Отличие IPv4 от IPv6

Использование стандартных и общепринятых протоколов передачи данных является обязательным условием обмена информацией в интернет-сети. Огромное количество абонентов, стационарных и мобильных устройств необходимо идентифицировать. Для этого используются протоколы IPv4 и более совершенный IPv6. При направлении запроса идентификации осуществляется по IP-адресу, после чего устанавливается соединение между хостами.

Что такое IPv4 и IPv6

В соответствии с общепринятыми стандартами IP-адрес устройства состоит четырех цифр, разделенных точками. При отправке данных в заголовке пакета обязательно указывается адрес отправителя и получателя запросов. На основании этой информации осуществляется маршрутизация пакетов.

Отличия протоколов IPv4 и IPv6 существенны. Первая версия IPv4 была реализована еще в 1983 году. Для адресации в таком протоколе используется 32 бита. Максимальное адресное пространство достигает 4,3 миллиарда конечных устройств.

Такое ограничение при бурном развитии цифровой техники перестало соответствовать текущим потребностям. В последнем десятилетии прошлого века стал активно развиваться протокол IPv6. Для адресации используется пространство в 128 бит. Соответственно максимальное количество абонентских устройств стало практически неограниченным, как минимум в обозримом будущем.

Особенности IPv4

Несмотря на различия IPv4 и IPv6, оба протокола активно используются в сетях передачи данных. Основными особенностями IPv4 являются:

• первоначальное использование протокола в Arpanet. На текущее время IPv4 позволяет функционировать сети Интернет и является основным;
• адресация состоит из набора двоичных чисел, принимающих значение 0 или 1. Для более удобного восприятия адрес записывает четырьмя десятичными трехзначными числами, разделенными точкой;
• адресное пространство состоит из 32 бит, разделенных на 4 байта. Максимальное возможное количество адресов – 2 в степени 32.

При разработке протокола считалось, что 4,3 млрд IP является достаточно большим адресным пространством. Но уже довольно быстро стало понятно, что ограничения достаточно существенные.

Особенности IPv6

Протокол IPv6 является доработанной версией IPv4 и активно внедряется в сети Интернет. Его основными особенностями являются:

• адресное пространство составляет со128 бит, максимальное количество IP – 2 в степени 128. Цифру, показывающую реальное количество адресов, трудно воспринять;
• первые 64 бита дают информацию о сетевом адресе для маршрутизации;
• последние 64 бита содержат данные о сетевом интерфейсе хоста;
• для разделения разрядов используется двоеточие вместо точки. Адресация разбита на цифры в шестнадцатеричном измерении.

Визуально отличить протоколы IPv4 и IPv6 очень легко. В одном случае это 64-разрядная, в другом 128-разрядная адресация. Разделения разрядов – точка или запятая.

Отличия протоколов

Основная разница между IPv4 и IPv6 – размер адресного пространства. Более современный протокол позволяет идентифицировать огромное количество устройств. В ближайшем будущем ограничений не предвидится. Существует несколько принципиальных отличий протоколов, на которых необходимо обратить внимание.

Отличия в уровне безопасности данных

При разработке IPv4 цифровые технологии находились на начальном уровне. О многих аспектах безопасности и защиты информации еще не задумывались. Основной принцип – возложить данные обязанности на программное обеспечение. При разработке IPv6 использовался принципиально иной подход в данной сфере.

Преимуществами использования IPv6 являются:

• обеспечивается end-to-end шифрование, гарантируется безопасное соединение;
• при использовании расширения IPsec обеспечивается защищенный канал передачи информации с использование криптографических протоколов;
• целостность и достоверность информации проверяются и контролируются протоколами AH и ESP, входящими в стек IPv6;
• расширение IKE отвечает за настройку атрибутов безопасности при обмене данными между устройствами.

В протоколе IPv6 расширение IPsec является одним из основных компонентов, отвечающих за безопасность. В IPv4 также можно использовать IPsec, но опционально. В целом в плане и защиты информации отличие IPv4 от IPv6 очевидно и складывается в пользу более современного протокола.

Сжатие заголовка пакета

При использовании протокола IPv4 в заголовок пакета входит 32-разрядная адресация. Дополнительная служебная информация расширяет размер заголовка до 40 байт, так как число обязательных полей составляет 13 единиц. Соответственно на распознавание и маршрутизацию пакетов уходят значительные ресурсы.

В протоколе IPv6 используется всего 8 полей. Соответственно размер заголовка уменьшается до 20 байт. Передача пакетов становится более эффективной и быстрой. Маршрутизация не требует значительных ресурсов, что положительно сказывается на скорости и уровне обмена данными.

нижается необходимость использования NAT

При работе с протоколом IPv4 основная сложность – ограниченное число доступных адресов. Для того, чтобы использовать один IP для нескольких стационарных или мобильных устройств активно применяется технология NAT. При таком подходе внутри сети, например, в квартире или офисе, используется внутренняя адресация. На маршрутизаторе прописывается внешний IP, который виден в сети Интернет. Все подключения осуществляются через него.

При использовании IPv6 огромный диапазон доступных адресов позволяет отказаться от технологии NAT. Каждое устройство получает видимый в Интернет IP-адрес. Для многих систем такая адресация является обязательной. Преимущества – рост скорости обмена информацией, отсутствие необходимости в промежуточном оборудовании. При этом уровень безопасности протокола IPv6 является достаточным.

Отсутствие географических привязок

За счет большого адресного пространства отсутствует географическая привязка диапазона адресов. Воспользоваться свободным IP можно в любой стране. На каждого жителя приходится огромное количество IPv6, доступных для использования.

Высокое качество QoS

Протоколы IPv4 и IPv6 имеют возможность работы с QoS. Отличия заключаются в составе полей, входящих в стандартные пакеты. В IPv4 для классификации пакетов применяется поле DS размерностью 8 бит. Контроль осуществляется на промежуточных узлах.

Если используется протокол IPv6, пакеты принимаются и обрабатываются намного быстрее. Для этого в заголовке предусмотрено поле размерностью 20 бит. Качество обслуживания QoS улучшается за счет быстрой обработки потока.

Удобство автоматической настройки протокола

При разработке IPv6 была предусмотрена полезная и востребованная функция. При работе с использованием данного протокола цифровые устройства получают IP-адрес и сообщают его соседним девайсом. В результате появляется возможность автоматической адресации. В перспективе технология обнаружения соседей может стать дополнением DHCP.

Причины, по которым переход на IPv6 обязательно состоится

Постоянное увеличение количества сетевых устройств и имеющиеся ограничения в плане адресации делают переход на IPv6 неизбежным. Число абонентов постоянно растет. Используют современный протокол уже более 20 процентов абонентов, это доля будет постоянно расти. Параллельно увеличивается количество провайдеров, предоставляющих услуги с поддержкой IPv6.

Для поддержки протокола IPv4 используется NAT, эта технология является временным решением, работающим до момента массового перехода на новый стандарт. Существует возможность транслирования IPv6 в IPv4, но это тоже не самый лучший и быстродействующий вариант.

В целом протокол IPv6 используется более 10 лет, но еще не стал массовым. Кроме вышеуказанных преимуществ, новая технология поддерживает многопоточную передачу информации и фрагментацию пакетов. Протокол показывает отличную совместимость с мобильными сетями, обеспечивает увеличение полезной нагрузки при передаче данных.

При наличии технических возможностей лучше всего переходить на IPv6. Смена используемого протокола неизбежна. Преимущества такого подхода ощущаются практически сразу. Все большее количество устройств в сети поддерживают новую адресацию и обмениваются данными по протоколу IPv6.