Почему IPv6 лучше IPv4

Ограничения IPv4

Адресное пространство IPv4 истощается 

Размер адреса IPv4 составляет 32 бита, что означает, что IPv4 может предоставить в общей сложности около 4 миллиардов уникальных адресов. Однако 4 миллиарда адресов — это общее количество адресов в теории. Из-за нерационального распределения адресов многие адреса расходуются впустую. Фактически доступно около 2,5 миллиарда адресов, что значительно меньше общего количества адресов в теории. Кроме того, начиная с 1980-х годов, на фоне стремительного роста числа пользователей Интернета и мобильных вычислительных устройств доступные адреса IPv4 быстро истощались. 

(Что такое IP-адрес?)

Настройка узла сложна в IPv4

При подключении хоста к сети протокол TCP/IP (Что такое протокол TCP/IP) сначала необходимо выбрать, а затем с помощью сетевого узла задать требуемые IP-адрес, маску подсети, адрес шлюза и DNS-адрес. Кроме того, требуется настроить маршрутизацию сетевых узлов.

Ограничение QoS

Интернет на основе IPv4 был разработан для обеспечения простого качества обслуживания (QoS). Однако с ростом числа мультимедийных сервисов в IP-сетях, таких как IP-телефония, видеоконференции и другие приложения для передачи данных в реальном времени, предъявляются строгие требования к пропускной способности, временным характеристикам, коэффициенту битовых ошибок и джиттеру. Хотя в IPv4 предусмотрены протоколы передачи в реальном времени, поддерживающие такую передачу, дополнительные протоколы повышают сложность и стоимость сетей. Поэтому IPv4 по-прежнему имеет недостатки в области QoS и не может удовлетворить требования некоторых приложений, нуждающихся в шифровании и аутентификации, таких как электронная коммерция.

Проблема маршрутизации IPv4

Поскольку длина таблицы маршрутизации IPv4 увеличивается с ростом числа сетей, время, необходимое маршрутизатору для поиска правильного маршрута в таблице маршрутизации, также увеличивается. Задержка влияет на производительность сети. Поэтому решение проблемы маршрутизации IPv4 гораздо более срочно, чем решение проблемы нехватки адресного пространства IPv4.

IPv4 и IPv6: почему IPv6 лучше IPv4

Ниже приведены преимущества и улучшения IPv6 по сравнению с IPv4.

Большее адресное пространство, чем у IPv4

Размер адреса IPv6 составляет 128 бит; он варьируется от 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 до ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff. Количество адресов IPv6 составляет 2^128(3.4*1038). Согласно статистическим данным, в 2022 году численность населения мира составляла около 7,8 миллиарда человек, а это означает, что каждому человеку в мире могло бы достаться 4.3*1028 IP-адреса. В сетях IPv6 каждый интерфейс допускает один или несколько IPv6-адресов, включая одноадресный, anycast- и многоадресный адреса. В целом IPv6 решает проблему окончательного исчерпания IPv4-адресов. Пример адресов IPv4 и IPv6 показан на следующем рисунке.

Формат IPv4 против IPv6

Более простой заголовок и лучшая гибкость по сравнению с IPv4

IPv6 удаляет несколько полей заголовка IPv4, чтобы сделать обработку данных более эффективной. Заголовок IPv6 состоит из базового заголовка и нескольких расширенных заголовков. Длина заголовка IPv6 фиксирована, поэтому для него не требуется большой объем памяти. Кроме того, протокол IPv6 обеспечивает высокую масштабируемость, позволяя пользователям расширять заголовок.

Более эффективный метод конфигурации, чем IPv4

Адрес IPv6 использует метод автоматической настройки. Обычно применяемые технологии автоматической настройки включают автоматическую настройку с отслеживанием состояния и автоматическую настройку без отслеживания состояния. Для автоматической настройки без отслеживания состояния необходимо, чтобы локальный канал поддерживал многоадресную рассылку, а сетевой интерфейс мог также отправлять и принимать многоадресный трафик. Существует два метода автоматической настройки с отслеживанием состояния: протокол BooTstrap и протокол динамической конфигурации узла (DHCP). IPv6 может автоматически настраивать адрес пользователя, что позволяет избежать неэффективности ручной настройки.

Более высокое качество обслуживания (QoS)

Поскольку в протоколе IPv6 используется упрощенная структура заголовка, IPv6 обеспечивает высокую скорость пересылки и низкую задержку передачи пакетов данных. Например, для пакетов, требующих специального QoS, приоритет можно задать в IP-пакетах, после чего маршрутизатор обрабатывает эти данные соответственно приоритету IP-пакетов. Таким образом обеспечивается надежная передача сообщений в режиме реального времени, что значительно повышает QoS.

Более безопасный, чем IPv4

Безопасность IPv6 основана на IPSec, который является частью IPv6. Для всех узлов сети IPv6 IPSec необходим. Основная функция IPSec заключается в предоставлении служб шифрования и аутентификации для пакетов данных на сетевом уровне. Он предоставляет два механизма безопасности: аутентификацию и шифрование. 

Механизм аутентификации позволяет получателю данных подтвердить личность отправителя данных и убедиться, что данные не были изменены в процессе передачи. Механизм шифрования гарантирует конфиденциальность данных путём их кодирования, предотвращая их перехват кем-либо в процессе передачи. В целом IPSec повышает безопасность Интернета и предотвращает такие неприятные события, как атаки на предприятия и кража конфиденциальных данных. Поэтому IPv6 безопаснее IPv4.

Таблица маршрутизации меньше, чем у IPv4

Назначение адресов IPv6 использует механизм агрегации, который определяет очень гибкую иерархическую структуру адресации и маршрутизации и значительно сокращает размер таблицы маршрутизации. Несколько сетей одного уровня представлены в вышестоящем маршрутизаторе как единый сетевой префикс, что эффективно и значительно облегчает работу маршрутизатора и существенно сокращает объем маршрутизации и хранения данных на маршрутизаторе

В чем разница между IPv4 и IPv6

После объяснения преимуществ IPv4 перед IPv6 на следующей диаграмме рассматриваются различия между ipv4 и ipv6.

Заменит ли IPv4 протокол IPv6?

Переход с IPv4 на IPv6 является неизбежной тенденцией, однако этот процесс проходит медленно и постепенно. Хотя технические барьеры для перехода с IPv6 на IPv4 были преодолены, большинство развернутых в настоящее время сетей по-прежнему используют IPv4. Существуют миллиарды сетевых и оконечных устройств на базе IPv4, а стоимость миграции огромна. Когда IPv6 заменит IPv4, четкого ответа нет. IPv6 и IPv4 будут сосуществовать еще долгое время.

Заключение

Новые технологии поддерживают новые приложения. В свою очередь, новые приложения способствуют стандартизации и коммерциализации новых технологий. Протокол IPv6 может обеспечить высокопроизводительное и масштабируемое сетевое взаимодействие, а также решить многие проблемы, существующие в текущей сети IPv4. Хотя для перехода к широкомасштабному использованию IPv6 всё ещё требуется некоторое время, изучив приведённые выше различия между IPv6 и IPv4, мы можем понять, что переход с IPv4 на IPv6 стал общей тенденцией.