Ограниченное количество адресов и необходимость в технологии NAT (когда несколько устройств используют один IP-адрес) делают недостатки IPv4 особенно заметными с ростом числа подключенных к интернету устройств. Для решения этих проблем и была разработана версия IPv6 – она предлагает больше адресов, улучшенную производительность и высокую безопасность. Если вы хотите лучше понять разницу между IPv4 и IPv6, узнать, как IPv6 решает проблемы IPv4, эта статья для вас.
IPv4 и IPv6 — это две версии интернет-протокола, которые используются для идентификации устройств в сети и обмена данными.
IPv4 — это четвертая версия протокола, которая использует 32-битную адресацию. Это позволяет создать около 4,3 миллиарда уникальных адресов. Когда устройство подключается к интернету, каждый раз ему присваивается уникальный IP-адрес, например, 192.168.1.1. Однако из-за быстрого роста числа подключенных устройств адреса IPv4 почти закончились.
IPv6 был разработан для решения именно этой проблемы. Он использует 128-битную адресацию, что дает возможность создать примерно 3.4 x 10^38 уникальных адресов. Это значительно больше, чем у IPv4, и позволяет поддерживать огромное количество устройств. В дополнение к решению проблемы заканчивающихся адресов, IPv6 улучшил маршрутизацию, поддерживает конфигурацию сети и повышает масштабируемость и производительность.
В этой главе давайте обозначим разницу между IPv4 и IPv6 протоколами.
Самое главное различие между IPv4 и IPv6 заключается в длине их адресов.
IPv4 использует 32-битную систему адресации, что ограничивает общее количество доступных адресов. С увеличением числа устройств, подключенных к интернету, этого количества становится недостаточно.
IPv6 использует 128-битную систему адресации, которая позволяет создать гораздо больше уникальных адресов. Каждое устройство получает собственный уникальный IP-адрес, что исключает риск нехватки адресов в будущем.
Формат IP-адресов — ещё одно принципиальное различие между IPv4 и IPv6.
Адреса IPv4 записываются в десятичном формате и состоят из четырех октетов, разделенных точками (например, 192.168.1.1).
IPv6 адреса записываются в шестнадцатеричном формате и состоят из восьми групп по четыре шестнадцатеричных символа, разделенных двоеточиями (например, 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Этот формат можно упростить, убирая ведущие нули и сокращая последовательные нули.
Мобильные IP-адреса обеспечивают максимальную гибкость и бесперебойную связь.
У IPv4 ограниченное адресное пространство — около 4,3 миллиарда адресов, чего уже недостаточно для современных нужд интернета. Для решения этой проблемы используется NAT (Network Address Translation), который позволяет многим устройствам использовать один публичный IP-адрес. Правда это усложняет управление сетью и может замедлять её работу.
IPv6 решает эту проблему огромным адресным пространством – около 3,4 x 10^38 адресов. Это позволяет каждому устройству иметь свой уникальный IP-адрес, что устраняет необходимость в NAT, упрощает управление сетями, предотвращает конфликты адресов и улучшает маршрутизацию. IPv6 также способствует развитию интернета вещей (IoT), где у миллиардов устройств должны быть индивидуальные адреса.
Сложность заголовков влияет на эффективность и скорость передачи данных протоколов IPv4 и IPv6.
Заголовки IPv4 имеют размер от 20 до 60 байт и содержат 12 обязательных полей и дополнительные опциональные поля. Переменная длина заголовка усложняет обработку, из-за чего маршрутизаторы тратят больше времени на обработку пакетов, что замедляет маршрутизацию.
IPv6 решает эту задачу фиксированным заголовком размером 40 байт с только 8 полями. Такая структура позволяет маршрутизаторам быстрее обрабатывать пакеты, что положительно влияет на передачу данных и производительность сети. По сути, более простые заголовки IPv6 делают их более эффективными для современных высокоскоростных сетей.
Безопасность также является важным показателем который отличается у IPv4 и IPv6.
IPv4 не имеет встроенных функций безопасности. Он полагается на дополнительные инструменты, например IPSec, для шифрования и аутентификации. Такой низкий уровень безопасности делает сети уязвимыми для атак.
В свою очередь в IPv6 инструмент IPSec является встроенной функцией протокола. Это означает единообразное шифрование и аутентификацию во всех коммуникациях IPv6 – то есть более надежную защиту от современных угроз. Поскольку безопасность встроена в протокол, IPv6 упрощает настройку сетей, снижает вероятность ошибок и делает сети в целом более безопасными.
В IPv6 и IPv4 используются разные методы настройки, что напрямую влияет на управление сетями и их развертывание.
В сетях IPv4 IP-адреса часто назначаются вручную или через протокол динамической конфигурации хоста (DHCP). Ручная настройка может занять много времени и привести к ошибкам, особенно в крупных сетях. DHCP помогает автоматизировать этот процесс, но требует дополнительной инфраструктуры и некоторых административных затрат.
В IPv6 реализована функция автоматической настройки адресов без учета состояния (SLAAC), которая позволяет устройствам автоматически генерировать свои собственные IP-адреса, используя информацию, доступную локально, и объявления маршрутизаторов. Эта функция упрощает настройку сетей, снижает нагрузку на администраторов и ускоряет рост сетей. Если есть такая необходимость, то IPv6 также поддерживает DHCPv6 для назначения адресов.
IPv6 превосходит IPv4 как по скорости, так и по масштабируемости. Например, в протоколе IPv6 устройства могут напрямую общаться друг с другом без необходимости использовать NAT, что снижает нагрузку на обработку. Упрощенный дизайн заголовков позволяет маршрутизаторам быстрее обрабатывать пакеты и быстрее передавать данные.
Масштабируемость – еще одно преимущество IPv6. Как мы уже обозначили, этот протокол обладает огромным адресным пространством – это позволяет обрабатывать растущее число подключенных устройств, включая гаджеты интернета вещей и смартфоны. Кроме того, прямые подключения устройств также проще с IPv6, так как устраняется необходимость в сложных конфигурациях.
6 континентов, никаких ограничений
Получите доступ к прокси-сети с 200+ локациями и 10+ миллионами IP-адресов.
Внедрение нового протокола IPv6, не отказываясь полностью от IPv4, возможно, но создаст некоторые проблемы.
Поскольку протоколы напрямую не совместимы, для устранения разрыва требуются переходные технологии. Один из способов сделать это – использовать систему с двумя стеками, при которой устройства работают как с протоколами IPv4, так и с протоколами IPv6 одновременно. Такой метод поддерживает постепенную миграцию при сохранении бесперебойности обслуживания.
Еще один поход – это туннелирование, которое позволяет пакетам IPv6 перемещаться по существующим сетям IPv4 путем их инкапсуляции в пакеты IPv4. В этом случае происходит передача данных по протоколу IPv6 через инфраструктуру IPv4.
Существуют также технологии перевода, такие как NAT64 и DNS64, которые позволяют устройствам, работающим только с IPv6, общаться с системами, использующими только IPv4. Эти технологии фактически конвертируют пакеты IPv6 в пакеты IPv4 и позволяют двум протоколам сосуществовать. Однако они усложняют работу и требуют подготовки.
Протокол IPv4 по-прежнему широко используется в различных индустриях благодаря его совместимости с существующей инфраструктурой и более низким затратам. Этот протокол по-прежнему является основным для большинства сетей по всему миру, особенно в регионах, где модернизация и внедрение IPv6 продвигаются медленно.
С другой стороны, протокол IPv6 все шире применяется в новых технологиях и передовых отраслях промышленности. Он необходим для работы интернета вещей, передовых производственных систем, мобильных сетей и технологий беспилотного вождения. В этих областях IPv6 имеет ряд явных преимуществ перед IPv4, включая болльшое адресне пространство, высокая эффективность связи и широкая поддержки современных приложений.
Если коротко, то IPv4 широко используется для работы устаревших, но востребованных систем, тогда как IPv6 необходим для развития технологий следующего поколения.
Тема различий между IPv4 и IPv6 наглядно показывает нам, как развивается современный интернет.
IPv4 с его 4,3 миллиардами адресов достиг своих пределов и нуждается в обходных путях, таких как NAT, что только усложняет работу сетей и снижает производительность. IPv6 решает эти проблемы с помощью 128-битного адресного пространства и поддерживает работу миллиардов устройств напрямую, без использования NAT.
Кроме того, протокол IPv6 включает в себя обязательные функции безопасности IPSec, а заголовки IPv6 упрощены, что позволяет быстрее маршрутизировать данные. Также в IPv6 существует функция SLAAC, которая упрощает настройку сетей. Этот протокол лучше подходит для интернета вещей, мобильных сетей и сред, требующих масштабируемости.
В то время как IPv4 по-прежнему популярен в устаревших системах и некоторых регионах, IPv6 становится все более важным для современной инфраструктуры и ее безопасности.
Организациям, переходящим на IPv6, необходимо заранее планировать использование двойного стека или использовать специальные технологии перевода. Это может быть непросто, но это неизбежный шаг для организаций, которые хотят соответствовать растущим требованиям в масштабируемости, безопасности и производительности.