IPv6: новая эра Интернета и трудности перехода с IPv4

IPv6 (Internet Protocol version 6) — это последняя версия интернет-протокола, заменившая собой предыдущий стандарт IPv4, который является частью системы адресации и маршрутизации данных между различными устройствами в интернете. Несмотря на то, что старый стандарт IPv4 не справляется с растущим количеством подключенных к интернету устройств, IPv6 все еще не так популярен. Сегодня мы расскажем вам о том, что такое IPv6, как он появился и зачем нужен этот стандарт, чем он отличается от устаревшего IPv4, а также более подробно расскажем о трудностях перехода на актуальный стандарт IPv6 и с чем они связаны.

История протокола IPv6 начинается с осознания ограниченности протокола IPv4. 4 стандарт интернет-протокола IP создали еще на рубеже 70-80 годов, и на тот момент максимальное число IP-адресов достигало около 4.3 миллиардов (2 в 32-ой степени адресов), что в эпоху зарождения интернета являлось вполне достаточным запасом и по планам разработчиков даже имелся задаток на будущее. Однако, разработчики того времени ошибались, ведь они никак не могли предположить, что уже через несколько лет интернет станет использоваться повсеместно, поэтому с ростом числа пользователей и подключенных устройств IP-адреса начали стремительно заканчиваться. В особенности остро нехватка IP-адресов стала ощущаться в 1990-х годах, когда интернет стал внедряться в бизнес, становясь его главным инструментом, а число пользователей сети стало расти с геометрической прогрессией. В настоящее время ситуация с нехваткой IP-адресов накалилась еще больше, так как появилось очень много IoT-устройств, вроде умных лампочек, домашних станций и других решений, каждое из которых занимает отдельный адрес IPv4. С учетом того, что население планеты продолжает расти, а популяризация различных устройств с подключением к сети наращивает обороты, становится очевидно, что диапазон IPv4 совершенно не покрывает реальные потребности человечества.

Осознавая грядущую проблему, в начале 1990-х годов было запущено создание нового протокола, который мог бы поддерживать большее количество IP-адресов (2 в степени 128) и предоставить более расширенный функционал. Итогом этого стал IPv6, который был разработан в 1996 году, а всемирный запуск протокола состоялся только в 2012 году. Но несмотря на то, что IPv6 появился еще в прошлом тысячелетии, многие компании до сих пор пользуются протоколом IPv4, о причинах чего мы расскажем ниже.

Как было сказано выше, IPv6 был разработан для решения ряда проблем, с которыми столкнулась старая версия IPv4. Вот перечень сложностей, которые смог устранить новый интернет-протокол:

• Нехватка IP-адресов. Главной причиной создания IPv6 стало уменьшение количества доступных IP-адресов в пространстве IPv4. Современный мир с миллиардами устройств требует значительно большего числа уникальных адресов, чем может предложить IPv4. IPv6 обеспечивает почти неограниченное количество адресов — 2 в степени 128;
• Маршрутизация. Возможности маршрутизации протокола IPv6 гораздо шире, чем у его предшественника. Благодаря этому IPv6 снижает нагрузку на оборудование и ускоряет работу сети. Также это упрощает конфигурацию сети благодаря более гибкому управлению адресами; 
• Необходимость в NAT. С уменьшением числа свободных IP-адресов IPv4, появилась необходимость в использовании технологии NAT (Network Address Translation), которая позволяет устройствам в локальных сетях обмениваться данными с внешними сетями через один или несколько публичных IP-адресов. IPv6 не требует использования технологии NAT, поэтому устройствам гораздо проще взаимодействовать друг с другом, а также за счет этого увеличивается производительность сети.

Хотя IPv4 и IPv6 выполняют схожие функции по маршрутизации данных, они существенно различаются по многим параметрам:

Главное отличие между IPv4 и IPv6 заключается в размере адресного пространства. IPv4 использует 32-битную адресацию, что ограничивает количество уникальных адресов до 4,3 миллиардов. 

IPv6, напротив, использует 128-битную систему адресации, которая предлагает фактически нескончаемое количество адресов — около 340×10^36. Это делает IPv6 более подходящим для современного интернета, в котором все больше устройств ежегодно подключается к сети, а запаса IP-адресов хватит на десятилетия вперед. Благодаря этому уже сейчас каждое устройство может иметь уникальный IP-адрес, выходя в сеть без посредников в лице провайдера. 

IPv4-адреса обозначаются посредством 32-х битного набора 4-х чисел, которые разграничиваются точками (192.117.55.12). Эти числа имеют диапазон значений от 0 до 255. Адрес IPv6 выглядит иначе: это 128-битное значение, которое делится на 8 шестнадцатеричных чисел, которые разделяются не точкой, а двоеточием (например, 2001:0dd9:41d5:0000:0000:4a3s:0270:7684). Это делает адресацию IPv6 более сложной, но она обеспечивает значительное расширение возможностей адресного пространства. Записывать IP-адреса протокола IPv6 можно более простым способом, сокращая все нули. Это будет выглядеть примерно так: 2001:dd9:41d5:4a3s:27:7684.

IPv6 предоставляет встроенные механизмы автоконфигурации IP-адресов, вроде безстатусной и статусной автоконфигурации, а также технологии SLAAC. Это исключает необходимость ручной настройки IP-адресов, делая настройку и управление сетью более простым и удобным процессом, особенно при использовании в крупномасштабных инфраструктурах. В IPv4 такая возможность имелась, но была сильно ограничена, так как требовалось использование DHCP-серверов для автоматической раздачи IP-адресов.

IPsec — это набор защитных протоколов, которые позволяют осуществлять аутентификацию пользователей, проверку целостности данных и шифрование IP-адреса. В отличие от IPv4, в котором IPsec является опциональной функцией, IPv6 имеет встроенную поддержку этой технологии, что позволяет автоматически шифровать данные при их передаче между устройствами.

Мы перечислили внушительный список преимуществ IPv6 и может показаться, что повсеместное применение этого протокола является лишь вопросом времени. Однако, на практика ситуация с переходом на новый протокол намного сложнее, чем кажется на первый взгляд, и потребители весьма холодно отреагировали на появление IPv6, и вот почему:

Сетевая инфраструктура интернет-провайдеров — это сложная цепочка, состоящая из самых разных сетевых устройств. Если на сетевой магистрали окажется устройство, не имеющее поддержки IPv6, это может привести к серьезным проблемам в передаче данных. Обычно на участках, где клиентов очень много, провайдеры регулярно обновляют оборудование, поддерживающее IPv6, однако, на участках с малым числом пользователей, обновление устройств будет нерентабельным.

 

IPv6 требует новых подходов к управлению и настройке сетей. Дело в том, что 90% сетевых специалистов проходили обучение для работы именно с протоколом IPv4, поэтому найти опытный персонал с соответствующими знаниями в области IPv6 весьма сложно. Уже действующие системные администраторы и специалисты по сетям будут вынуждены обучиться новым методам работы с актуальным протоколом IPv6, что может занять время и потребовать дополнительных ресурсов. Кроме того, выстроив IPv6-сеть в своей организации, вы рискуете не найти решений возникших проблем ввиду меньшей популярности относительно IPv4.

Для многих компаний переход на IPv6 не является приоритетом, так как на данный момент сети с поддержкой протокола IPv4 справляются с поставленными задачами, особенно с использованием дополнительных технологий, повышающих эффективность сетевых задач, и использованием NAT для обхода нехватки адресов. В результате этого многие организации постоянно откладывают переход на новый стандарт, продолжая использовать устаревший IPv4.

Внедрение IPv6 требует финансовых вложений. Да, в долгосрочной перспективе, когда весь мир перейдет на новый протокол, внедрение IPv6 принесет выгоду, но если нацеливаться на краткосрочную выгоду, переход принесет лишь убытки. Компаниям приходится взвешивать преимущества нового протокола против затрат на обновление инфраструктуры, причем, чаще всего перевес идет в сторону больших затрат. Однако, если у вас есть оборудование Mikrotik или Cisco 2015 года и старше, финансовых затрат может и не быть, так как у этих сетевых устройств уже есть встроенная поддержка протокола IPv6. Сетевой адаптер вашего ПК также вероятно поддерживает протокол IPv6, если он был выпущен позже указанной даты.

Сферы применения IPv6

IPv6 — это очень значимый шаг вперед для развития сетевых технологий, решающее множество проблем “старого интернета”, которое разрабатывалось без учета будущих потребностей. Несмотря на то, что многие компании до сих пор не перешли на актуальный интернет-протокол, можно с уверенностью заявить, что рано или поздно это произойдет, ведь с учетом растущих потребностей пользователей и компаний, переход на протокол IPv6 неизбежен.