jos datagrammi on sirpaloitu niin, että se voi myöhemmin liittyä lippuihin (3 bittiä) ja fragmentin siirtymään tai sijaintiin (13 bittiä): 1. bitti on 0, 2. bitti (0 = jaettavissa, 1 ei ole jaettavissa)., 3. bitti (0 = viimeinen fragmentti, 1 = välifragmentti) TTL (8 bittiä): IPv4-paketin käyttöikä. Se heijastaa humalan lukumäärää reitittimissä, joita se voi viedä, 64 tai 128. Kun pakkaus on loppu, se poistetaan. Protokolla: osoittaa protokollan, johon datagrammi on toimitettava ylemmissä kerroksissa, esimerkiksi TCP, UDP, ICMP jne. Tarkistussumma: paketin eheyden hallitsemiseksi laskemalla uudelleen joka kerta, kun kaikki aiemmat arvot muuttuvat.

IPv6 ja erot IPv4: n kanssa

Vaikka selitetään täysin yksi näistä protokollista on maailma, emme voi tehdä sitä ikuisesti, joten jatkamme nyt IPv6: n tai Internet Protocol -version 6 kanssa. Ja missä on versio 5? No missään, se oli vain kokeellista, joten katsotaanpa mikä se on ja mitkä ovat erot IPv4: n kanssa.

Ehdottomasti me kaikki olemme koskaan nähneet IP-osoitteen aikaisemmista, mutta varmasti yksi näistä monista harvemmin, tai emme ole edes huomanneet. IPv6 otettiin käyttöön vuonna 2016 sen RFC 2460 -standardin määritelmällä, ja sen tarkoituksena on periaatteessa korvata IPv4 tarvittaessa. Tämä standardi syntyi tarpeesta antaa aasialaisille enemmän IP-osoitteita. IP-osoitteet on varattu niin sanotusti, ja viimeinen paketti varataan vuonna 2011, kuten edellä on esitetty. Tämä ei tarkoita, että niitä kaikkia käytetään jo, koska yritykset käyttävät niitä, kun verkkoon lisätään lisää solmuja.

IPv6 on myös suunniteltu tarjoamaan kiinteä IP kaikentyyppisille laitteille. Mutta kuinka monta IP-osoitetta voimme antaa tällä uudella versiolla? No, muutamia on, koska tämä osoite käyttää 128 bittiä mekaanikolla, joka on samanlainen kuin edellinen. Mutta tällä kertaa se tehdään heksadesimaalimerkinnällä siten, että se vie vähemmän tilaa, koska 128 bitin esittäminen oktettina johtaisi suunnattoman pitkäan osoitteeseen. Joten tässä tapauksessa se koostuu 8 osasta, joista jokainen 16 bittiä.

Tämän siirtäminen takaisin harjoitteluun on aakkosnumeerinen numero, joka näyttää tältä:

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

Tällä tavoin meillä voi olla osoitteita välillä 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 - ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Tällä kertaa emme aio kääntää tätä osoitetta binaarikoodiksi vain masennuksen välttämiseksi, mutta sillä olisi 128 nollaa ja yksi. Kun näemme jonkin näistä osoitteista tietokoneellamme tai jollain muulla isäntällä, on mahdollista, että se on edustettuna vähemmän ryhmillä, ja on niin, että jos meillä on ryhmiä, joissa on vain nollia, ne voidaan jättää pois niin kauan kuin ne ovat oikealla puolella.

Nyt IPv6: n ja näiden 128 bitin kanssa pystymme käsittelemään yhteensä:

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

Tällä tavalla kiinalaiset voivat asentaa kaikki haluamansa palvelimet ilman rajoituksia, koska heidän kapasiteettinsa on todella törkeää. Vaikka tietokoneemme ei tällä hetkellä toimi yksin, tietokoneillamme on jo IPv6-osoite verkkokortillaan.

IPv6 vs IPv4 -otsikko ja muut uutiset

Tärkeä asia uuden osoitteen toteuttamisessa on tehdä siitä taaksepäin yhteensopiva aikaisempien protokollien kanssa ja toimia muissa kerroksissa. IPv6: n käyttöä voidaan käyttää muiden sovellusprotokollien kanssa ja siirtokerrosten kanssa vain vähän muutoksia otsikoihin, paitsi FTP tai NTP, koska ne yhdistävät verkkokerroksen osoitteet.

Protokollaotsikon yksinkertaistamistapaa on myös tutkittu, mikä tekee siitä yksinkertaisemman kuin IPv4: ssä ja kiinteän pituinen, mikä auttaa suuresti prosessoinnin nopeutta ja datagrammin tunnistamista. Tämä tarkoittaa, että meidän on lähetettävä tiedot IPv4: llä tai IPv6: lla, mutta ei molemmilla sekoitettuna. Katsotaanpa tätä otsikkoa:

Nyt otsikkoa on yksinkertaistettu huolimatta siitä, että se on kaksi kertaa niin pitkä kuin IPv4, jos emme lisää vaihtoehtoja laajennusotsikoiden muodossa.

• Versio (4 bittiä) Liikenneluokka (8 bittiä): se on sama kuin paketin prioriteetin hallintavirtausmerkki (20 bittiä): se hallitsee QoS- datan pituutta (16 bittiä): On selvää, kuinka paljon se mittaa tiedon tilaa Seuraava otsikko (8 bittiä): 64 kB vakiokokona ja määritetty jumboframeilla Seuraava otsikko (8 bittiä): vastaa IPv4-protokollan osaa Hop- raja (8 bittiä): korvaa TTL- laajennusotsikot: ne lisäävät lisävaihtoehtoja sirpalointiin, salaukseen jne. IPv6: ssa on 8 tyyppiä laajennusotsikoita

Tässä pöytäkirjassa mukana olevista uutuuksista on mahdollista tuoda esiin suurempi osoituskapasiteetti jopa aliverkoissa tai sisäisissä verkoissa ja yksinkertaisemmassa muodossa. Nyt meillä voi olla jopa 2 ⁶⁴ isäntää aliverkossa vaihtamalla muutama solmun tunnus.

Tähän lisätään mahdollisuus, että jokainen solmu voidaan itse määrittää, kun se sisältyy IPv6-tiedostoon. Tässä tapauksessa IP: tä ei pyydetä reitittimeltä, mutta ND: n pyydettäessä konfigurointiparametreja, tätä kutsutaan tilavapaudeksi osoitteen automaattiseksi määrittämiseksi (SLAAC). Vaikka voit käyttää myös DHCPv6: ta, jos se ei ole mahdollista.

IPsec ei tässä tapauksessa ole valinnainen, mutta pakollinen ja otettu käyttöön suoraan IPv6: ssa reitittimille, jotka jo toimivat tämän protokollan kanssa. Tähän lisäämme tukea jumbogrammeille, toisin sanoen Jumbo-datagrammeille, jotka ovat paljon suurempia kuin IPv4: llä ja jotka olivat enintään 64 kt, ja voivat nyt nousta jopa 4 Gt.

Yhteenvetona tässä jätämme teille kaksi taulukkoa huomaamaan ero molempien IPv4 ja IPv6 otsikkojen välillä.

• Sininen: yhteiset kentät molemmissa otsikoissa Punainen: kentät, jotka on poistettu Vihreä: kentät, jotka on nimetty uudelleen keltaisiksi: uudet kentät

Kuinka tietää yksityinen, julkinen ja IPv6-IP-osoitteemme

Ennen viimeistelyä opetamme itsellemme, kuinka tuntea IP-osoitteemme, laitteidemme ja reitittimen IP-osoitteet.

Paikallisten IPv4- ja IPv6-osoitteiden selvittämiseksi Windows 10: ssä on useita menetelmiä, mutta nopein tapa on antaa komentokehote. Joten avaamme Käynnistä, kirjoita CMD ja paina Enter. Siellä me kirjoitamme

ipconfig

Ja saamme tuloksen.

Ja tietääksemme julkisen IP-osoitteen, meidän on turvauduttava selaimeemme tai reitittimeemme. voimme tehdä sivulla:

Joka-on-my-IP

Ja lopuksi voimme tarkistaa, onko meillä julkinen IPv6-osoite seuraavalla tavalla:

Test-IPv6

Jätämme sinulle joitain aiheeseen liittyviä verkko-oppaita

Tiesitkö, että tietokoneellasi on IPv6, tiesitkö sitä olemassa? Jos sinulla on kysyttävää tai haluat huomauttaa jotain, autamme mielellämme kommenttien avulla.