в мрежата

В тази книга разгледахте TCP/IP адресите използвани с версия 4 на Internet Protocol (IPv4). Заради големия разтеж на Интернет и други фактори за които ще научите в тази глава, IPv4 е в процес на заместване от IP версия 6 (IPv6).
Повечето принципи за които научихте се отнасят за IPv6, някои са заменени и са добавени нови. Полезно при работата с IPv6 е да имате солидни познания по IPv4.

Нуждата от нова версия на TCP/IP

IPv4 е разработен в началото на 70-те години, той е доказа своята стабилност и е широко приет протокол, в следствие на големия разтеж на интернет IPv4 не е вече жизнеспособен. IPv6 започва да замества IPv4 като интернет стандарт. IPv6 е наричан още Internet Protocol Next Generation (IPng) IP следващо поколение.
IPng не е просто ъпгрейд на IPv4, той е щателно ревизиран протокол. Много от особенностите си приличат и основните методи на IPv4 са си същите. IP Адресите обаче са различни, а хедърите са по-леки и специализирани. IPv6 предлага повече опции, включително по-голем контрол на потока и по-висока сигурност.
От началото на 1998 е създадена тестова мрежа за IPv6 в интернет. Мрежата е наречена 6BONE и се е развила до повече от 400 сайта и свързва мрежи в повече от 40 държави. На базата на 6BONE мрежата се предвижда да протече преминаването към IPv6. Процеса на преминаване към новия протокол се очаква да отнеме 10 години. Веднъж въведен IPv6 се очаква да бъде стандарт за десетилетия напред.

IPv6 адресирането

IPv4 изпитва недостиг на мрежови адреси и маршрутните таблици са препълнени, от началото на 90-те е очевидно, че нещо трябва да се направи. Резултат на общи усилия и тестване е IPv6. Проектиращите го инженери са фокусирали подобрениета в областта на адресирането, ефективността и разширената сигурност.
Новия протокол предлага много повече IP адреси от IPv4, тези нови IP адреси ще се записват нов начин на записване в шестнадесеттичен вид.

IPv4 и IPv6 адресите

При IPv4 има 32 бита във всеки адрес, това означава че съществуват приблизително 4 милиарда уникални адреса. Този брой адрси би бил достатъчен за първоначалното предназначение на ARPAnet, но след превръщането на ARPAnet в Интернет и огромния брой хостове свързани към тази мрежа, IPv4 адресите са на изчерпване.
IPv6 използва 128 битови адреси, адреси с доста по-голям размер от този на IPv4 и това означава един умопомрачителен брой адреси:
IPv4 адреси (2³²):
4,294,967,296
IPv6 адреси (2¹²⁸):
340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456
Огромен брой уникални IP адреси (как подяволите се произнася това число?).
Ако повърхността на земята е 511,263,971,197,990 квадратни метра, тогава за всеки квадратен мерът имаме 665,570,793,348,866,943,898,599 уникални IP адреси.

Защо са ни толкова много адреси? Дали проектантите не са се поувлякли малко? Друг план е предлагал 64 битови адреси, но проектантите сметнали, че това може да ограничи разтежа на Интернет в бъдеще. Помислете за бъдещето, какви устройства биха имали нужда от IP адрес? Възможно ли е всичко в дома ви да бъде свързано към интернет? домакински уреди, осветление, клетъчни телефони, лаптопи, вашата кола? Е ако поживеем достатъчно дълго ще разберем, но каквото и да стане имаме адресната схема която ще предложи достатъчен брой адреси.

Новите шестнадесеттични IPv6 адреси

До тук разглеждахте IPv4 адресите, които представляват 32 битов адреси и изглеждат така:
192.168.1.1
IPv6 адресите са 128 битови адреси и се записват в шестнадесеттичен вид. Шестнадесеттичната бройна система ползва същите сифри от 0 до 9 като десетичната и след това A, B, C, D, E и F за да представи 10, 11, 12, 13, 14 и 15. Десетичното 16 в шестнадесеттичн вид е 10. Следващия адрес е пример за IPv6 адрес:
EFDC:BA62:7654:3201:EFDC:BA72:7654:3210
Това е пример за пълен IPv6 адрес където всичките 32 шестнадесеттични цифри имат стойност. Един IPv6 адрес със много 0-ли може да бъде с дължина 8 шестнадесеттични цифри. Понеже IPv6 адресите са 128 бита дълги, трябва да бъде въведен нов стандарт на записване. Ако се ползва IPv4 стила на адресите, 128 битовия адрес ще би представлявал до 48 десетични цифри. Вместо това се използват шестнадесеттични цифри, за да представят двуичните адреси. Всяка секция от шестнадесеттични цифти представя 16 бита от адреса. За разделяне на 32-те шестнадесеттични цифри се използват 7 двоеточия. Този адрес се определя като 39 знаков адрес (32+7). Някои адреси ще имат доста 0-ли в адреса, например:
1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A
За да направи записването по-лесно, незначителните водещи 0-ли могат да бъдат премахнати. Така че горния адрес може да се запише като:
1080:0:0:0:8:800:200C:417A
Дори този по-гратък адрес изглежда прекалено дълъг, за щастие можем да го скъсим още малко. Понеже адреса има няколко последователни 0-ли, можем да ги премахнем и просто да въведем двуеточията заедно. Горния адрес може да бъде записан така, използвайки метод на записване с две двуеточия:
1080::8:800:200C:417A

Начин на записване с две двуеточия

Когато видите адрес записан с две двуеточия, няма да стане веднага ясно колко и кои 0-ли липсват. Отварянето на адрес записан във вид с две двуеточия, представлява двустъпков процес за хората. Първо въдете точния брой Х-сове разделени от двуеточие, и заместете Х-совете със стойностите  от адреса, които са в отляво на двете двуеточия, започвайки от ляво на дясно. Например:
1080:x:x:x:x:x:x:x
После започнете от най-дясната страна на адреса и заместете Х-совете със стойностите от дясно на ляво. Например:
1080:x:x:x:x:x:x:417A
1080:x:x:x:x:x:200C:417A
1080:x:x:x:x:800:200C:417A
1080:x:x:x:8:800:200C:417A
Сега когато сте въвели всички дадени стойности заместете останалите Х-сове с нули.
1080:0:0:0:8:800:200C:417A

Важно правило при метода на записване с две двуеточия е, че те могат да се ползват само веднъж в адреса.

IPv4 адрес може да бъде използван в IPv6 адресната схема. Шестнадесеттичния еквивалент на IPv4 адреса се записва в последните 32 бита на IPv6 адреса. Например IPv4 адреса:
192.168.2.100
в IPv6 адрес е:
::C0A8:0264
(което е 0:0:0:0:0:0:C0A8:0264).

Конвертирането на десетичните числа в шестнадесеттични се извършва лесно с калкулатор.

Да опитаме да конвертираме IPv4 адрес в IPv6 адрес

За да конвертирате IPv4 адрес към IPv6 адрес, първо конвертирате всяка част от десетичния адрес в шестнадесетична стойност. Понеже всяка шестнадесетична стойност трябва да се представя от два знака, добавяте 0 към всяка стойност която има само една цифра. После поставяте първия и втория октет заедно за да формирате шестнадесетична стойност от четири знака. После поставяте двуеточие и правите същото за третия и четвърти октет.

Като пример опитайте да конвертиране 10.153.92.151 към IPv6 адрес.

Решението е:

1. Използвайки калкулатор десетичното 10 в шестнадесетично е:
   10 - А
2. Конвертирайте десетичното 153 в шестнадесетично:
   153 = 99
3. Конвертирайте десетичното 92 в шестнадесетично:
   92 = 5C
4. Конвертирайте десетичното 151 в шестнадесетично:
   151 = 97
5. Всяка от тези шестнадесетични стойности трябва да бъде представена от два знака. Добавете 0 към всяка шестнадесетична стойност, която има само една цифра (A става 0A).
6. Поставете шестнадесетичните цифри заедно: 0A99:5C97.

Сега опитайте този пример: Конвертирайте 192.168.15.73 в IPv6 адрес. Решението е както следва:

1. 192 = C0
2. 168 = A8
3. 15 = F
4. 73 = 49
5. F става 0F
6. Поставете всички шестнадесетични цифри заедно и получавате: C0A8:0F49.

Специални IPv6 адреси

• Неуточнен адрес 

Адреса 0:0:0:0:0:0:0:0 се нарича неуточнен адрес. Той не трябва да се дава на хост, всъщност той представлява липса на адрес. Неуточнения адрес се ползва например когато IPv6 хост изпраща пакет търсейки адрес. Частта за източник на пакета ще съдържа неуточнения адрес. Това в подобно на хост изпращащ DHCP пакет, опитвайки да получи адрес.

• Адрес за обратна връзка - Loopback

Адреса за обратна връзка при IPv6 е 0:0:0:0:0:0:0:1 Хостовете използват този адрес, за да изпратят пакет до себе си. Той неможе да бъде задеден за никой хост. Този адрес е като IPv4 адреса 127.0.0.1 Администратора използва този адрес за помощ при разрешаване на проблеми със TCP/IP, администратора може да пингва адреса за обратна връзка, за да провери дали TCP/IP работи правилно на мрежовата карта.

Подобрения на IPv6

Освен огромния брой адреси, които IPv6 предлага има и редица други подобрения в IPv6, ето по важните от тях:

• Повишена сигурност
• Нов тип адресиране на пакети multicast и anycast адресиране.
• Нови IPv6 RFC документи за протоколите в пакета включително DHCP, DNS, ICMP, IP, TCP и UDP. С усъвършенстване на IPv6 хедърите, тези TCP/IP протоколи са подобрени. Някои излишни IPv4 полета в хедъра са елиминирани или са направени опционални полета. Количеството ресурси консумирано от всеки хост и рутер за обработката на пакет е намалено, което увеличава количеството на свободната честотна лента. Въпреки, че IPv6 адресите са 4 пъти по-големи от IPv4 адресите, IPv6 хедъра е само 2 пъти по-голям. Това означава, че пакетите са по "елегантни" без много добавъчна информация, която да ги забави.

Пакетите в IPv6 могат да имат етикети индикиращи, че те принадлежат към определен поток или група от пакети. По тозо начин когато поток от пакети се прехвърля заедно през рутер, рутера може да прехвъря определени сходни пакети да се движат заедно, докато пакетите с по-нисък приоритет чакат. Това дава на изпращача възможност за услуга в реално време. Такива услуги са видеоконференции и друг вид комуникации, които има нужда да се придвижват през интернет заедно с максимален приоритет за моментално приемане или приемане в реално време без закъснение.

IPv6 описва правила за три типа адресиране:

Unicast - ОТ хост до друг хост адресиране
Anycast - От хост до най-близките хостове. Този тип адрес се използва за изпращане на пакет до група хостове, но само най-близкия хост обработва пакета. Идеята е че хоста получил пакета може да предаде пакета на другите хостове в групата. Този тип адресиране не съществува в IPv4.
Multicast - От един хост до много хостове. Този тип адресиране е сходен на мултикаст адресирането при IPv4.

Един IPv6 пакет съдържа опции, които са част от хедъра преглеждан само от получателя, това увеличава общата скорост на мрежата.