Кіріспе
Интернет-протоколының 6-шы нұсқасы (IPv6) – Интернет-протоколының (IP) ең соңғы нұсқасы, желідегі компьютерлерді анықтау және орналастыру жүйесін қамтамасыз ететін, сондай-ақ Интернет арқылы трафикті бағыттайтын байланыс протоколы. IPv6, Интернет-инженерлік жұмыс тобы (IETF) тарапынан IPv4 адрестерінің таусылуының күтілген мәселесін шешу үшін әзірленді және IPv4-ті алмастыру мақсатында болды. 1998 жылдың желтоқсан айында IPv6 IETF-тің жоба стандарты ретінде бекітілді.
Internet Protocol version 6 (IPv6) is the most recent version of the Internet Protocol (IP), the communications protocol that provides an identification and location system for computers on networks and routes traffic across the Internet. IPv6 was developed by the Internet Engineering Task Force (IETF) to deal with the long anticipated problem of IPv4 address exhaustion, and was intended to replace IPv4. In December 1998, IPv6 became a Draft Standard for the IETF,
Devices on the Internet are assigned a unique IP address for identification and location definition. With the rapid growth of the Internet after commercialization in the 1990s, it became evident that far more addresses would be needed to connect devices than the IPv4 address space had available. By 1998, the IETF had formalized the successor protocol. IPv6 uses 128 bit addresses, theoretically allowing 2128, or approximately 3.4 total addresses. The actual number is slightly smaller, as multiple ranges are reserved for special usage or completely excluded from general use. The two protocols are not designed to be interoperable, and thus direct communication between them is impossible, complicating the move to IPv6. However, several transition mechanisms have been devised to rectify this. IPv6 provides other technical benefits in addition to a larger addressing space. In particular, it permits hierarchical address allocation methods that facilitate route aggregation across the Internet, and thus limit the expansion of routing tables. The use of multicast addressing is expanded and simplified, and provides additional optimization for the delivery of services. Device mobility, security, and configuration aspects have been considered in the design of the protocol. IPv6 addresses are represented as eight groups of four hexadecimal digits each, separated by colons. The full representation may be shortened; for example, 2001:0db8:0000:0000:0000:8a2e:0370:7334 becomes 2001:db8::8a2e:370:7334.
Интернеттегі құрылғыларға идентификация және орналасуын анықтау үшін бірегей IP-адрестер тағайындалады. 1990 жылдары Интернет коммерциялық пайдалануға енгізілгеннен кейін, құрылғыларды қосу үшін IPv4 адрестік кеңістігіне қарағанда әлдеқайда көп мекенжайлар қажет екені анық болды. 1998 жылы IETF мұрагер протоколды ресми түрде бекітті. IPv6 128 биттік адрестерді пайдаланады, теориялық тұрғыдан 2128, яғни шамамен 3,4 триллионға жуық адреске мүмкіндік береді. Нақты саны сәл кем, себебі бірнеше диапазон арнайы қолдану үшін резервтелген немесе жалпы қолданудан толығымен шығарылған. Екі протокол өзара үйлесімді болу үшін жасалмаған, сондықтан олардың арасында тікелей байланыс мүмкін емес, бұл IPv6-ға көшуді қиындатады. Дегенмен, бұл мәселені шешу үшін бірнеше көшу механизмдері әзірленді. IPv6, үлкен адрестік кеңістікке қоса, басқа да техникалық артықшылықтар ұсынады. Атап айтқанда, ол Интернет арқылы маршруттарды жинақтауды жеңілдететін және маршруттау кестелерін кеңейтуді шектейтін иерархиялық мекенжайларды бөлу әдістерін қолдануға мүмкіндік береді. Көп тарату адрестеуінің қолданылуы кеңейтіліп, қарапайымдастырылған, сондай-ақ қызметтерді жеткізу үшін қосымша оңтайландыруды қамтамасыз етеді. Протокол жобаланған кезде құрылғылардың жылдамдығы, қауіпсіздігі және конфигурациясы ескерілді. IPv6 адрестері сегіз топтан тұрады, әр тобы төрт он алтылық саннан құралған және қос нүктелермен бөлінеді. Толық жазылу қысқартылуы мүмкін; мысалы, 2001:0db8:0000:0000:0000:8a2e:0370:7334 – 2001:db8::8a2e:370:7334 болып қысқартылады.
Internet Protocol version 6 (IPv6) is the most recent version of the Internet Protocol (IP), the communications protocol that provides an identification and location system for computers on networks and routes traffic across the Internet. IPv6 was developed by the Internet Engineering Task Force (IETF) to deal with the long anticipated problem of IPv4 address exhaustion, and was intended to replace IPv4. In December 1998, IPv6 became a Draft Standard for the IETF,
Devices on the Internet are assigned a unique IP address for identification and location definition. With the rapid growth of the Internet after commercialization in the 1990s, it became evident that far more addresses would be needed to connect devices than the IPv4 address space had available. By 1998, the IETF had formalized the successor protocol. IPv6 uses 128 bit addresses, theoretically allowing 2128, or approximately 3.4 total addresses. The actual number is slightly smaller, as multiple ranges are reserved for special usage or completely excluded from general use. The two protocols are not designed to be interoperable, and thus direct communication between them is impossible, complicating the move to IPv6. However, several transition mechanisms have been devised to rectify this. IPv6 provides other technical benefits in addition to a larger addressing space. In particular, it permits hierarchical address allocation methods that facilitate route aggregation across the Internet, and thus limit the expansion of routing tables. The use of multicast addressing is expanded and simplified, and provides additional optimization for the delivery of services. Device mobility, security, and configuration aspects have been considered in the design of the protocol. IPv6 addresses are represented as eight groups of four hexadecimal digits each, separated by colons. The full representation may be shortened; for example, 2001:0db8:0000:0000:0000:8a2e:0370:7334 becomes 2001:db8::8a2e:370:7334.
Негізгі ерекшеліктері
IPv6 – пакеттік коммутациялық интернет-желілер үшін қолданылатын Интернет қабат протоколы. Ол бірнеше IP желісі арқылы аяғынан аяғына дейін дерек пакеттерін жіберуді қамтамасыз етеді және бұл протоколдың алдыңғы нұсқасы – Интернет протоколының 4-ші нұсқасында (IPv4) жасалған жобалау принциптерін сақтайды. IPv6 көбірек IP-адрестер ұсынумен қатар, IPv4-те жоқ жаңа мүмкіндіктерді де енгізеді. Желілік байланыс провайдерін ауыстырғанда IP-адресті конфигурациялау, желілік нөмірлеу және маршрутизаторлардың хабарламаларын оңайлатуға мүмкіндік береді. Маршрутизаторларда пакеттерді өңдеуді жеңілдетеді, себебі пакеттерді бөлу жауапкершілігі желінің соңғы нүктелеріне жүктеледі. IPv6 қосалқы желісінің мөлшері адрестің хост идентификаторы бөлігінің мөлшерін 64 битке бекіту арқылы стандартталады. IPv6 адрестеу архитектурасы үш түрлі тарату әдісін қолдайды: unicast, anycast және multicast.
IPv4 адрестерінің толықтығы
Интернет протоколының 4-ші нұсқасы (IPv4) – Интернет протоколының алғаш рет көпшілікке қолжетімді болған нұсқасы. IPv4, Интернет пен Дүниежүзілік Желінің негізі болмас бұрын, АҚШ Қорғаныс министрлігінің Қорғаныс саласындағы жоғары технологиялық зерттеулер агенттігі (DARPA) жүргізген зерттеу жобасы ретінде әзірленді. IPv4 32 биттен тұратын сандық идентификаторларды қолданатын адрестеу жүйесін қамтиды. Бұл мекенжайлар әдетте нүктелі ондық форматта, әрқайсысы 0-ден 255-ке дейінгі диапазондағы төрт октеттің ондық мәндері түрінде көрсетіледі, яғни әр санға 8 биттен. Осылайша, IPv4 232, яғни шамамен 4,3 миллиард мекенжайды қолдауға мүмкіндік береді. IPv4-те мекенжайлардың таусылуы бастапқыда алаңдату тудырмады, себебі бұл нұсқа DARPA-ның желілік концепцияларын сынау мақсатында жасалған еді. Интернет жұмыс істеген алғашқы он жылда адрестік кеңістікті сақтау үшін әдістерді әзірлеу қажеттігі анықталды. 1990 жылдардың басында, тіпті адрестеу жүйесін сыныпсыз желілік модельді пайдалану арқылы қайта құрудан кейін де, бұл IPv4 мекенжайларының таусылуын тоқтатуға жеткіліксіз екендігі және Интернет инфрақұрылымына қосымша өзгерістер енгізу қажеттігі анық болды. 16 миллион IPv4 мекенжайының соңғы бөлінбеген жоғарғы деңгейдегі блогы 2011 жылдың ақпанында Интернетке нөмірлерді тағайындау органы (IANA) арқылы бес аймақтық Интернет тіркелімдеріне (RIR) бөлінді. Дегенмен, әр RIR әлі де қолданыстағы мекенжайлар қорына ие және бір Classless Inter Domain Routing (CIDR) блогы қалғанша стандартты мекенжай бөлу саясатын сақтауды күтеді. Содан кейін RIR-ден жергілікті Интернет тіркелімдеріне (LIR) 1024 мекенжайдан тұратын блоктар ғана (/22) беріледі. 2015 жылдың қыркүйегіне қарай Азия-Тынық мұхиты аймағының Желілік ақпараттық орталығы (APNIC), Réseaux IP Européens Желілік үйлестіру орталығы (RIPE NCC), Латын Америкасы және Кариб бассейнінің Желілік ақпараттық орталығы (LACNIC) және Интернет нөмірлерінің американдық тіркелім орталығы (ARIN) осы кезеңге жетті. Бұл Африкалық Желілік ақпараттық орталығын (AFRINIC) IPv4 мекенжайларын тарату үшін әлі де стандартты протокол қолданатын жалғыз аймақтық Интернет тіркелімі ретінде қалдырды. 2018 жылдың қараша айына қарай AFRINIC-тің ең төменгі бөлінісі 1024 IPv4 мекенжайы құрады. LIR барлық адрес кеңістігінің шамамен 80% пайдаланылған кезде қосымша бөлінуге ие болуы мүмкін. RIPE NCC 2019 жылдың 25 қарашасында IPv4 мекенжайларының толығымен таусылғанын жариялады және IPv6 қабылдауды жеделдетуге шақырды.
IPv4-пен салыстыру
Интернет арқылы деректер желілік пакеттер түрінде жіберіледі. IPv6 маршрутизаторлардың пакеттік тақырыпты өңдеуін азайтуға арналған жаңа пакет форматын анықтайды. IPv4 және IPv6 пакеттерінің тақырыптары айтарлықтай өзгеше болғандықтан, екі протокол бір-бірімен үйлесімді емес. Дегенмен, көптеген транспорттық және қолданбалық қабат протоколдары IPv6 арқылы жұмыс істеу үшін аз немесе ешқандай өзгеріске ұшырамауы мүмкін; ерекшеліктер – файлдарды беру протоколы (FTP) және желілік уақыт протоколы (NTP) сияқты интернет қабатының мекенжайларын ендіретін қолданбалық протоколдар, онда жаңа мекенжай форматы қолданыстағы протокол синтаксисімен қақтығыстар тудыруы мүмкін.
Үлкен адрес кеңістігі
IPv6-ның IPv4-ке қарағанда басты артықшылығы – кеңірек адрестік кеңістігі. IPv6 адресінің ұзындығы 128 бит, ал IPv4-те – 32 бит. IPv6 көп тарату адрестеуінің IPv4 көп таратумен ортақ белгілері мен протоколдары бар, бірақ сонымен қатар кейбір протоколдардың қажеттілігін жою арқылы өзгерістер мен жақсартулар енгізеді. IPv6 дәстүрлі IP-таратуды қолдамайды, яғни қосылған желідегі барлық құрылғыларға арнайы тарату адресін пайдаланып пакеттерді жіберуді іске асырмайды, сондықтан тарату адрестері анықталмайды. IPv6-да осыған ұқсас нәтижеге желілік деңгейдегі барлық құрылғыларға арналған көп тарату тобына (ff02::1 адресі) пакет жіберу арқылы қол жеткізіледі, бұл IPv4-тегі 224.0.0.1 адресіне көп таратуға ұқсас. IPv6 жаңа көп тарату мүмкіндіктерін де қамтамасыз етеді, соның ішінде кездесу нүктесінің адрестерін IPv6 көп тарату тобының адресіне ендіру арқылы домендер аралық шешімдерді енгізуді жеңілдетеді. IPv4-те ұйымға тіпті бір ғана жаһандық маршруттауға қолжетімді көп тарату тобын алу өте қиын, ал домендер аралық шешімдерді іске асыру күрделі. IPv6 үшін жергілікті интернет-реестрден біржолғы адрес тағайындалғанда, кемінде 64 биттік маршруттау префиксі болады, бұл IPv6-дағы ең кішкентай поджелінің мөлшерін (сонымен қатар 64 бит) қамтамасыз етеді. Мұндай тағайындау арқылы біржолғы адрестің префиксін IPv6 көп тарату адресі форматына ендіруге болады, сонымен бірге 32 биттік блок, адрестің ең кішкентай маңызды биттері немесе шамамен 4,2 миллиард көп тарату тобы идентификаторы қолжетімді болады. Осылайша, IPv6 поджелісінің әрбір пайдаланушысы автоматты түрде көп тарату қолданбалары үшін жаһандық маршруттауға қолжетімді, көздік көп тарату топтарының жиынтығына ие болады.
Мемлекеттік емес адрестерді автоматты түрде конфигурациялау (SLAAC)
IPv6 хосттар өздерін автоматты түрде конфигурациялайды. Әрбір интерфейстің өзіндік құрылған сілтемелік жергілікті мекенжайы болады және желіге қосылған кезде қақтығыстарды шешу жүзеге асырылады, ал маршрутизаторлар маршрутизатор хабарламалары арқылы желілік префикстерді ұсынады. Қажет болған жағдайда хосттар қосымша күйлі адрестерді Динамикалық хост конфигурациялау протоколының 6-шы нұсқасы (DHCPv6) немесе статикалық адрестер арқылы қолмен конфигурациялай алады. IPv4 сияқты, IPv6 да жаһандық бірегей IP-мекенжайларды қолдайды. IPv6 дизайнының мақсаты – желілік адрестеуді аударуды ескірген, алғашқы интернет құрылымы кезінде қалыптасқан желілік дизайнның түпкілікті принципін қайтадан күшейту болды. Сондықтан желідегі кез келген құрылғыға басқа құрылғыдан тікелей жаһандық адрестік қатынас жасауға болады. Тұрақты, бірегей, жаһандық адрестелетін IP-адрес құрылғыны желілерде іздеуді жеңілдетеді. Сондықтан, мұндай мекенжайлар ноутбуктер мен ұялы телефондар сияқты мобильді құрылғылар үшін жеке өмірге қатысты алаңдаушылық тудырады. Осы алаңдаушылықты шешу үшін SLAAC протоколы RFC 4941 стандартында ("IPv6 мекенжайларын автоматты конфигурациялау үшін жеке өмірге қатысты кеңейтімдер") сипатталған, әдетте "жеке өмірге қатысты мекенжайлар" немесе дұрысырақ айтқанда "уақытша мекенжайлар" деп аталатын мүмкіндікті қамтиды. Уақытша мекенжайлар кездейсоқ және тұрақсыз. Әдетте, тұтынушы құрылғысы күн сайын жаңа уақытша мекенжай жасайды және бір аптадан кейін ескі мекенжайға жіберілген трафикті назарға алмайды. Windows XP SP1, macOS (Mac OS X) 10.7, Android 4.0 және iOS 4.3 нұсқаларынан бастап уақытша мекенжайлар әдепкі бойынша қолданылады. Linux дистрибутивтерінде уақытша мекенжайларды қолдану әртүрлі. IPv4-те жаңа маршруттау префиксі бар жаңа байланыс провайдері үшін қолданыстағы желіні қайта нөмірлеу – үлкен күш-жігерді қажет етеді. Бірақ IPv6-та бірнеше маршрутизаторлардың префиксін өзгерту принципі бойынша толық желіні қайта нөмірлеуге мүмкіндік береді, өйткені хост идентификаторлары (адрестің ең кіші маңызды 64 биті) хост өзіндік конфигурациялау арқылы тәуелсіз түрде анықталады. SLAAC мекенжайын жасау әдісі жүзеге асырылуына байланысты. IETF адрестердің детерминистік, бірақ семантикалық тұрғыдан түсініксіз болуын ұсынады.
IPsec
Интернет протоколының қауіпсіздігі (IPsec) бастапқыда IPv6 үшін әзірленген, бірақ алғаш рет кеңінен қолданылған жері IPv4 болды, осы мақсатта ол қайта жасалды. IPsec барлық IPv6 протоколының міндетті құрамы болды.
Маршрутизаторлардың қарапайымдастырған өңдеуі
IPv6-дағы пакет тақырыбы IPv4-ке қарағанда қарапайым. Көптеген сирек қолданылатын өрістер міндетті емес тақырып кеңейтімдеріне көшірілді. IPv6 пакетінің тақырыбы маршрутизаторлардың пакеттерді жіберу процесін жеңілдетті. IPv6 пакетінің тақырыбы IPv4 пакетінің тақырыбынан кемінде екі есе үлкен болғанымен, маршрутизаторлардың тек базалық IPv6 тақырыбы бар пакеттерді өңдеуі кейбір жағдайларда тиімдірек болуы мүмкін, себебі тақырыптардың мөлшері әдеттегі сөз өлшемдерімен сәйкес келеді, сондықтан маршрутизаторларда аз өңдеу қажет. Сонымен қатар, көптеген жүзеге асыруларда кеңейтім тақырыптарын пайдалану пакеттерді маршрутизатордың процессормен өңдеуге мәжбүр етеді, бұл нашар өнімділікке немесе тіпті қауіпсіздік мәселелеріне әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, IPv6 тақырыбында тексеру сомасы жоқ. IPv4 тақырыбындағы тексеру сомасы IPv4 тақырыбы үшін есептеледі және маршрутизаторлар оны өмір сүру уақыты (IPv6 протоколында – hop шегі деп аталады) бірге кемітілген сайын қайта есептеуі керек. IPv6 тақырыбында тексеру сомасының болмауы Интернет дизайнының аяғынан аяғына дейінгі принципін нығайтады, ол желідегі өңдеудің көп бөлігінің түйіндік құрылғыларда жүзеге асырылатынын көздеген. IPv6 пакетіне енгізілген деректердің тұтастығын қорғауды байланыс қабаты немесе жоғары деңгейдегі протоколдардағы қателерді анықтау, атап айтқанда, тасымалдау қабатындағы Трансмиссиялық басқару протоколы (TCP) және Пайдаланушы деректер протоколы (UDP) қамтамасыз етеді деп есептеледі. Осылайша, IPv4 UDP дерек пакеттерінің тақырыбында тексеру сомасының болмауына рұқсат берілген (тақырыпта 0 деп көрсетілген), ал IPv6 UDP тақырыптарында тексеру сомасы міндетті. IPv6 маршрутизаторлары IP фрагментациясын орындамайды. IPv6 хосттары келесі әрекеттердің бірін орындауы керек: Path MTU Discovery жүргізу, аяғынан аяғына дейін фрагментация жасау немесе 1280 октет болатын әдепкі максималды тарату бірлігінен (MTU) артық емес пакеттерді жіберу.
Қозғалысты
Мобильді IPv4-тен өзгеше, мобильді IPv6 үшбұрышты маршруттаудан қашады және осылайша туған IPv6 сияқты тиімді болады. IPv6 маршрутизаторлары сонымен қатар кіші желілердің барлығын қайта нөмірлеусіз жаңа маршрутизаторға қосылу нүктесіне көшіруге мүмкіндік береді.
Ұзарту бастықтары
IPv6 пакеті тақырыбының ең кішкентай көлемі 40 октет (320 бит) құрайды. Қосымша опциялар кеңейтімдер арқылы жүзеге асырылады. Бұл, негізгі пакет құрылымына өзгеріс енгізбей, болашақта протоколды дамытуға жағдай жасайды.
IPv6 пакеттері
IPv6 пакеті екі бөліктен тұрады: бастық және пайдалы жүктеме. Бастық, барлық пакеттер үшін қажетті минималды функционалдылығы бар тұрақты бөліктен тұрады және арнайы мүмкіндіктерді іске асыру үшін қосымша кеңейтімдер оған жалғануы мүмкін. Тұрақты бастық IPv6 пакетінің алғашқы 40 октетін (320 бит) құрайды. Онда бастапқы және мақсатты мекенжайлар, трафик класы, hop саны және бастықтың артынан келетін қосымша кеңейтімнің немесе пайдалы жүктеменің түрі болады. Бұл "Келесі бастық" өрісі қабылдаушыға бастықтан кейінгі деректерді қалай түсіндіру керектігін көрсетеді. Егер пакет опцияларды қамтыса, бұл өрісте келесі опцияның түрі көрсетіледі. Соңғы опцияның "Келесі бастық" өрісі пакеттің пайдалы жүктемесінде тасымалданатын жоғарғы деңгей протоколына сілтеме жасайды. Қазіргі уақытта IPv6 трафик класы өрісі 6 битті Дифференциацияланған қызметтер кодтық нүктесіне және 2 битті Ашық Тұйықталу туралы хабарлама өрісіне бөлінеді. Кеңейтім бастықтары желіде пакеттерді арнайы өңдеу үшін қолданылатын опцияларды қамтиды, мысалы, маршрутизациялау, фрагментациялау және IPsec құрылғысын пайдаланып қауіпсіздік. Арнайы опцияларсыз, пайдалы жүктеме Jumbo Payload опциясы (Hop By Hop Options кеңейтім бастығында) болған жағдайда 4 ГБ-тан кем болуы керек. IPv4-тен айырмашылығы, маршрутизаторлар пакетті ешқашан фрагментацияламайды. Хосттар өз пакеттерін фрагментациялау қажеттігі болмайынша, мақсатқа жету үшін жеткілікті кіші мөлшерде ету үшін Path MTU Discovery қолдануы күтіледі. IPv6 пакеттерінің фрагментациялауын қараңыз.
Адрестік
IPv6 адрестері 128 биттен тұрады. IPv6 адрестік кеңістігінің дизайны IPv4-тен өзгеше философияны іске асырады, онда шағын адрестік кеңістікті тиімді пайдалану үшін тармақтар қолданылды. IPv6-да адрестік кеңістік алдағы уақытта жеткілікті деп саналады, ал жергілікті желілік тармақ адрестің хост бөлігі үшін әрқашан 64 битті пайдаланады, ол интерфейс идентификаторы ретінде белгіленеді, ал ең маңызды 64 бит маршруттау префиксі ретінде қолданылады. IPv6 тармақтарын сканерлеу мүмкін емес деген пікір болғанымен, RFC 7707 кейбір IPv6 адрес конфигурациялау техникалары мен алгоритмдерінен туындайтын үлгілердің көптеген нақты жағдайларда адрес сканерлеуге мүмкіндік беретінін көрсетеді.
Байланыс-жергілікті мекен-жайы
IPv6 хосттарының барлық интерфейстеріне сілтемелік жергілікті мекенжай қажет, олардың префиксі – FE80::/10. Осы префикске 54 бит қосылады, оларды әдетте нөлдерге орнатуға болады, және 64 бит интерфейс идентификаторы. Хост интерфейс идентификаторын DHCP сервері сияқты сыртқы желілік компоненттің қатысуы немесе ынтымақтастығысыз, сілтемелік жергілікті мекенжайды автоматты конфигурациялау деп аталатын процесте есептеп шығарып, өзі тағайындай алады. Сілтемелік жергілікті мекенжайдың төменгі 64 биті (суффикс) бастапқыда негізгі желілік интерфейс картасының MAC-мекенжайынан туындаған. Бірақ, адрестерді тағайындаудың бұл әдісі, істемейтін желілік карталар ауыстырылғанда қолайсыз мекенжай өзгерістерін тудыратындықтан және қауіпсіздік пен құпиялылық мәселелеріне де ұшырағандықтан, бастапқы MAC негізделген әдіс RFC 4291 стандартында сипатталған хэш негізделген әдіспен алмастырылды.
Адрестің бірегейлігі және маршрутизаторды шақыру
IPv6 IP-адрестерді сілтеу қабаты адрестеріне (мысалы, MAC-адрестеріне) бейімдеу үшін жаңа механизмді пайдаланады, өйткені ол IPv4-тегі Адресті шешу протоколының (ARP) жұмыс істеуіне негіз болатын тарату адрестеу әдісін қолдамайды. IPv6 сілтеу қабатында ICMPv6 және көп таратуды пайдаланатын Көршілерді табу протоколын (NDP, ND) іске асырады. Жаңа IPv6 интерфейсін іске қосатын хост, бірегей сілтемелік жергілікті адресті жасау үшін бірнеше механизмдердің бірін пайдаланады. Егер бірегей емес адрес анықталса, хост жаңадан жасалған адреспен қайтадан талпынуы мүмкін. Бірегей сілтемелік жергілікті адрес орнатылғаннан кейін, IPv6 хосты осы сілтемеде LAN-ның IPv6-ны қолдайтын маршрутизатор интерфейсіне қосылған-қосылмағанын анықтайды. Бұл, оның сілтемелік жергілікті адресін бастапқы нүкте ретінде пайдаланып, барлық маршрутизаторларға арналған көп тарату тобына ICMPv6 маршрутизатор сұрау хабарын жіберу арқылы жүзеге асырылады. Егер белгілі бір сандағы талпыныстардан кейін жауап келмесе, хост ешқандай маршрутизатор қосылмағанына қорытынды жасайды. Егер ол маршрутизатордан, «маршрутизатор хабарламасы» деп аталатын жауап алса, жауапта желі конфигурациясы туралы ақпарат болады, бұл хостқа тиісті бірегей желі префиксімен жаһандық бірегей адресті орнатуға мүмкіндік береді. Хостқа қосымша ақпарат пен адрес алу үшін DHCP пайдалану қажеттігін көрсететін екі биттік флаг бар: Хосттың маршрутизатор хабарламасынан автоматты түрде конфигурацияланған адреске сүйенудің орнына қосымша адрес алу үшін DHCP пайдалану керек пе, жоқ па, соны көрсететін «Басқару» биті және хосттың DHCP арқылы басқа ақпарат алу керек пе, жоқ па, соны көрсететін «Басқа» биті. Басқа ақпарат хостқа қосылған кіші желілер үшін бір немесе бірнеше префикс ақпарат опцияларынан, префикс үшін өмір сүру мерзімінен және екі флагтан тұрады: Бастапқы ұсынымда соңғы пайдаланушыларға кіші желі беру ұсынылған. Бұл «үйге арналған желілерге бірнеше кіші желі беру ұсынылады, бірақ әрбір үйге кіші желі беру міндетті емес» дегенмен ауыстырылды. Бұл жағдайда, кіші желілер ерекше қарастырылады. Интернет-провайдерлердің бұл ұсынысты орындайтыны әлі белгісіз. Мысалы, бастапқы сынақтар кезінде Comcast клиенттеріне бір кіші желі берілді.
The Manage bit, which indicates whether or not the host should use DHCP to obtain additional addresses rather than rely on an auto configured address from the router advertisement. The Other bit, which indicates whether or not the host should obtain other information through DHCP. The other information consists of one or more prefix information options for the subnets that the host is attached to, a lifetime for the prefix, and two flags: The initial recommendation stated assignment of a subnet to end consumer sites This was replaced by , which "recommends giving home sites significantly more than a single , but does not recommend that every home site be given a either". s are specifically considered. It remains to be seen whether ISPs will honor this recommendation. For example, during initial trials, Comcast customers were given a single network.
Домендік атаулар жүйесіндегі IPv6
Домендік атаулар жүйесінде (DNS) хост атаулары AAAA ("quad A") ресурстық жазбалары арқылы IPv6 адрестерімен байланыстырылады. Кері шешу үшін IETF ip6.arpa доменін резервтеді, онда атау кеңістігі IPv6 адресінің 4 биттен тұратын ниббл бөлімдерінің 16-дық өрнегі арқылы иерархиялық түрде бөлінеді. Бұл схема мынада сипатталған. Егер екі стек хосты DNS серверіне толық білікті домендік атауды (FQDN) шешу үшін сұраныс жібергенде, хосттың DNS клиенті екі DNS сұранысын жібереді: біреуі A жазбаларын, екіншісі AAAA жазбаларын сұрайды. Хосттың операциялық жүйесі адресті таңдау ережелеріне қатысты басымдықтармен конфигурациялануы мүмкін. IPv6 үшін алғашқы DNS жүзеге асыру кезінде желіні қайта нөмірлеуді жеңілдету үшін A6 жазбаларын (алға іздеу үшін) және біт тізбегі атаулары мен DNAME жазбалары сияқты басқа да жаңалықтарды қолдайтын балама жазба түрі пайдаланылды. Ол мынада және сілтемелерінде анықталған (екі схеманың артықшылықтары мен кемшіліктері туралы талқылаумен), бірақ қазіргі кезде тәжірибелік мәртебеге ие.
When a dual stack host queries a DNS server to resolve a fully qualified domain name (FQDN), the DNS client of the host sends two DNS requests, one querying A records and the other querying AAAA records. The host operating system may be configured with a preference for address selection rules
An alternate record type was used in early DNS implementations for IPv6, designed to facilitate network renumbering, the A6 records for the forward lookup and a number of other innovations such as bit string labels and DNAME records. It is defined in and its references (with further discussion of the pros and cons of both schemes in ), but has been deprecated to experimental status .
Өтпелі механизмдер
IPv6 бірден IPv4-ті толықтай ығыстырмайды. Екі протокол да белгілі бір уақытқа дейін бірдей жұмыс істей береді. Сондықтан, IPv6 хосттарының IPv4 қызметтеріне қол жеткізуіне және оқшауланған IPv6 хосттары мен желілерінің IPv4 инфрақұрылымы арқылы бір-бірімен байланысуына мүмкіндік беру үшін IPv6 көшіру механизмдері қажет. Сильвия Хагеннің пікірінше, құрылғыларда IPv4 және IPv6 екі қабатты (dual stack) жүзеге асыру – IPv6-ға көшудің ең оңай жолы. Көптеген басқа көшіру механизмдері IPv6 трафигін IPv4 желілерінде және керісінше капсулалау үшін туннельдеуді пайдаланады. Бұл толыққанды емес шешім, ол байланыстың максималды беру бірлігін (MTU) азайтады, соның салдарынан Жол MTU табуды күрделендіреді және жайлап кетуді (latency) арттыруы мүмкін.
Екі қатарлы IP-ны іске асыру
Екі қабатты IP іске асыру компьютер немесе желі құрылғысының операциялық жүйесінде, мысалы Ethernet сияқты жалпы физикалық қабатты іске асырудың үстінде толық IPv4 және IPv6 протоколдарының жиынтығын қамтамасыз етеді. Бұл екі қабатты хосттарға IPv6 және IPv4 желілеріне бір мезгілде қатысуға мүмкіндік береді. Операциялық жүйеде екі қабатты іске асыруды қолдайтын құрылғыда IPv4 және IPv6 адресі болады және ол LAN немесе Интернеттегі басқа түйіндермен IPv4 немесе IPv6 арқылы байланыса алады. DNS протоколы екі IP протоколының екеуі үшін де толық атты домендік атауларды және IP-адрестерді ажырату үшін қолданылады, бірақ екі қабатты жағдайда ажыратушы DNS сервері екі түрлі адресті де ажырата білуі керек. Мұндай екі қабатты DNS сервері A жазбаларында IPv4 адрестерін және AAAA жазбаларында IPv6 адрестерін сақтайды. Ажыратылатын пунктке байланысты DNS атау сервері IPv4 немесе IPv6 IP-адресін, немесе екеуін де қайтара алады. Хосттарда немесе DNS серверінде әдепкі мекенжайды таңдау механизмі немесе басымдық протоколы конфигурациялануы керек. IETF екі қабатты қолданбаларды қолдау үшін Happy Eyeballs-ты жариялады, осылайша олар IPv4 және IPv6 арқылы қосыла алады, бірақ мүмкіндігі болса IPv6 қосылымын басымдыққа қояды. Алайда, екі қабатты құрылғы мен DNS сервері IPv6 адресін қайтарған қызмет арасындағы барлық маршрутизаторларда да іске асырылуы керек. Екі қабатты клиенттер IPv6-ны басымдыққа қою үшін, егер желі IPv6 маршрутизациялық протоколының IPv6 нұсқаларын пайдаланып IPv6 пакеттерін жібере алатын болса ғана конфигурациялануы керек. Екі қабатты желілік протоколдар орнатылған кезде, қолданбалық қабатты IPv6-ға көшіруге болады. Екі қабатты қолдау негізгі операциялық жүйелер мен желі құрылғыларының өндірушілерімен қамтамасыз етілсе де, ескі желілік жабдықтар мен серверлер IPv6-ны қолдамайды.
A device with dual stack implementation in the operating system has an IPv4 and IPv6 address, and can communicate with other nodes in the LAN or the Internet using either IPv4 or IPv6. The DNS protocol is used by both IP protocols to resolve fully qualified domain names and IP addresses, but dual stack requires that the resolving DNS server can resolve both types of addresses. Such a dual stack DNS server holds IPv4 addresses in the A records and IPv6 addresses in the AAAA records. Depending on the destination that is to be resolved, a DNS name server may return an IPv4 or IPv6 IP address, or both. A default address selection mechanism, or preferred protocol, needs to be configured either on hosts or the DNS server. The IETF has published Happy Eyeballs to assist dual stack applications, so that they can connect using both IPv4 and IPv6, but prefer an IPv6 connection if it is available. However, dual stack also needs to be implemented on all routers between the host and the service for which the DNS server has returned an IPv6 address. Dual stack clients should be configured to prefer IPv6 only if the network is able to forward IPv6 packets using the IPv6 versions of routing protocols. When dual stack network protocols are in place the application layer can be migrated to IPv6. While dual stack is supported by major operating system and network device vendors, legacy networking hardware and servers do not support IPv6.
ISP клиенттері IPv6 желісімен
Интернет-сервис провайдерлері (ISP) өздерінің бизнес және жеке клиенттеріне IPv6 жаһандық бірегей адрестерін көбірек ұсынады. Егер IPv4 әлі де жергілікті желіде (LAN) қолданылып жатса және ISP тек бір ғана IPv6 адресін ұсына алса, IPv4 LAN адрестері NAT64 желілік адресті аудару (NAT) механизмін қолдана отырып, IPv6 адресіне аударылады. Кейбір ISP-лер өз клиенттеріне IPv4 және IPv6 адрестерін ұсына алмайды, сондықтан екі стектік желілерді қолдайды, себебі кейбір ISP-лер өздерінің жаһандық маршрутталанатын IPv4 адрестерін толығымен пайдаланған. Осы уақытта ISP клиенттері IPv4 веб-серверлеріне және басқа да мақсаттарға жетуге тырысады. Барлық аймақтық интернет-тіркеу орталықтарының (RIR) аймақтарындағы ISP-лардың едәуір үлесі IPv6 адрестік кеңістігін алды. Бұл әлемдегі көптеген ірі интернет-провайдерлер мен ұялы байланыс желілерінің операторларын қамтиды, мысалы Verizon Wireless, StarHub Cable, Chubu Telecommunications, Kabel Deutschland, Swisscom, T Mobile, Internode және Telefónica. Кейбір ISP-лер клиенттерге тек IPv4 адрестерін ғана бөліп берсе, көптеген ISP-лер өз клиенттеріне тек IPv6 немесе IPv4 және IPv6 екі стектік адрестерін бөліп береді. Интернет-провайдерлер өз желілері арқылы клиенттерден келетін IPv6 трафигінің үлесі 20%-дан 40%-ға дейін екенін хабарлайды, бірақ 2017 жылдың ортасына дейін IPv6 трафигі бірнеше ірі Интернет-алмасу нүктелерінде (IXP) жалпы трафиктің аз бөлігін ғана құрады. AMS IX - 2%, ал SeattleIX - 7% деп хабарлады. 2017 жылғы сауалнамада екі стектік ISP-мен қызмет көрсетілетін көптеген DSL клиенттері DNS серверлерінен IPv6 мекенжайларына толық білікті домендік атауларды ашуды сұрамағандығы анықталды. Сонымен қатар, зерттеу IPv6 дайын веб-сервер ресурстарынан трафиктің көпшілігі IPv4 арқылы сұралып, қызмет көрсетілді, көбінесе ISP клиенттері өз ISP-ымен қамтамасыз етілген екі стектік мүмкіндікті пайдаланбағандықтан және аздап IPv4 ғана ISP клиенттерінің арқасында.
Туннельдеу
IPv6 пакеттерін IPv4 пакеттеріне туннельдеудің немесе капсулалаудың техникалық негізі RFC 4213 құжатында сипатталған. Интернет магистралі тек IPv4 негізінде құрылған кезде, ең көп қолданылатын туннельдеу протоколдарының бірі 6to4 болды. IPv6 жергілікті желілерін IPv4 Интернет магистралімен байланыстыру үшін Терэдо туннельдеуі де жиі қолданылды. Терэдо RFC 4380 құжатында егжей-тегжейлі сипатталған және IPv6 пакеттерін UDP арқылы капсулалау арқылы IPv6 жергілікті желілеріне IPv4 желілері арқылы туннельдеуге мүмкіндік береді. Терэдо релесі – Teredo сервері мен түпкілікті IPv6 желісі арасында делдалдық қызмет атқаратын IPv6 маршрутизаторы. 6to4 және Терэдо протоколдары ISP желілері түпкілікті IPv6-ға ауысқанша кеңінен қолданылатыны күтілген, бірақ 2014 жылға қарай Google статистикасы осы екі механизмнің де қолданылу деңгейі дерлік 0-ге төмендегенін көрсетті.
IPv4-қалыптастырылған IPv6 адрестері
Гибридтік екілік стек IPv6/IPv4 іске асырулары арнайы адрестер класын таниды, яғни IPv4-ке бейімделген IPv6 адрестерін. Бұл адрестер әдетте стандартты IPv6 форматында 96 биттік префиксімен жазылады, ал қалған 32 биті IPv4-тің дәстүрлі нүктелі ондық форматында көрсетіледі. Осы топтағы адрестер 80 биттік нөлдерден, содан кейін 16 биттік бірліктерден және соңғы, ең кіші маңызды 32 битте IPv4 адресінен тұрады. Мысалы, IPv4 адресін білдіреді. Бұрынғы формат, "IPv4-ке үйлесімді IPv6 адресі" деп аталатын, ; алайда, бұл әдіс қолданыстан шығарылған. Бұл операциялық жүйелерде бағдарлама әрбір IP протоколы үшін жеке сокет ашуы тиіс. Кейбір жүйелерде, мысалы Linux ядросы, NetBSD және FreeBSD, бұл мүмкіндік IPV6 V6ONLY сокет опциясы арқылы басқарылады. адрес префиксі – NAT64 көшіру әдістерінде қолданылатын IPv4-тің ішкі IPv6 адрестерінің класы. Мысалы, IPv4 адресін білдіреді.
Қауіпсіздік
IPv6 қолданылуының бірқатар қауіпсіздік мәселелері туындауы мүмкін. Олардың кейбіреулері IPv6 протоколдарының өзімен байланысты болса, ал қалғандары іске асырудағы қателіктермен байланысты болуы мүмкін.
Көлеңкелі желілер
Бағдарламалық жасақтаманы өндірушінің IPv6 мүмкіндігі қосылған тораптарды қосуы, көлеңкелі желілердің кездейсоқ пайда болуына әкелуі мүмкін, бұл IPv6 трафигінің тек IPv4 қауіпсіздік басқаруы бар желілерге түсуіне себеп болуы мүмкін. Мұндай жағдай операциялық жүйені жаңарту кезінде де орын алуы мүмкін, егер жаңа операциялық жүйе IPv6-ны әдепкі бойынша қосса, ал ескісі қоспаса. Қауіпсіздік инфрақұрылымын IPv6-ны қолдау үшін жаңартуды қалыптастырмау, IPv6 трафигінің оны айналып өтуіне алып келуі мүмкін. Көлеңкелі желілер бизнес-желілерде кездескен, онда ұйымдар әдепкі бойынша IPv6 стегі жоқ Windows XP жүйелерін, осы мүмкіндігі бар Windows 7 жүйелерімен алмастырды. Сондықтан, кейбір IPv6 стекін іске асырушылар IPv4-ке бейімделген мекенжайларды өшіруді және егер IPv4 және IPv6 екеуін де қолдау қажет болса, екі стек желісін пайдалануды ұсынды.
IPv6 пакеттерін бөлшектеу
Зерттеулер көрсеткендей, фрагментацияны пайдалану желілік қауіпсіздік шараларынан қашуға, IPv4 сияқты, мүмкіндік береді. Осыған байланысты, IPv6 пакетінің бірінші фрагменті толық IPv6 тақырып тізбегін қамтуы тиіс, осылайша кейбір қиын фрагментация жағдайларына тыйым салынады. Сонымен қатар, RA Guard-тан қашуды зерттеу нәтижесінде, Neighbor Discovery-мен фрагментацияны қолданудан бас тартылды және Secure Neighbor Discovery (SEND) арқылы фрагментацияны пайдаланудан аулақ болу ұсынылады.
Жұмыс тобының ұсыныстары
Интернеттің күтілетін жаһандық өсуіне байланысты, Интернет-инженерлік жұмыс тобы (IETF) 1990-шы жылдардың басында келесі буын IP-протоколын әзірлеу жөніндегі жұмысты бастады. 1993 жылдың қыркүйегінде IETF мұндай мәселелерді шешу үшін арнайы уақытша, IP Next Generation (IPng) аймағын құрды. Жаңа аймақты Эллисон Манкин мен Скотт Брэднер басқарды, ал бағыт белгілеу және алдын ала құжаттарды қарау үшін әртүрлі саладан келген 15 инженерден тұратын дирекция құрылды: Жұмыс тобының мүшелері – Дж. Аллард (Microsoft), Стив Белловин (AT&T), Джим Боунд (Digital Equipment Corporation), Росс Каллон (Wellfleet), Брайан Карпентер (CERN), Дейв Кларк (MIT), Джон Керран (NEARNET), Стив Диринг (Xerox), Дино Фариначчи (Cisco), Пол Фрэнсис (NTT), Эрик Флейшманн (Boeing), Марк Кноппер (Ameritech), Грег Миншлл (Novell), Роб Ульман (Lotus) және Ликсия Жан (Xerox). Интернет-инженерлік жұмыс тобы 1994 жылдың 25 шілдесінде IPng моделін қабылдады, соның нәтижесінде бірнеше IPng жұмыс тобы құрылды, ол 1998 жылы қолданудан шығарылды.
Қатысу
1993 жылы Интернетте маршрутизациялау және IP-адрестерді тағайындауда кластық домен аралық маршрутизацияның (CIDR) енгізілуі және желілік адрес трансляциясының (NAT) кеңінен қолданылуы IPv4 адрес санын азайтуды кейінге қалдырып, 2000-шы жылдардың ортасында басталған IPv6-ны енгізуге жағдай жасады. Университеттер IPv6-ны алғашқы қабылдаушылардың бірі болды. Вирджиния Техникалық университеті 2004 жылы сынақ алаңында IPv6-ны орнатты, кейіннен кампус желісіне дейін IPv6 енгізуді кеңейтті. 2016 жылы олардың желісіндегі трафиктің 82%-ы IPv6 арқылы жүзеге асырылды. Лондон Империялық колледжі 2003 жылы IPv6-ны тәжірибелік түрде енгізуді бастады және 2016 жылға қарай олардың желілеріндегі IPv6 трафигінің орташа көрсеткіші 20%-тан 40%-қа дейін болды. Осы IPv6 трафигінің маңызды бөлігі жоғары энергетикалық физика саласындағы ЦЕРН-мен ынтымақтастығы арқылы туындады, ол толығымен IPv6-ға сүйенді. Домендік атау жүйесі (DNS) 2008 жылдан бері IPv6-ны қолдайды. Сол жылы IPv6 алғаш рет Пекинде өткен 2008 жылғы жазғы Олимпиада сияқты маңызды халықаралық іс-шарада қолданылды. 2011 жылға қарай жеке компьютерлерде және серверлік жүйелерде қолданылатын барлық негізгі операциялық жүйелерде өндірістік сападағы IPv6 реализациялары болды. Ұялы телефон жүйелері Интернет-протокол құрылғыларын кеңінен енгізуге мүмкіндік берді, өйткені ұялы телефон байланысы 3G технологиясынан 4G технологиясына көшкен кезде дауыс IP (VoIP) арқылы дауыс қызметі ретінде ұсынылды, ол IPv6 мүмкіндіктерін пайдаланды. 2009 жылы АҚШ-тың ұялы байланыс операторы Verizon өзінің "келесі буын" желілерінде жұмыс істейтін құрылғыларға арналған техникалық сипаттамаларды жариялады. Техникалық сипаттамада 3GPP Release 8 сипаттамаларына (2009 жылғы наурыз) сәйкес IPv6 жұмысын міндетті ету және IPv4-ті қосымша мүмкіндік ретінде қарастыру көзделді. 2018 жылдың ортасына қарай Еуропаның ірі кеңжолақты интернет-провайдерлері өз клиенттерінің көпшілігі үшін IPv6 енгізді. Sky UK өзінің клиенттерінің 86%-дан астамын IPv6 желісімен қамтамасыз етті, Deutsche Telekom IPv6 енгізу деңгейі 56% болды, Нидерландыдағы XS4ALL 73% енгізді, ал Бельгияда VOO және Telenet интернет-провайдерлері тиісінше 73% және 63% IPv6 енгізуді жүзеге асырды. АҚШ-та кеңжолақты интернет-провайдер Xfinity-де IPv6 енгізу шамамен 66% құрады. 2018 жылы Xfinity шамамен 36,1 миллион IPv6 пайдаланушысы бар екенін, ал AT&T 22,3 миллион IPv6 пайдаланушысы бар екенін хабарлады.