Ipv4 vs ipv6 - co to je a na co se používá v sítích

Internet a svět sítí by nebyly tak, jak je známe, a ani by neexistovaly, kdyby nebyly pro adresování IPv4. Protokol nejvyšší důležitosti ve spojení mezi zařízeními prostřednictvím sítě, fyzicky i bezdrátově. Dnes uvidíme vše, co souvisí s IP a budeme analyzovat rozdíly mezi IPv4 a IPv6 a vysvětlíme jeho hlavní vlastnosti.

Index obsahu

IPv4 a model OSI

Budeme muset začít základním, kterým je definovat a pochopit, co je IP adresa, ať už je to IPv4 nebo IPv6.

OSI modeluje síťový standard

A proto musíme udělat rychlý odkaz na model OSI (Open System Interconection). Je to referenční model, a nikoli síťová architektura, pro různé síťové protokoly, které zasahují do komunikace prostřednictvím počítačového vybavení. Model rozděluje telekomunikační systémy do 7 úrovní pro rozlišení různých fází přenosu dat z jednoho bodu do druhého, jakož i protokolů zahrnutých v každém z nich.

Co je to model OSI: úplné vysvětlení

Už víme, že existuje model, který klasifikuje, tak řečeno, síťové protokoly a přesně IPv4 a IPv6 jsou dva z těchto síťových protokolů. V tomto případě fungují na jedné z nejnižších úrovní modelu, síťové vrstvě nebo vrstvě 3. Tato vrstva je zodpovědná za směrování paketů mezi dvěma připojenými sítěmi. Prostřednictvím nezbytného přepínání a směrování z jednoho bodu do druhého zpřístupní data z vysílače do přijímače.

Pod ní máme vrstvu datového spojení (vrstva 2), ve které přepínače pracují, a nad ní je vrstva 4 nebo transportní vrstva, do které zasahuje protokol TCP, který přenáší pakety prostřednictvím datagramů.

Co je to IP adresa

O IP adrese mluvíme jako o numerické sadě v desítkové nebo hexadecimální podobě (uvidíme), která logicky identifikuje a podle hierarchie síťové rozhraní. Každému zařízení připojenému k síti musí být přidělena IP adresa, dočasný identifikátor, jako je náš DNI, když jsme na tomto světě, nebo telefonní číslo, když jsme sjednali telefonní službu. Díky IP mohou různé počítače vzájemně komunikovat, takže pakety putují po síti, dokud nenajdou svého příjemce.

IP adresa může být pevná ( pevná IP) nebo dynamická (DHCP nebo Dynamic Host Configuration Protocol), vždy přiřazena serverem nebo routerem, který pracuje na síťové vrstvě. Když mluvíme o pevné IP, znamená to, že hostitel bude mít vždy stejnou IP adresu, i když je vypnutá a znovu zapnutá. Zatímco v DHCP je IP dynamicky přiřazen hostiteli, když je zapnutý, samozřejmě, uzlům sítě je obvykle přidělena stejná IP adresa vždy po prvním přiřazení routeru.

V síťové architektuře musíme rozlišovat mezi veřejnou sítí, kterou by byl internet, a soukromou sítí, sítí za routerem, kde jsou naše počítače a Smartphone nebo tablety, pokud se připojíme k Wi-Fi. V prvním případě mluvíme o externí IP, což je adresa, která je routeru přiřazena pro komunikaci s internetem, což je dynamika, kterou téměř vždy poskytuje náš poskytovatel internetových služeb. Ve druhé části hovoříme o interní IP, na adresu, kterou router dává počítačům v naší síti, což je téměř vždy typu 192.168.xx

Nesmíme si plést IP adresu s MAC adresou, což je tentokrát jiná pevná a jedinečná adresa, která identifikuje každý počítač v síti. Toto je tovární nastavení, podobně jako IMEI telefonu, ačkoli je možné upravit, identifikuje hostitele v transportní vrstvě modelu OSI. Ve skutečnosti je přepínačem nebo routerem to, že spojuje MAC s IP. MAC je 48bitový kód vyjádřený v hexadecimálním zápisu v 6 dvouznakových blocích.

Protokol IP

IP adresa je identifikátor patřící k IP protokolu (internetový protokol), což je adresovací systém IPv4 a IPv6 jako novější verze a připravený na budoucnost. Jedná se o protokol, který pracuje na síťové vrstvě a není orientován na připojení, to znamená, že komunikaci mezi dvěma konci sítě a výměnu dat lze provádět bez předchozího souhlasu. Jinými slovy, přijímač přenáší data, aniž by věděl, zda je přijímač k dispozici, takže přijde k přijímači, když je zapnutý a připojený.

IPv4 a IPv6 přenášejí komutované datové pakety prostřednictvím fyzických sítí, které fungují podle modelu OSI. To se děje díky směrování, což je technika, která umožňuje paketu najít nejrychlejší cestu k cíli, ale bez záruk, že dorazí, je tato záruka samozřejmě zajištěna vrstvou přenosu dat s TCP, UDP nebo jiným protokolem.

Data zpracovaná protokolem IP jsou rozdělena do paketů nazývaných datagramy, které nemají žádný typ ochrany nebo kontroly chyb pro odeslání. Zda bude datagram zaslán pouze s IP, může, ale nemusí dorazit, rozbitý nebo úplný a v náhodném pořadí. Spolu s daty přenáší pouze informace o zdrojové a cílové IP adrese. To se samozřejmě nezdá být příliš spolehlivé, takže v transportní vrstvě je tento datagram zachycen a zabalen do segmentu TCP nebo UDP, který přidává zpracování chyb a mnohem více informací.

IPv4

Nyní se zaměřme na protokol IPv4, který funguje v sítích od roku 1983, kdy byla vytvořena první síť pro výměnu paketů ARPANET, která je definována standardem RFC 791. A jak už název napovídá, je protokol IP ve verzi 4, ale to, že nemáme implementovány předchozí verze, a to byla první ze všech.

IPv4 používá 32bitovou adresu (32 bitů a nul v binárním formátu) uspořádaných do 4 oktetů (8bitová čísla) oddělených tečkami v desítkovém zápisu. Převedení tohoto do praxe bude takové, že:

192, 166, 102

Tímto způsobem můžeme mít adresy od 0, 0.0, 0 do 255, 255, 255, 255. pokud převedeme předchozí IP na její binární kód, budeme mít:

192, 166, 102 = 11000000, 10101000, 00000000, 01100110

Jinými slovy, 32 bitů, takže s IPv4 budeme schopni oslovit celkem:

2 ³² = 4 294 967 296 hostitelů

Může to vypadat jako hodně, ale v současnosti jsou adresy IPv4 prakticky vyčerpány, protože 4 miliardy počítačů je dnes docela normální číslo. Ve skutečnosti již v roce 2011 začaly být vzácné, když orgán odpovědný za přidělování IP adres v Číně použil poslední balíček, takže k záchraně se objevil protokol IPv6. Toto adresování používáme téměř 40 let, takže po celý život to není špatné.

Musíme mít na paměti, že interní IP adresy budou vždy stejné v sítích LAN a nebudou ovlivněny externími IP. To znamená, že v interní síti můžeme mít hostitele, který má 192.168.0.2, a to bude také používat ostatní hostitelé v jiné interní síti, kteří budou schopni replikovat tolikrát, kolikrát chceme. Externí IP adresy jsou však vidět v celé internetové síti a v žádném případě je nelze opakovat.

Záhlaví IPv4

Proto je vhodné zkontrolovat strukturu hlavičky IPv4, která má minimální velikost 20 bajtů a maximálně 40 bajtů.

Rychle vysvětlíme každou sekci, protože některé budou později rozšiřitelné na IPv6

• Verze (4 bity): identifikuje verzi protokolu, což je 0100 pro v4 a 0110 pro v6. IHL (4 bity): je velikost záhlaví, které může být od 20 bytů do 60 bytů, nebo co je stejné od 160 bitů do 480 bitů. Servisní doba (8 bitů): identifikátor v případě, že je balíček speciální, například důležitější vzhledem k naléhavosti doručení. Celková délka (16 bitů): odráží celkovou velikost datagramu nebo fragmentu v oktetech. Identifikátor (16 bitů): používá se, pokud je datagram fragmentován tak, aby se později mohl spojit s příznaky (3 bity) a ofsetem nebo pozicí fragmentu (13 bitů): 1. bit bude 0, 2. bit (0 = dělitelný, 1 nerozdělitelný), 3. bit (0 = poslední fragment, 1 = přechodný fragment) TTL (8 bitů): Životnost paketu IPv4. To odráží počet chmelů v routerech, které může trvat, tj. 64 nebo 128. Když je balíček vyčerpán, je odstraněn. Protokol: označuje protokol, do kterého musí být datagram doručen ve vyšších vrstvách, například TCP, UDP, ICMP atd. Kontrolní součet: pro kontrolu integrity balíčku, přepočítat pokaždé, když se změní jakákoli předchozí hodnota.

IPv6 a rozdíly s IPv4

Ačkoli úplné vysvětlení jednoho z těchto protokolů je svět, nemůžeme to udělat navždy, takže nyní budeme pokračovat s IPv6 nebo Internet Protocol verze 6. A kde je verze 5? Nikde to nebylo jen experimentální, tak se podívejme, co to je a jaké jsou rozdíly s IPv4.

Naprosto každý z nás už někdy viděl IP adresu z předchozích, ale určitě jednu z těchto méněkrát, nebo jsme si to ani nevšimli. IPv6 byl implementován v roce 2016 s definicí svého standardu RFC 2460 a jeho účelem je v případě potřeby nahradit IPv4. Tento standard se zrodil z potřeby dát Asijcům více IP adres. IP adresy jsou rezervovány tak, abych tak řekl, a poslední paket byl rezervován v roce 2011, jak je uvedeno výše. To neznamená, že jsou již používány, protože společnosti je používají, když je do sítě přidáno více uzlů.

IPv6 je také navržen tak, aby poskytoval fixní IP všem typům zařízení. Ale kolik dalších IP adres můžeme dát této nové verzi? Bude jich pár, protože tato adresa používá 128 bitů s mechanikem podobným předchozím. Tentokrát se však používá hexadecimální zápis, takže zabírá méně místa, protože vykreslení 128 bitů v oktetech by vedlo k nesmírně dlouhé adrese. V tomto případě se tedy skládá z 8 sekcí, každá z nich 16 bitů.

Přenosem zpět do praxe bude alfanumerické číslo, které bude vypadat takto:

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

Tímto způsobem můžeme mít adresy od 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 do ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Tentokrát nebudeme převádět tuto adresu do binárního kódu, abychom se vyhnuli depresi, ale měl by 128 nul a jedna. Když vidíme jakoukoli z těchto adres na našem počítači nebo na jakémkoli jiném hostiteli, je možné, že je zastoupena s menším počtem skupin, a pokud máme skupiny pouze s nulami, lze je vynechat, pokud jsou napravo.

Nyní s IPv6 a těchto 128 bitů budeme moci oslovit celkem:

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

Tímto způsobem budou Číňané moci instalovat všechny servery, které chtějí, bez jakéhokoli omezení, protože jejich kapacita je skutečně pobuřující. Přestože v současné době nefunguje samostatně, naše počítače již mají na své síťové kartě adresu IPv6.

IPv6 vs IPv4 záhlaví a další novinky

Důležité pro implementaci nového adresování je to, že je zpětně kompatibilní s předchozími protokoly a pracuje v jiných vrstvách. Použití protokolu IPv6 lze použít s ostatními protokoly aplikační a transportní vrstvy s malou úpravou záhlaví, s výjimkou FTP nebo NTP, protože integrují adresy síťové vrstvy.

Byl také studován způsob, jak zjednodušit záhlaví protokolu, což je jednodušší než v IPv4 a pevné délce, což značně pomáhá rychlosti jeho zpracování a identifikace datagramu. To znamená, že musíme poslat informace s IPv4 nebo IPv6, ale ne s oběma smíšenými. Podívejme se na tuto hlavičku:

Nyní je záhlaví zjednodušeno, přestože je dvakrát delší než IPv4, pokud nepřidáme možnosti ve formě záhlaví rozšíření.

• Verze (4 bity) Třída provozu (8 bitů): je stejná jako kontrola priority paketů Popisek toku (20 bitů): řídí QoS Data Délka (16 bitů): je zřejmé, jak moc měří prostor pro data, která jsou 64 KB jako standardní velikost a určeno podle jumboframes Další záhlaví (8 bitů): odpovídá oddílu protokolu IPv4 Hop limit (8 bitů): nahrazuje záhlaví rozšíření TTL : přidávají další možnosti fragmentace, šifrování atd. V IPv6 je 8 typů záhlaví rozšíření

Z novinek obsažených v tomto protokolu je možné zdůraznit větší adresovací kapacitu i v podsítích nebo interních sítích a ve zjednodušené podobě. Nyní můžeme mít v podsíti až 2 ⁶⁴ hostitelů změnou několika identifikátorů uzlů.

K tomu je přidána možnost, že každý uzel může být sám nakonfigurován, pokud je zahrnut v resetu IPv6. V tomto případě nebude IP vyžadována od routeru, ale požadavek žádající o konfigurační parametry pomocí ND, to se nazývá automatická konfigurace bezstavové adresy (SLAAC). I když můžete také použít DHCPv6, pokud to není možné.

IPsec v tomto případě není volitelný, ale povinný a implementovaný přímo v IPv6 pro směrovače, které již s tímto protokolem pracují. K tomu přidáváme podporu pro Jumbogramy, tj. Datové programy Jumbo mnohem větší než u IPv4, které byly maximálně 64 kB, a nyní mohou jít až na 4 GB.

V souhrnu zde necháme dvě tabulky, abyste si všimli rozdílu mezi oběma záhlavími IPv4 a IPv6.

• Modrá: společná pole v obou záhlavích Červená: pole, která byla odstraněna Zelená: pole, která byla přejmenována Žlutá: nová pole

Jak poznat naši soukromou, veřejnou a IPv6 IP adresu

Před dokončením se naučíme, jak znát naše IP adresy, adresy našich zařízení a routerů.

Chcete-li zjistit lokální adresu IPv4 a IPv6 v systému Windows 10, existuje několik metod, nejrychlejší je však příkazový řádek. Otevřeme tedy Start, napíšeme CMD a stiskneme Enter. Tam budeme psát

ipconfig

A my dostaneme výsledek.

A abychom poznali veřejnou IP adresu, musíme se uchýlit k našemu prohlížeči nebo routeru. můžeme udělat na stránce:

Co je moje?

A konečně můžeme zkontrolovat, zda máme veřejnou adresu IPv6 následujícím způsobem:

Test-IPv6

Necháme vás s některými síťovými návody souvisejícími s daným tématem

Věděli jste, že váš počítač má IPv6, věděli jste, že existuje? Pokud máte nějaké dotazy nebo chcete něco poukázat, rádi vám z komentářů pomůžeme.