IPv4 проти IPv6: яка точна різниця

ipv4 vs ipv6 what s exact difference

Різниця між IPv4 та IPv6:

У цьому Серія підручників з мереж , ми дослідили все про WAN в деталях разом із прикладами .

Цей підручник пояснить більше про IPv4 та IPv6, а також їх відмінності. Інтернет став глобальною системою для мережі, яка задовольняє потреби у мільярдах абонентів у всьому світі, і це сталося через широку прийнятність Інтернет-протоколу.

Версія IPv4 Інтернет-протоколу має 32-розрядний адресний простір близько 4,3 мільярда IP-адрес.

Але завдяки швидкому використанню Інтернету, бездротових технологій та впровадженню технології LTE, діапазон IP-адрес значною мірою вичерпується.

Щоб подолати цей дефіцит пулу ІР, Інтернет-протокол версії 6 (IPv6) , який покращує адресні можливості IPv4, розгортаючи 128-бітову адресацію замість 32-бітової. Тим самим, раціонально формулюючи надзвичайно нескінченний пул IP-адрес.

Крім того, IPv6 повинен забезпечити кілька вдосконалень, що стосуються безпеки, адрес маршрутизації, автоматичних конфігурацій, мобільності та якості обслуговування.

У цьому підручнику ми дослідимо детальну архітектуру та різні програми протоколів IPv4 проти IPv6, а також їх значення в ІТ та комунікаційному секторі.

Що ви дізнаєтесь:

• Різниця між IPV4 проти IPV6
• Що таке IPv4
  • Заголовок IPv4
  • Режими адресації IPv4
  • Потік пакетів у IPv4
  • Потрібна нова версія IP
• Що таке IPv6
  • Особливості IPv6
  • Заголовок IPv6
  • Режими адресації IPv6
  • Структура адреси
  • Приклади застосування IPv6 в реальному часі
• Висновок
  • Рекомендована література

Різниця між IPV4 проти IPV6

Що таке IPv4

Інтернет-протокол версії 4 працює на рівні Інтернету моделі TCP / IP і відповідає за розпізнавання хостів, наданих за IP-адресами, і за відповідну маршрутизацію пакету даних у мережі або між різними мережами.

Більшість елементів Інтернету використовують схему адресації IPv4. Адреса IPv4 має 32-розрядний простір адресації, що означає 2 ^ 32 = 4,3 мільярда пристроїв.

Заголовок IPv4

• Версія: IPv4 має номер версії 4.
• Довжина заголовка: Він показує розмір заголовка.
• DSCP: Це означає диференційоване поле коду послуг і розгортається для побудови пакетів.
• Загальна довжина: Він позначає розмір заголовка плюс розмір пакета даних.
• Ідентифікація: Якщо пакет даних фрагментований протягом періоду передачі, поле використовується для виділення кожного з них і того самого числа, так що це допомагає у побудові вихідного пакета даних.
• Прапори: Він використовується для позначення процедури дроблення.
• Зсув фрагмента: Він вказує номер фрагмента та хост джерела, який використовує їх для переупорядкування фрагментованих даних у правильному порядку.
• Час їхати: Щоб уникнути шансів зациклення в мережі, кожен пакет передається з деяким набором значень TTL, який вказує кількість стрибків, через які він може пройти. При кожному стрибку значення TTL погіршується на 1, а коли воно досягає нуля, тоді пакет відмовляється.
• Протокол: Він позначає протокол, який він використовує для передачі даних. TCP має номер протоколу 6, а UDP - номер протоколу 17.
• Контрольна сума заголовка: Це поле використовується для виявлення помилок.
• ІР-адреса джерела: Він зберігає IP-адресу кінцевого хосту джерела. Довжина 32-бітна.
• IP-адреса призначення: Він зберігає IP-адресу хоста призначення. Довжина 32-бітна.

Режими адресації IPv4

Існує три типи режимів адресації:

(i) Режим одноадресної адресації : У цьому режимі відправник може надсилати IP-пакет лише одному кінцевому хосту. IP-адреса хоста призначення міститься у 32-розрядному полі IP-адреси призначення в заголовку.

(ii) Режим широкомовної адресації : У цьому режимі пакет даних транслюється або надсилається на всі кінцеві пристрої хоста, присутні в мережі. ІР-адреса трансляції - 255.255.255.255. Коли хост приймача проаналізує цю адресу, тоді всі будуть розважати пакети даних.

(iii) Режим багатоадресної адресації : У цьому режимі , вихідний хост може надсилати пакети не всім, а декільком, що означає декілька хостів призначення. Хост визначає адресу призначення для доставки з поля заголовка призначення, яке має спеціальний діапазон мережевих адрес, яким дозволено доставляти пакет даних.

Схема ієрархічної адресації:

32-розрядна IP-адреса містить інформацію про IP-адресу мережі, підмереж та підключених до неї хостів. Це дозволяє схемі IP-адрес бути ієрархічною, оскільки вона може обслуговувати декілька підмереж і, в свою чергу, хостів.

Будь ласка, пам’ятайте, як було сказано в попередньому навчальному посібнику щодо IP-адресації та підмереж, мережева адреса складається з IP-адреси та маски підмережі. Усі п’ять класів підмережі застосовуються тут і використовуються, як описано в навчальному посібнику.

Приватні IP-адреси в IPv4:

Кожен клас IP має певний діапазон IP, зарезервований для приватних IP-адрес. Вони можуть бути розгорнуті в такій мережі, як мережа LAN офісу, але не можуть бути використані для маршрутизації трафіку в Інтернеті. Таким чином, мережеві пристрої, такі як маршрутизатори та комутатори, будуть передавати пакети цього згаданого діапазону під час передачі.

Ми не можемо витратити цей величезний спектр IP-адрес лише для того, щоб використовувати їх для Інтранету. Таким чином, процес перекладу IP, який відомий як NAT, використовується для перетворення їх у загальнодоступні IP, так що він може бути використаний для зв'язку з далеким кінцем.

Циклічні IP-адреси в IPv4:

Діапазон IP від ​​127.0.0.0 до 127.255.255.255 зарезервований для цілей зворотного зв'язку, що означає самоадресацію вузла хосту. Циклічний IP має велике значення в моделі зв'язку клієнт-сервер.

Він використовується для перевірки належного зв’язку між двома вузлами. Наприклад, Клієнт і сервер в одній системі. Якщо адреса призначення хоста в системі встановлена ​​як адреса зворотного зв'язку, тоді система надсилає її назад собі, і NIC не вимагає жодних вимог.

За допомогою команди ping 127.0.0.1 або будь-якого іншого IP-діапазону із зворотним зв'язком дійшло до того, що встановлено зв'язок між двома системами в мережі, і вони працюють належним чином.

Потік пакетів у IPv4

Усі пристрої в середовищі IPv4 мають набір чітких логічних IP-адрес. Коли кінцевий пристрій хоче передати будь-які дані на віддалений кінцевий пристрій у мережі, він спочатку отримує IP-адресу, надсилаючи запит на сервер DHCP.

Сервер DHCP підтверджує запит і у відповідь надсилає всю необхідну інформацію, наприклад IP-адресу, адресу підмережі, шлюз, DNS тощо, на хост-пристрій, що запитує.

Тепер, коли користувач у вихідній точці хоче відкрити веб-сторінку, таку як google, яка позначає лише доменне ім’я, тоді комп’ютер не володіє інтелектом зв’язку із серверами, що мають доменне ім’я.

найкраща програма для перевірки темп процесора

Таким чином, він надішле DNS-запит DNS-серверу, який зберігає IP-адресу проти кожного доменного імені в ньому, щоб отримати IP-адресу, що відповідає запитуваному веб-сайту. У відповідь DNS-сервер надає бажану IP-адресу.

Якщо IP-адреса призначення є однією і тією ж мережею, тоді вона доставить дані відповідно. Але якщо IP-адреса призначення є якоюсь іншою мережею, то запит буде спрямований на маршрутизатор шлюзу або на проксі-сервер для того, щоб перенаправити пакет до пункту призначення.

Коли комп’ютери працюють на рівні MAC-адреси, хост-комп’ютер надсилає запит ARP для отримання MAC-адреси маршрутизатора шлюзу. Маршрутизатор шлюзу у відповідь видає MAC-адресу. Таким чином хост-джерело надішле пакет даних на шлюз.

Таким чином, IP-адреса маршрутизує дані логічно, але MAC-адреса доставляє дані в систему на фізичному рівні.

Потрібна нова версія IP

Нижче наведено деякі ключові моменти, для яких нам потрібна нова версія IP:

• Адресний простір, який надає IPv4, обмежений 4,3 мільярдами користувачів, що вичерпується через збільшення використання Інтернету в наші дні.
• IPv4 не забезпечує безпечний режим передачі.
• IPv4 не підтримує функції автоматичної конфігурації.
• Функція QoS не на висоті.

Що таке IPv6

IPv6 передбачає прямолінійне та довгострокове рішення для вирішення космічної проблеми. Адреси, визначені в IPv6, величезні. IPv6 дозволяє мережевим пристроям, великим організаціям і навіть кожній людині у світі підключатися до кожного маршрутизатора, комутатора та кінцевого пристрою і підключатися безпосередньо до глобальної мережі Інтернет.

Особливості IPv6

Додаткові функції такі:

(i) Велика кількість Адрес: Основною причиною проектування IPv6 є брак адрес в IPv4. IPv6 має 128-бітну адресацію. Цей адресний простір підтримує загалом 2 ^ 128 (близько 3,4 * 10 ^ 38) адрес, що потенційно достатньо для підключення до величезної кількості пристроїв через багато років вперед.

(ii) Автоконфігурація адреси: Хости IPv6 можуть автоматично налаштовувати себе при підключенні до мережі IPv6 за допомогою повідомлень ICMPv6. Це суттєво контрастує з мережами IPv4, де адміністратор мережі повинен вручну налаштувати хости.

Коли спрацьовує мережева карта адаптера IPv6, вона призначає собі IP-адресу на основі стандартного префікса, доданого до її MAC-адреси. Це дозволяє пристрою спілкуватися у внутрішній мережі та шукати сервери, з якими йому дозволено спілкуватися.

Вони можуть використовувати DHCPv6, AAAA або інші механізми для завантаження адрес шлюзу, налаштувань безпеки, атрибутів політики та інших служб.

(iii) Багатоадресне: Можливість надсилання одного пакета даних декільком хостам призначення є однією із специфікацій IPv6.

(iv) Обов'язкова безпека на мережевому рівні: IPv4 створювався тоді, коли безпека не була найвищою проблемою. Аутентифікація протоколів, таких як захист протоколів Інтернету (IPsec), є частиною набору протоколів на основі IPv6. Тому всі відповідні сеанси IPv6 можуть бути автентифіковані.

(v) Спрощена обробка маршрутизатора: Щоб узагальнити процес маршрутизації, заголовки були перероблені та зменшені в IPv6 для швидкої обробки.

У IPv4 довжина заголовка є змінною, але в IPv6 вона фіксується до 40 байт. Необов’язкові функції були переміщені для розділення заголовків розширень. TTL замінюється обмеженням стрибків. Контрольна сума не обчислюється.

До речі, маршрутизатори не фрагментують пакети, оскільки виявлення шляху MTU виконується вихідним маршрутизатором.

(vi) Мобільність IP-хосту: Протягом останніх десятиліть Інтернет працював у витяжному режимі, коли користувачі запитували інформацію з Інтернету. Але з роками сценарій змінився, зараз з’являються такі програми, як попередження про акції, прямі новини, спортивні оновлення, мультимедійні повідомлення тощо, де Інтернет-провайдери повинні надсилати ці послуги користувачеві.

Але тоді провайдерам потрібно зв’язатися з користувачем, використовуючи завжди однаковий ідентифікатор мережі, незалежно від точки приєднання до мережі. Мобільність IP-хостів призначена для цієї потреби.

Мобільний IPV6 дозволяє мобільному вузлу довільно змінювати своє місце розташування в мережі IP, зберігаючи існуючі з’єднання.

Одним із заголовків розширень є заголовок мобільності, який використовується для реалізації цієї функції в IPv6.

Деякі з практичних застосувань MIPv6 такі:

яке найкраще програмне забезпечення для оптимізації ПК

1. Мобільність підприємств: Кур'єрські служби, такі як Блакитний дротик або громадський транспорт, як UBER, таксі OLA тощо, використовують це для своїх відповідних робіт.
2. Домашні мережі, доступні у всьому світі: У IPv6 мінімальний розмір, наданий користувачеві, становить / 64. За допомогою цього адресного простору користувач може створити домашню мережу, що підключається до різних пристроїв, таких як камери, змінного струму та іншого обладнання. До них можна отримати доступ та керувати ними через Інтернет. Коли сім'я переїжджає з одного місця в інше, тоді вся мережа може переїжджати за допомогою мобільності IP.
3. Транспорт з підтримкою Інтернету (автобуси, вантажівки та кабіни): Міжтранспортний зв’язок можна легко здійснити за допомогою MIPv6. Транспортні засоби можуть організуватися в сітчасту мережу та передавати між собою пакетну інформацію, поки вони всі рухаються.

(vii) QoS Lebel: Усі диференціальні послуги та інтегровані послуги, атрибути якості обслуговування з IPv4 переносяться на IPv6. Крім того, IPv6 має виключно 20-байтове поле мітки потоку. Це розроблено, щоб забезпечити багатий набір атрибутів QoS для зростаючого світу IPv6.

Заголовок IPv6

Заголовок IPv6 має 40 байт і складається з наступних полів:

• Версія: Він складається з 4 бітів і містить версію IP, яка становить 6.
• Клас руху: Він має 8 бітів і позначає тип послуги, що використовується для маршрутизації пакетів.
• Етикетка потоку: Це 20 біт. Він використовується для забезпечення послідовного потоку трафіку. Пристрій-джерело позначає послідовності пакетів даних, щоб маршрутизатору було простіше маршрутизувати пакети послідовно. Це поле дуже корисне для потокового передавання в режимі реального часу.
• Довжина корисного навантаження: Це 16 біт. Це поле передає маршрутизатору інформацію про те, скільки даних може нести певний пакет у своєму корисному навантаженні.
• Наступний заголовок: Це поле має 8 бітів, і воно позначає наявність заголовка розширення, а якщо воно не існує, то воно позначає PDU верхнього рівня.
• Обмеження хмелю: Це 8 біт і використовується для заборони пакету даних циклічно нескінченно крутитися в системі. Це працює подібно до TTL, як у заголовку IPv4. При кожному стрибку значення обмеження стрибків знижується до 1, і коли воно досягає нуля, пакет відмовляється.
• Адреса джерела: Він має 128 біт і позначає адресу вихідного хоста мережі.
• Адреса призначення: Він також має 128 біт і позначає адресу приймача приймача пакета мережі.
• Заголовки розширень: Фіксований заголовок IPv6 складається лише з тих полів, які містять важливу інформацію та уникають тих, які не використовуються регулярно. Така інформація встановлюється між фіксованим заголовком і заголовком верхнього рівня і відома як заголовки розширень. Кожен заголовок розширення має якесь значення і йому присвоюється завдання.

Детальна інформація наведена в таблиці нижче:

Режими адресації IPv6

IPv6 пропонує безліч режимів адресації, які є такими ж, як визначено в IPv4, і новий режим, тобто запроваджено режим будь-якої адреси.

Давайте розберемося за допомогою Прикладу.

www.softwaretestinghelp.com веб-сервер розташований на всіх континентах. Припустимо, що всім серверам присвоєна однакова IPv6-адреса будь-якої передачі IPcast, коли користувач з Індії шукає сайт, тоді DNS, спрямований на сервер, фізично присутній у самій Індії.

Подібним чином, якщо користувач із Нью-Йорка хоче перейти на той самий сайт, то DNS знову направить його на сервер, який знаходиться в Америці. Таким чином, найближчий використовується з відповідною вартістю маршрутизації.

Структура адреси

Структура адрес IPv6 складає 128 бітів, вона розділена на 8 шістнадцяткових блоків кожен з 16 бітів і відокремлена символом двокрапки.

Наприклад , структура адреси буде такою:

3C0B: 0000: 2667: BC2F: 0000: 0000: 4669: AB4D

Глобальна одноадресна адреса:

Наведене зображення показує глобальні одноадресні адреси в схемі IPv6, які розділені на різні підрозділи, кожна з яких позначає деяку інформацію про мережу.

Місцева адреса посилання:

Автоматично налаштована адреса в IPv6 називається адресою локальної мережі. 16 бітів старту зберігаються як фіксована адреса, FE80, а наступні 48 бітів ставляться як нуль.

Таким чином структура буде виглядати так, як показано на малюнку нижче:

Вони використовуються для внутрішнього зв'язку в хост-пристроях IPv6 лише для трансляції.

Локальна адреса:

Це є винятково у всьому світі і завжди починається з FD. Він використовується для місцевих або регіональних комунікацій.

Специфікації адрес наведені нижче на малюнку:

Сфера застосування IPv6-адрес:

Глобальні одноадресні адреси використовуються для маршрутизації через Інтернет, тоді як дві інші використовуються лише на рівні організації та на місцевому рівні.

Приклади застосування IPv6 в реальному часі

Приклад 1:

команда сортування в Linux з прикладами

Логістика та ланцюг поставок на залізницях Індії: Індійські залізниці є найкращим прикладом найбільшої в Індії мережі логістики та ланцюга поставок, оскільки вона складається з перевезення мільйонів товарів та посилок, які щодня їдуть через кілька штатів країни.

Через вичерпані IP-адреси IPv4 стало важко побудувати розширюваний ланцюжок поставок за допомогою IPv4. Великий адресний простір та функції автоматичної конфігурації IPv6 допоможуть відстежувати та експлуатувати стан вагонів, візків та посилок у системі. За допомогою цього кінцевий користувач також може відстежувати стан своїх товарів.

База даних логістики може вестися через Інтернет-систему і може контролюватись 24 * 7, що сприяє зменшенню випадків несвоєчасної доставки та викрадених або втрачених товарів.

Приклад 2:

Інтелектуальна транспортна система: Індія все ще бореться з управлінням системою дорожнього руху в різних містах, і ситуація ще гірша в столичних містах.

Щоб подолати це, нам потрібен моніторинг та управління дорожньою системою в режимі реального часу. Особливо, потреба простих чоловіків полягає в легкому доступі до транспортних засобів державної служби, таких як громадські автобуси, шкільні мікроавтобуси, швидка допомога та пожежні охорони.

IPv6 передбачає такі функції ІТС, як мобільний IPv6, великий адресний простір та посилену модель безпеки, яка необхідна для впровадження ІТС.

Швидкі машини, шкільні мікроавтобуси та пожежна команда можуть бути оснащені біосенсорами, бездротовими телефонами та відеокамерами, що полегшує пошук та моніторинг цих транспортних засобів, а для кінцевих споживачів стає простим доступ до них для їх використання .

Платформа IPv6 дозволяє системі здійснювати моніторинг руху в режимі реального часу та управління ним шляхом введення в дію різних датчиків та програмного забезпечення для моніторингу в пікову точку трафіку і тим самим забезпечувати огляд стану дорожнього руху в режимі реального часу.

(i) Невідкладна медична допомога: IPv6є однією з таких технологій, яка може привести до революційних змін у галузі телемедицини та екстреної медичної допомоги.

Інтернет - це така платформа, яка може з'єднати весь світ в одній мережі. Завдяки вдосконаленим функціям технологій IPv6 та 4G LTE (це мобільне з’єднання для голосу, даних та мультимедіа на основі IP) ми можемо надати пацієнту медичну підтримку в режимі реального часу та в режимі реального часу на екстрених засадах.

Насправді державні лікарні, такі як AIMS та SGPGI, впроваджують його, і вони проводять багато медичних процедур у співпраці із зарубіжними лікарями, підключеними за допомогою відеоконференцій, шукаючи онлайн-підтримки для надання розширеного медичного закладу.

Лікарні також можуть вести облік свого дорогого медичного обладнання, оснащуючи їх біосенсорами.

(Ii) IPTV; Інтернет-протокол телебачення - це найбільш швидкозростаюча технологія на ринку.

Завдяки таким функціям IPv6, як мобільний IPv6, автоматична конфігурація та великий адресний простір, окрім простого перегляду всіх каналів телебачення, ми також можемо дивитись онлайн-фільми, відео, пісні, онлайн-спорт та онлайн-ігри.

Використовуючи функцію багатоканального передавання IPv6, ми можемо дивитись онлайн-телебачення та потокове відео в режимі реального часу . Нам не потрібно підписуватися на всі канали, і ми можемо вибрати з телевізійної приставки IPTV будь-який канал, який нам потрібно дивитись.

Оскільки IPTV потребує дуже швидкісного Інтернету для надання вищезазначених послуг, IPv6 є найкращою підходящою платформою для його реалізації. JIO TV, JIO CINEMA, JIO MUSIC - все це приклади потокового передавання IPTV, а американський MobiTV керує всіма послугами, пов’язаними з потоковим передаванням відео та телебаченням компанії JIO в Індії.

Висновок

На початку Інтернету IPv4 широко використовувався повсюдно, але завдяки збільшенню використання Інтернету для кількох цілей, крім організацій до домашньої мережі та мобільних телефонів, адресний простір вичерпується.

Тому була запроваджена технологія IPv6, яка має нескінченну можливість адресування з розширеними функціями, такими як автоконфігурація, мобільність тощо.

У цьому посібнику ми вивчили різні особливості схем адресації IPv4 та IPv6 за допомогою прикладів та різних діаграм. Тим часом перехід IPv6 з IPv4 не дуже простий, і все ще багато організацій використовують техніку IPv4 і перебувають у фазі переходу.

Таким чином, необхідно розуміти особливості та режим роботи схем адресації IPv4 проти IPv6.

НАЗАД Підручник | НАСТУПНИЙ підручник

Рекомендована література

• Що таке широкосмугова мережа (WAN): приклади мережі WAN у реальному часі
• Бездротова локальна мережа IEEE 802.11 та 802.11i та стандарти автентифікації 802.1x
• Що таке протоколи безпеки IP (IPSec), TACACS та AAA
• Що таке протоколи HTTP (протокол передачі гіпертексту) та DHCP?
• Важливі протоколи рівня додатків: протоколи DNS, FTP, SMTP та MIME
• Модель TCP / IP з різними шарами
• Повне керівництво по брандмауеру: Як побудувати безпечну мережеву систему
• Все про маршрутизатори: типи маршрутизаторів, таблиця маршрутизації та IP-маршрутизація