Quel est le problème avec IPv4 et pourquoi nous passons à IPv6

Au cours des 10 dernières années environ, c'est l'année qui Ipv6 deviendra large. Ça n'est pas encore arrivé. Par conséquent, il y a peu de connaissances générales sur ce qu'est IPv6, comment l'utiliser, ou pourquoi il est inévitable.

Quel est le problème avec IPv4?

Nous avons utilisé Ipv4 Depuis la publication de RFC 791 en 1981. À l'époque, les ordinateurs étaient grands, chers et rares. IPv4 avait une disposition pour 4 milliards IP adresses, qui semblaient être un nombre énorme par rapport au nombre d'ordinateurs. Malheureusement, les adresses IP ne sont pas utilisées par conséquent. Il y a des lacunes dans l'adressage. Par exemple, une entreprise peut avoir un espace d'adressage de 254 (2 ^ 8-2) Adresses, et n'utilisent que 25 d'entre eux. Les 229 restants sont réservés à une expansion future. Ces adresses ne peuvent être utilisées par personne d'autre, en raison de la façon dont les réseaux roulent le trafic. Par conséquent, ce qui semblait être un grand nombre en 1981 est en fait un petit nombre en 2014.

Le groupe de travail sur Internet Engineering (IETF) a reconnu ce problème au début des années 1990 et a trouvé deux solutions: le routeur de domaine Internet sans classe (Cière) et des adresses IP privées. Avant l'invention de CIDR, vous pouvez obtenir l'une des trois tailles de réseau: 24 bits (16 777 214 adresses), 20 bits (1 048 574 adresses) et 16 bits (65 534 adresses). Une fois le CIDR inventé, il a été possible de diviser les réseaux en sous-réseaux.

Donc, par exemple, si vous aviez besoin 5 IP Adresses, votre FAI vous donnerait un réseau avec une taille de 3 bits qui vous donnerait 6 IP adresses. Cela permettrait donc à votre FAI à utiliser les adresses plus efficacement. Les adresses IP privées vous permettent de créer un réseau où chaque machine sur le réseau peut facilement se connecter à une autre machine sur Internet, mais où il est très difficile pour une machine sur Internet de se connecter à votre machine. Votre réseau est privé, caché. Votre réseau pourrait être très grand, 16 777 214 adresses, et vous pouvez sous-réseau votre réseau privé en réseaux plus petits, afin que vous puissiez gérer facilement vos propres adresses.

Vous utilisez probablement une adresse privée en ce moment. Vérifiez votre propre adresse IP: si elle se trouve dans la gamme de dix.0.0.0 - 10.255.255.255 ou 172.16.0.0 - 172.31.255.255 ou 192.168.0.0 - 192.168.255.255, Ensuite, vous utilisez une adresse IP privée. Ces deux solutions ont aidé à prévenir les catastrophes, mais elles ont été des mesures d'arrêt et maintenant le temps du calcul est sur nous.

Un autre problème avec Ipv4 est que l'en-tête IPv4 était de longueur variable. C'était acceptable lorsque le routage a été effectué par le logiciel. Mais maintenant, les routeurs sont construits avec du matériel, et le traitement des en-têtes de longueur variable dans le matériel est difficile. Les grands routeurs qui permettent aux paquets d'aller dans le monde entier ont des problèmes pour faire face à la charge. De toute évidence, un nouveau schéma était nécessaire avec des en-têtes de longueur fixe.

Encore un autre problème avec Ipv4 Est-ce que, lorsque les adresses ont été allouées, Internet était une invention américaine. Les adresses IP pour le reste du monde sont fragmentées. Un schéma était nécessaire pour permettre à des adresses d'être agrégées quelque peu par géographie afin que les tables de routage puissent être réduites.

Encore un autre problème avec IPv4, et cela peut sembler surprenant, c'est qu'il est difficile à configurer et difficile à changer. Cela pourrait ne pas vous être évident, car votre routeur s'occupe de tous ces détails pour vous. Mais les problèmes pour votre FAI les rendent fou.
Tous ces problèmes ont été pris en compte de la prochaine version d'Internet.

À propos de l'IPv6 et de ses fonctionnalités

Le IETF dévoilé la prochaine génération d'IP en décembre 1995. La nouvelle version s'appelait IPv6 parce que le numéro 5 avait été alloué à autre chose par erreur. Certaines des fonctionnalités de l'IPv6 incluent.

1. Adresses de 128 bits (3.Adresses 402823669 × 10³⁸)
2. Un schéma d'adresses d'agrégation logiquement
3. En-têtes de longueur fixe
4. Un protocole pour configurer et reconfigurer automatiquement votre réseau.

Regardons ces fonctionnalités une par une:

Adresses

La première chose dont tout le monde remarque Ipv6 est que le nombre d'adresses est énorme. Pourquoi tant de? La réponse est que les concepteurs étaient préoccupés par l'organisation inefficace des adresses, il y a donc tellement d'adresses disponibles que nous pourrions allouer de manière inefficace afin d'atteindre d'autres objectifs. Donc, si vous souhaitez créer votre propre réseau IPv6, il est probable que votre FAI vous donne un réseau de 64 bits (1.844674407 × 10¹⁹ Adresses) et laissez-vous sous-réseau cet espace au contenu de votre cœur.

Agrégation

Avec autant d'adresses à utiliser, l'espace d'adressage peut être alloué peu afin d'acheter efficacement les paquets. Donc, votre FAI obtient un espace réseau de 80 bits. Sur ces 80 bits, 16 d'entre eux sont destinés aux sous-réseaux des FAI et 64 bits concernent les réseaux du client. Ainsi, le FAI peut avoir 65 534 réseaux.

Cependant, cette allocation d'adresse n'est pas jetée dans la pierre, et si le FAI veut des réseaux plus petits, il peut le faire (bien que le FAI ne demanderait probablement qu'un autre espace de 80 bits). Les 48 bits supérieurs sont divisés en outre, de sorte que les FAI qui sont «fermer«Les autres ont des gammes d'adresses réseau similaires, pour permettre aux réseaux d'être agrégés dans les tables de routage.

En-têtes de longueur fixe

Un Ipv4 l'en-tête a une longueur variable. Un Ipv6 l'en-tête a toujours une longueur fixe de 40 octets. Dans IPv4, des options supplémentaires ont fait augmenter la taille de l'en-tête. Dans IPv6, si des informations supplémentaires sont nécessaires, que des informations supplémentaires sont stockées dans des en-têtes d'extension, qui suivent l'en-tête IPv6 et ne sont généralement pas traités par les routeurs, mais plutôt par le logiciel à la destination.

L'un des champs de l'en-tête IPv6 est le flux. Un flux est un 20 bits Numéro qui est créé pseudo-aléatoire, et il est plus facile pour les routeurs d'acheminer les paquets. Si un paquet a un flux, le routeur peut utiliser ce numéro de flux comme index dans une table, qui est rapide, plutôt que de recherche de table, qui est lente. Cette fonctionnalité fait Ipv6 Très facile à acheminer.

Configuration automatique

Dans Ipv6, Lorsqu'une machine démarre pour la première fois, il vérifie le réseau local pour voir si une autre machine utilise son adresse. Si l'adresse n'est pas utilisée, la machine recherche ensuite un routeur IPv6 sur le réseau local. S'il trouve le routeur, il demande au routeur une adresse IPv6 à utiliser. Maintenant, la machine est définie et prête à communiquer sur Internet - elle a une adresse IP pour elle-même et il a un routeur par défaut.

Si le routeur devait baisser, les machines du réseau détecteront le problème et répéteront le processus de recherche d'un routeur IPv6, pour trouver le routeur de sauvegarde. C'est vraiment difficile à faire dans IPv4. De même, si le routeur souhaite modifier le schéma d'adressage sur son réseau, il peut. Les machines interrogeront le routeur de temps à autre et changeront automatiquement leurs adresses. Le routeur prendra en charge les anciennes et nouvelles adresses jusqu'à ce que toutes les machines se rendent à la nouvelle configuration.

La configuration automatique IPv6 n'est pas une solution complète. Il y a d'autres choses dont une machine a besoin pour utiliser efficacement Internet: les serveurs de noms, un serveur temporel, peut-être un serveur de fichiers. il y a donc dhcp6 Ce qui fait la même chose que le DHCP, uniquement parce que la machine bops dans un état routable, un démon DHCP peut servir un grand nombre de réseaux.

Il y a un gros problème

Donc, si IPv6 est tellement mieux que IPv4, pourquoi l'adoption n'a-t-elle pas été plus répandue (à partir de Mai 2014, Google estime que son trafic IPv6 est à propos 4% de son trafic total)? Le problème de base est qui vient en premier, le poulet ou œuf? Quelqu'un exécutant un serveur veut que le serveur soit aussi largement disponible que possible, ce qui signifie qu'il doit avoir un Ipv4 adresse.

Il pourrait également avoir une adresse IPv6, mais peu de gens l'utiliseraient et vous devez changer un peu votre logiciel pour accueillir IPv6. De plus, de nombreux routeurs de réseautage domestiques ne prennent pas en charge IPv6. Beaucoup de FAI ne prennent pas en charge IPv6. J'ai interrogé mon FAI à ce sujet, et on m'a dit qu'ils le fourniraient lorsque les clients le demanderont. Alors j'ai demandé combien de clients l'avaient demandé. Un, y compris moi.

En contraste, tous les principaux systèmes d'exploitation, Windows, OS X et Linux prennent en charge IPv6 "hors de la boîte»Et depuis des années. Les systèmes d'exploitation ont même des logiciels qui permettront aux paquets IPv6 de «tunnel”Dans IPv4 à un point où les paquets IPv6 peuvent être supprimés du paquet IPv4 environnant et envoyés sur leur chemin.

Conclusion

IPv4 nous a bien servi pendant longtemps. IPv4 a certaines limites qui vont présenter des problèmes insurmontables dans un avenir proche. IPv6 résoudra ces problèmes en modifiant la stratégie pour allouer des adresses, en apportant des améliorations pour faciliter le routage des paquets et faciliter la configuration d'une machine lorsqu'elle rejoint le réseau pour la première fois.

Cependant, l'acceptation et l'utilisation de l'IPv6 ont été lentes, car le changement est difficile et coûteux. La bonne nouvelle est que tous les systèmes d'exploitation prennent en charge IPv6, donc lorsque vous êtes prêt à apporter la modification, votre ordinateur aura besoin de peu d'efforts pour se convertir au nouveau schéma.