IPv6 چیست ؟ + مزایا و مقایسه با IPv4

IPv6 چیست ؟

با معرفی IPv6، فرآیندهای اساسی ارتباطات شبکه در حال تغییر است. گسترش اتاق آدرس از 32 به 128 بیت نه تنها با کمبود فزاینده آدرس های IP مقابله می کند. استاندارد جدید همچنین آدرس دهی منحصر به فرد تمام دستگاه های یک شبکه را ممکن می سازد. برخلاف IPv4، نسخه 6 به طور مداوم ایده اصلی IP، اصل end-to-end را پیاده سازی می کند. ما در اینجا توضیح خواهیم داد که چگونه همه کار می کند.

IPv6 چیست؟

IPv6 مخفف “Internet Protocol Version 6” است . یک فرآیند استاندارد شده را نشان می دهد که توسط کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) برای انتقال بسته های داده در شبکه های کامپیوتری ایجاد شده است. IPv6، جانشین هدایت شده IPv4، همراه با حدود 500 پروتکل شبکه دیگر از خانواده TCP/IP، اساس ارتباطات اینترنتی را تشکیل می دهد. توابع مرکزی IPv6 آدرس دهی عناصر شبکه از طریق آدرس های IPv6 و همچنین مسیریابی یا ارسال بسته بین شبکه های فرعی است. برای این منظور، IPv6 بر اساس لایه شبکه (لایه 3) مدل لایه OSI است.

تخصیص آدرس‌های IP از طریق RIRها (رجیسترهای اینترنتی منطقه‌ای) انجام می‌شود، که هر کدام محدوده آدرس IP خود را توسط IANA (مرجع شماره‌های اختصاص داده شده به اینترنت) اختصاص می‌دهند. RIR مسئول اروپا، خاورمیانه و آسیای مرکزی RIPE NCC (مرکز هماهنگی شبکه IP اروپای اروپای Réseaux) است.

IPv6 در مقابل IPv4

حتی در نگاه اول، واضح است که فرمت آدرس جدید نسخه ششم IP به طور قابل توجهی با IPv4 قبلی خود متفاوت است.

• IPv4 address: 203.0.120.195
• IPv6 address: 2001:0620:0000:0000:0211:24FF:FE80:C12C

در حالی که IPv4 از آدرس های 32 بیتی استفاده می کند که معمولاً به صورت اعشاری هستند، IPv6 جانشین آن از آدرس های 128 بیتی استفاده می کند که به دلایل خوانایی در قالب هگزا دسیمال نمایش داده می شوند. مقایسه مستقیم نگرانی اصلی را نشان می‌دهد که توسط استاندارد IP جدید برطرف می‌شود: با 128 بیت، آدرس‌های IP منحصربه‌فرد بیشتری نسبت به 32 بیت می‌توان تولید کرد.

• Address range of IPv4: 32 bit = 2³² addresses ≈ 4.3 billion addresses
• Address range of IPv6: 128 bit = 2¹²⁸ addresses ≈ 340 sextillion addresses

تفاوت در اندازه با مقایسه مشخص می شود: در حالی که محدوده آدرس IPv4 با حدود 4.3 میلیارد IPS حتی به اندازه کافی برای ارائه یک آدرس منحصر به فرد برای همه افراد در جهان نیست، یک سیستم 128 بیتی می تواند از نظر تئوری هر دانه را اختصاص دهد. از شن و ماسه روی زمین چندین آدرس IP خودش را دارد. بنابراین معرفی IPv6 می تواند به عنوان یک سرمایه گذاری در آینده تلقی شود. روندهایی مانند اینترنت اشیا (IoT) نشان می دهد که تعداد دستگاه هایی که به اینترنت متصل می شوند و باید به وضوح قابل شناسایی باشند در سال های آینده به شدت افزایش خواهد یافت.

IPv6 چیست ؟ ساخت آدرس IPv6

128 بیت آدرس IPv6 به هشت بلوک 16 بیتی تقسیم می شود. در نماد هگزادسیمال، یک بلوک 16 بیتی را می توان با چهار رقم یا حروف ضبط کرد. کولون به عنوان یک عنصر جداکننده عمل می کند:

• 2001:0620:0000:0000:0211:24FF:C12C

به منظور مدیریت پذیرتر کردن آدرس IPv6، مختصری ایجاد شده است که در آن صفرهای ابتدایی در بلوک های هگزادسیمال حذف می شوند. اگر یک بلوک هگزادسیمال منحصراً از صفر تشکیل شده باشد، آخرین صفر باید حفظ شود:

• 2001:0620:0000:0000:0211:24FF:FE80:C12C
• 2001:620:0:0:211:24FF:FE80:C12C

یک بار در هر آدرس IPv6، امکان حذف هر بلوک متوالی صفر نیز وجود دارد.

• 2001:620:0:0:211:24FF:FE80:C12C
• 2001:620::211:24FF:FE80:C12C

دو نقطه متوالی (بعد از بلوک دوم در مثال بالا) نشان دهنده حذف است.

در واقعیت، کاربران اینترنت آدرس های بسیار کمتری نسبت به فرمت 128 بیتی در دسترس دارند. دلیل این امر، اصل طراحی IPv6 است: بر خلاف نسخه قبلی، استاندارد جدید در نظر گرفته شده است تا امکان اتصالات انتها به انتها واقعی را فراهم کند و ترجمه آدرس های IP خصوصی به عمومی بر اساس NAT (ترجمه آدرس شبکه) را غیر ضروری کند. . در اصل، اتصالات انتها به انتها باید با IPv4 نیز امکان پذیر باشد.

با این حال، از آنجایی که فضای آدرس IPv4 برای ارائه یک آدرس منحصر به فرد برای هر دستگاه بسیار کوچک است، یک سیستم با مناطق آدرس جداگانه و جزء میانجی NAT ایجاد شد. با استاندارد جدید، هر دستگاهی که به یک شبکه LAN متصل است، می‌تواند به صورت منطقی از طریق IP خودش آدرس‌دهی شود. بنابراین، آدرس‌های IPv6، علاوه بر بخش آدرس‌دهی شبکه (که آدرس شبکه یا پیشوند مسیریابی نیز نامیده می‌شود)، یک شناسه رابط منحصربفرد دارند که یا از آدرس MAC کارت شبکه دستگاه حاصل می‌شود یا به صورت دستی تولید می‌شود. پیشوند مسیریابی و شناسه رابط هر کدام 64 بیت از یک آدرس IPv6 را تشکیل می دهند.

ساختار IPv6 چیست ؟: پیشوند مسیریابی

به عنوان یک قاعده، پیشوند مسیریابی یک آدرس IPv6 به یک پیشوند شبکه و یک پیشوند زیر شبکه تقسیم می شود. این در به اصطلاح نماد CIDR (مسیریابی بین دامنه ای بدون کلاس) نشان داده شده است. برای این منظور طول پیشوند (یعنی طول پیشوند بر حسب بیت) با علامت اسلش (/) به آدرس شبکه اضافه می شود.

نماد 2001:0820:9511::/48، برای مثال، یک زیرشبکه با آدرس 2001:0820:9511:0000:0000:0000:0000:0000 تا 2001:0820:9511:FFFFFFFF: FFFF.

به طور کلی، ارائه دهندگان اینترنت (ISP) توسط شبکه های RIR /32 تخصیص داده می شوند که به نوبه خود آنها را به زیر شبکه ها ترتیب می دهند. به کاربران نهایی شبکه های 48/ یا شبکه 56/ داده می شود. جدول زیر ساخت معمولی یک آدرس جهانی unicast را در IPv6 نشان می دهد که شامل پیشوند شبکه، پیشوند زیر شبکه و شناسه رابط است.

ساختار IPv6 چیست ؟: شناسه رابط

شناسه رابط به عنوان یک علامت متمایز از یک دستگاه خاص که به شبکه متصل است عمل می کند و یا به صورت دستی اختصاص داده می شود یا بر اساس آدرس MAC کارت شبکه دستگاه تولید می شود. معمولاً به روش دوم اتفاق می افتد و مبتنی بر تبدیل آدرس MAC استاندارد شده به فرمت اصلاح شده EUI-64 است. این در سه مرحله اتفاق می افتد:

• در مرحله اول مک آدرس 48 بیتی به دو قسمت 24 بیتی تقسیم می شود. این قطعات ابتدا و انتهای شناسه رابط 64 بیتی می شوند.
  • آدرس MAC: 00-11-24-80-C1-2C
  • آدرس مک جدا شده: 0011:24__:__80:C12C

• مرحله دوم 16 بیت باقی مانده در وسط را به طور پیش فرض به دنباله بیت 1111 1111 1111 1110 اختصاص می دهد که با کد هگزادسیمال FFFE مطابقت دارد:
  • آدرس مک تکمیل شده: 0011:24FF:FE80:C12C
  • آدرس MAC اکنون در قالب اصلاح شده EUI-64 است.

• در مرحله سوم، بیت هفتم که بیت جهانی یا محلی نیز نامیده می شود، معکوس می شود. این مشخص می کند که آیا یک آدرس در سطح جهانی منحصر به فرد است یا فقط به صورت محلی استفاده می شود.
  • ترتیب بیت قبل از وارونگی: 0000 0000
  • ترتیب بیت پس از وارونگی: 0000 0010

• شناسه رابط قبل از وارونگی: 0011:24FF:FE80:C12C
• شناسه رابط پس از وارونگی: 0211:24FF:FE80:C12C

پسوند حریم خصوصی IPv6 چیست ؟

یک آدرس IPv6 بر اساس فرمت اصلاح شده EUI-64 اجازه می دهد تا از آدرس MAC زیربنایی نتیجه گیری شود. از آنجایی که این امر می‌تواند باعث نگرانی‌های مربوط به حفظ حریم خصوصی کاربران شود، برنامه‌های افزودنی حریم خصوصی فرآیندی را توسعه دادند که به IPv6 اجازه می‌دهد تا با حذف پیوند بین آدرس MAC و شناسه رابط، شناسه رابط را ناشناس کند. در عوض، Privacy Extensions یک شناسه رابط موقت برای اتصالات خروجی ایجاد می کند که کم و بیش تصادفی است. این امر نتیجه گیری در مورد میزبان و ایجاد پروفایل های حرکتی بر اساس IP را دشوارتر می کند.

انواع آدرس IPv6 چیست ؟

همانند IPv4، IPv6 شامل مناطق مختلف آدرس با وظایف و ویژگی های خاص است. اینها در RFC 4291 و RFC 5156 مشخص شده‌اند و می‌توان آنها را از قبل با اولین بیت‌های یک آدرس IPv6، به اصطلاح پیشوند فرمت، شناسایی کرد. انواع آدرس مرکزی شامل آدرس‌های unicast، آدرس‌های چندپخشی و آدرس‌های anycast هستند.

آدرس های Unicast

آدرس‌های Unicast برای برقراری ارتباط یک عنصر شبکه با یک عنصر دیگر استفاده می‌شوند و می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: آدرس‌های محلی پیوند و آدرس‌های unicast سراسری.

• پیوند آدرس‌های محلی: آدرس‌های این دسته فقط در شبکه‌های محلی معتبر هستند و با پیشوند فرمت FE80::/10 شروع می‌شوند. آدرس های پیوند محلی برای آدرس دادن به عناصر در یک شبکه محلی استفاده می شود و برای مثال برای پیکربندی خودکار استفاده می شود. به طور کلی، دامنه یک آدرس محلی پیوند به روتر بعدی گسترش می یابد، به طوری که هر دستگاه متصل به شبکه می تواند با آن ارتباط برقرار کند تا یک آدرس IPv6 جهانی ایجاد کند. این فرآیند کشف همسایه نامیده می شود.
• آدرس‌های unicast جهانی: آدرس‌های unicast جهانی آدرس‌های منحصربه‌فردی در سراسر جهان هستند که یک دستگاه شبکه برای اتصال به اینترنت به آن نیاز دارد. پیشوند قالب معمولاً 2000::/3 است و شامل تمام آدرس هایی است که با 2000 تا 3FFF شروع می شوند. آدرس جهانی unicast قابل مسیریابی است و می تواند برای آدرس دهی مستقیم میزبان در شبکه محلی از طریق اینترنت استفاده شود. آدرس‌های unicast جهانی، که از ارائه‌دهندگان اینترنت به کاربران نهایی توزیع می‌شوند، با بلوک هگزادسیمال 2001 شروع می‌شوند.

IPv6 چیست ؟ : آدرس های چندپخشی

در حالی که آدرس های unicast برای ارتباط یک به یک استفاده می شود، آدرس های چندپخشی ارتباط یک به چند را پیاده سازی می کنند. همراه با این آدرس های توزیع کننده می آیند. بسته‌هایی که از یک آدرس چندپخشی ارسال می‌شوند توسط همه دستگاه‌های شبکه که بخشی از گروه چندپخشی هستند دریافت می‌شوند. یک دستگاه می تواند به چندین گروه چندپخشی تعلق داشته باشد. اگر یک آدرس IPv6 برای یک دستگاه شبکه ایجاد شود، آنگاه به طور خودکار عضوی از گروه های چندپخشی خاصی است که برای تشخیص، دسترسی و تشخیص پیشوند مورد نیاز است. برای مثال، گروه‌های چندپخشی رایج «all routers» یا «all hosts» هستند. پیشوند قالب برای آدرس های چندپخشی عموماً FF00::/8 است.

آدرس های Anycast

بسته ها همچنین می توانند به گروه های گیرنده از آدرس های anycast ارسال شوند. برخلاف آدرس‌های چندپخشی، بسته‌های داده به همه اعضای یک گروه anycast ارسال نمی‌شوند، بلکه فقط به نزدیک‌ترین دستگاه به فرستنده ارسال می‌شوند. آدرس‌های Anycast عمدتاً برای اهداف ایمنی خرابی و توزیع بار استفاده می‌شوند.

قالب بسته IPv6

در مقایسه با IPv4، پروتکل اینترنت v6 با فرمت بسته به طور قابل توجهی ساده شده مشخص می شود. برای ساده‌سازی پردازش بسته‌های IPv6، طول هدر پیش‌فرض 40 بایت (320 بیت) تنظیم شد. اطلاعات اختیاری که فقط در موارد خاص مورد نیاز است به هدرهای افزونه (EH) که بین ناحیه داده سرصفحه و بار واقعی تعبیه شده است، برون سپاری شد. این اجازه می دهد تا گزینه ها بدون نیاز به تغییر در هدر درج شوند.

هدر بسته IPv6 فقط شامل هشت سرصفحه است – با IPv4، سیزده فیلد استفاده شد. ساختار یک هدر IPv6 را می توان به صورت شماتیک به صورت زیر نشان داد:

هر فیلد در هدر IPv6 حاوی اطلاعات خاصی است که برای انتقال بسته از طریق شبکه های IP لازم است:

معرفی هدرهای افزونه امکان پیاده سازی اطلاعات اختیاری در بسته های IPv6 را بسیار موثرتر از IPv4 می کند. از آنجایی که روترها در مسیر تحویل یک بسته، سرصفحه های افزونه IPv6 را بررسی و پردازش نمی کنند، معمولاً فقط در مقصد خوانده می شوند. این منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد روتر در مقایسه با IPv4 می شود، که مستلزم آن بود که اطلاعات اختیاری توسط همه روترها در طول مسیر تحویل بررسی شود. اطلاعاتی که می‌تواند در پسوندهای سرصفحه IPv6 گنجانده شود شامل گزینه‌های گره به گره، گزینه‌های مقصد، گزینه‌های مسیریابی و گزینه‌های تقسیم‌بندی، احراز هویت و رمزگذاری (IPsec) است.

کارکرد پروتکل اینترنت نسخه 6

بیشتر کاربران اینترنت با IPv6 متصل هستند که بیشتر به دلیل گسترش فضای آدرس است. با این حال، استاندارد جدید تعدادی ویژگی را نیز ارائه می دهد که می تواند بر محدودیت های کلیدی IPv4 غلبه کند. مهمتر از همه، این شامل اجرای مداوم اصل end-to-end است که انحراف از طریق NAT را بیهوده می کند و اجرای پروتکل های امنیتی مانند IPsec را ساده می کند.

علاوه بر این، IPv6 پیکربندی خودکار آدرس از طریق کشف همسایه را فعال می‌کند و همچنین به چندین آدرس IPv6 منحصر به فرد در هر میزبان با دامنه‌های مختلف اجازه می‌دهد تا توپولوژی‌های مختلف شبکه را نقشه‌برداری کنند. علاوه بر تخصیص بهینه آدرس، ساده‌سازی هدر بسته و برون‌سپاری اطلاعات اختیاری به پسوندهای سرصفحه برای انتقال بسته، مسیریابی سریع‌تر را تضمین می‌کند.

با QoS (کیفیت خدمات)، IPv6 دارای یک مکانیسم یکپارچه برای امنیت خدمات با کیفیت است که بسته‌های فوری را در اولویت قرار می‌دهد و مدیریت بسته را کارآمدتر می‌کند. فیلدهای «کلاس ترافیک» و «برچسب جریان» مستقیماً با متدولوژی QoS مطابقت دارند.

با این حال، تخصیص آدرس‌های IP ثابت به دستگاه‌های شبکه محلی و همچنین ایجاد شناسه‌های رابط منحصر به فرد بر اساس آدرس‌های MAC، بسیار مهم است. پسوندهای حریم خصوصی مطمئناً جایگزینی برای قالب آدرس تغییر یافته EUI-64 ایجاد کردند. با این حال، از آنجایی که پیشوند یک آدرس IPv6 نیز برای ایجاد نمایه حرکت کاربر کافی است، یک پیشوند جدید که به صورت پویا توسط ISP برای حفظ ناشناس بودن در اینترنت اختصاص داده می شود، علاوه بر پسوندهای حریم خصوصی، مطلوب است.

IPv6 چیست ؟

ترجمه شده توسط سایت دریای شرق از سایت
کپی بدون ذکر نام و لینک سایت دریای شرق ممنوع است !

About The Author