IP нового поколения

На момент разработки IP версии 4 казалось, что 32-разрядных IP-адресов будет вполне достаточно для предполагаемого развития Интернета. Однако ускоренные темпы роста Интернета показали, что 32-разрядная адресация создает немало проблем.

Считалось, что 32-разрядные IP-адреса могут обеспечить более 2 100 000 сетей, содержащих в общей сложности 3720 миллионов хостов. Тем не менее, схема распределения адресов IP недостаточно эффективна, поскольку для соединения сетей через устройства ретрансляции, работающие на сетевом уровне (в частном, маршрутизаторы), обычно требуется новые сетевые адреса.

В результате стала быстро возникать нехватка IP-адресов. Для решения этой проблемы группа IETF проанализировать методы решения проблемы адресного пространства и внесла в протокол изменения, повышавшие эффективность его работы в условиях новых сетевых технологий. После изучения различных предложений по преодолению ограничений текущей версии протокола IP, было решено перейти на протокол IP нового поколения – «IP Next Generation», также называемый IPng или IPυ6. Одной из целей, поставленных при проектировании IP υ6, должна была стать поддержка минимум одного миллиарда сетей. Чтобы соответствовать этому критерию, IPυ6 исполь-зует 128-разрядные адреса, длина которых вчетверо превышает длину адресов IP υ4.

Схема адресации IP υ6 проектировалась с расчетом на взаимодействие с системами на базе IP υ4. Адрес IP υ6 может содержать 32-разрядный адрес IP υ4, который размещается в младших 32 битах адреса IP υ6 с заполнением 96 старших битов фиксированным префиксом из 80 нулевых битов, за которыми следует 16 единичных или нулевых битов. Также IP υ6 позволяет использовать незарегистрированные адреса IP υ4; для этого в адрес добавляется уникальный зарегистрированный модификатор, вследствие чего весь адрес IP υ6 становится уникальным. Таким образом, становится возможным сосуществование двух схем адресации IP в течение некоторого периода. Для передачи информации между сетями, работающими на базе IP υ4 и более нового протокола IP υ6, могут использоваться маршрутизаторы с поддержкой обоих протоколов.

Адреса IP υ6 имеет длину 128 байт, поэтому десятичная запись с точечным разделением для них неудобна – представьте, что вам придется записывать строку из 16 десятичных цифр, разделенных точками!

Рассмотрим следующее двоичное представление адреса IP υ6:

01011000 00000000 11000000

11100011 11000011 10101010

01001000 11100011 00100111

11010100 10010101 11111110

Адрес IP υ6 состоит из 128 бит и записывает его в двоичной системе крайне не удобно. В десятичной записи с точечным разделением этот адрес выглядит так:

88.0.0.192.227.195.241.170.72.227.217.39.212.149.170.254

Такая запись получается недостаточно компактной. Для записи этих двоичных последовательностей проектировщики остановились на шестнадцатеричной записи с разделением двоеточиями. Адрес разбивается на 16-разрядные группы, разделенные символами «:». Так, адрес из предыдущего примера записывается в виде:

5800:00С0:Е3С3:F1AA:48E3:D927:D495:AAFE

Использование этой формы записи уменьшает количество цифр и символов – разделителей, но это не все: существует примеры сокращенной записи, которые могут применяться для дальнейшего уменьшения количество символов.

Каким же возможностями обладает IP следующего поколения?

IP υ6 тоже использует концепции идентификаторов сетей и хостов, но расширяет её на несколько уровней. Иерархическая адресация IP υ6 обеспечивает более эффективную маршрутизацию.

Протокол IP υ6 включает поддержку мобильных портативных систем. В частности, это позволяет пользователем портативных компьютеров и других устройств подключаться к любой точке сети без ручной перенастройки. Мобильные системы автоматически устанавливают связь при подключении к сети в другой точке. Автоматическая настройка применяется не только для мобильных систем, но и для обычных рабочих станций. IP υ6 поддерживает шифрование данных и обладает улучшенной поддержкой трафика в реальном времени (то есть обеспечивает определенные гарантии максимальной задержки при передаче дейтаграмм по сети). С технической точки зрения IP υ6 превосходит текущую версию протокола, однако его реализации в мировом масштабе порождает определенные проблемы. Переключение со старой версии IP на новую требует определенного времени, поэтому переход следует организовывать так, чтобы в течение этого срока поддерживалась совместимость с обеими версиями. Предполагается, что повсеместное внедрение IP υ6 займет несколько лет, поэтому проблемы перехода чрезвычайно важны.

Одна из проблем заключается в том простом факте, что протокол IP υ4 жестко встроен во многие уровни семейства протоколов TCP/IP и во многие приложения. Чтобы переключиться на IP υ6, необходимо преобразовать все приложения, все драйверы и все компоненты стека TCP, использующие IP. Это потребует изменения сотен и тысяч программ в миллионах строках исходных текстов. Маловероятно, чтобы тысячи поставщиков аппаратного и программного обеспечения успели изменить свою программную базу в заданный промежуток времени. И снова приходиться сделать вывод, что совместно двум протоколам придется осуществлять в течение некоторого времени.

Все современные компьютеры (хосты, маршрутизаторы, мосты и т.д.) используют IP υ4. По мере перехода на IP υ6 всем этим компьютерам придется поддерживать два комплекта программного обеспечения IP: для старой и для новой версии. В некоторых случаях реализация таких решений будет сильно затруднена ограниченным объемом памяти или производительностью, поэтому на некоторых устройствах придется поддерживать только одну версию IP или заменить их более мощными устройствами.

Если обновить приложение для IP υ6 невозможно, для него придется разработать программный преобразователь. Например, при взаимодействии с IP υ6 устройств и приложений на базе IP υ4 взаимодействующие стороны разделяются дополнительным модулем, который обеспечивает преобразование. Скорость и эффективность работы системы при этом снижается, но в некоторых случаях нет другого способа обеспечить старых программ и оборудования.

На первый взгляд переход не вызывает особых сложностей, но на практике трудностей хватает. Главная проблема связана с преобразованием заголовков, где даже минимальное упущение приводит к потере данных, так как заголовки этих протоколов сильно различаются. Любая информация в заголовке IP υ6, не поддерживаемая IP υ4 (в частности, классификация приоритета), будет потеряна при преобразовании. И наоборот, преобразование в IP υ6 пакетов, выходящих с хостов IP υ4, приведет к тому, что большая часть данных, многие из некоторых могут оказаться очень важным, будет отсутствовать в заголовках.

Отображение адресов также требует особого внимания. Если хост имеет несколько IP-адресов IP υ6 и только один адрес IP υ4, то на преобразователях, маршрутизаторах и других устройствах, осуществляющих преобразование между версиями IP, придется хранить большие таблицы отображений. В крупных организациях подобное решение неприемлемо, и преобразование IP υ4 в IP υ6 может привести к ошибочному вычислению места назначения. Адреса IP υ4 могут внедряться в заголовки IP υ6, однако породить проблемы в системах на базе IP υ6.

Переход потребуется радикальный переработки некоторых служб TCP/IP. Например, DNS содержит информацию о преобразовании имен в IP-адреса. На стадии перехода серверам DNS придется поддерживать обе версии IP, а также обеспечивать разрешение нескольких IP-адресов для каждого хоста – скажем, IP υ6позволяет назначить одному компьютеру 10 разных адресов (например, разные службы могут быть представлены разными адресами). С широковещательной рассылкой тоже возникают проблемы, потому что IP υ4 достаточно часто используется для широковещательной рассылки тоже возникают проблемы, потому что IP υ4 достаточно часто используется для широковещательной рассылки в масштабах локальной или глобальной сети (например, ARP использует средства широковещательной рассылки канального уровня). В IP υ6 используется система групповой рассылки, которая спроектирована таким образом, чтобы дейтаграмма пересылается в локальной или глобальной сети только один раз. Согласование двух систем широковещательной рассылки также называет проблемы.

При переводе всей сетевой инфраструктуры с IP υ4 на IP υ6 приходится учитывать гораздо больше фактов, чем упоминалось выше. Для обеспечения максимальной гибкости по мере перехода компаний и сетей с одной версии IP на другую необходимо решить множество технических вопросов. Процесс перехода отнюдь не прост. Предполагается, что он займет несколько лет, но его конечным результатом должна стать сеть, работающая исключительно на базе IP υ6 (хотя не исключено, что многие старые устройства не удастся обновить до IP υ6, а их работа будет непосредственно связанна с администрированием сети, переход с IP υ4 на IP υ6 принесет массу незабываемых впечатлений.

На повсеместное внедрение IP υ6 потребуется несколько лет, но рано или поздно это произойдет. Собираетесь ли вы осуществить переход за короткий промежуток времени или пойдете по пути постепенных изменений, когда-нибудь вам придется реализовать IP υ6 в своей сети. Для большинства пользователей (особенно тех, кто пользуется услугами поставщиков Интернета) это дело отдаленного будущего. С другой стороны, для многих компаний те преимущества, которыми обладает IP υ6, ускоряет процесс перехода. В IP υ6 заложены встроенные средства совместимости с IP υ4, поэтому работа старых систем на базе IP будет поддерживаться еще достаточно долго.

Дата добавления: 2013-12-12