ทำไมเราต้องการ IPv6

นี่จะเป็นคำถามสำหรับมือใหม่ แต่ฉันไม่ค่อยแน่ใจว่าทำไมเราถึงต้องการ IPv6 AFAIK เรื่องราวดังต่อไปนี้:

ในสมัยก่อนเมื่อคอมพิวเตอร์ไม่อุดมสมบูรณ์ที่อยู่ IP แบบ 32 บิตก็เพียงพอสำหรับทุกคน ในช่วงเวลาเหล่านี้ซับเน็ตมาสก์นั้นแฝงอยู่ จำนวนคอมพิวเตอร์เพิ่มขึ้นและ 32 บิตเริ่มมีจำนวนไม่เพียงพอ

ดังนั้นซับเน็ตมาสก์จึงเริ่มชัดเจน ขนาดของที่อยู่ IP ได้เพิ่มขึ้นเป็นหลัก

คำถามของฉันคือข้อเสียของการดำเนินการกับแอดเดรสของซับเน็ตมาสก์ต่อไปคืออะไร? ตัวอย่างเช่นเมื่อมันไม่เพียงพอเราจะใช้ "subnet-subnet masks" ต่อไปไม่ได้หรือ

ฉันเข้าใจว่ามันใช้เนื้อที่มากกว่า IPv4 ดั้งเดิม (และอาจจะไม่แตกต่างจากการใช้ IPv6 มากนัก) แต่ไม่ใช่ซับเน็ตมาสก์ที่ชัดเจนเป็นโซลูชันที่เพียงพอหรือไม่ ถ้าไม่ทำไมพวกเขาถึงมีวิธีแก้ไม่เพียงพอ?

มีสองสิ่งที่กำลังสับสนอยู่ที่นี่:

• การระบุที่อยู่ classful กับ CIDR
• การปลอมแปลง / NAT

การเปลี่ยนจากที่อยู่อย่างมีระดับเป็น Classless Inter Domain Routing (CIDR) เป็นการปรับปรุงที่ทำให้การกระจายที่อยู่ไปยัง ISP และองค์กรมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของ IPv4 ในการจำแนกที่อยู่ในระดับองค์กรจะได้รับหนึ่งในสิ่งเหล่านี้:

• เครือข่าย class A (a / 8 ในข้อกำหนด CIDR, กับ netmask 255.0.0.0)
• เครือข่ายคลาส B (a / 16 ในข้อกำหนด CIDR, กับ netmask 255.255.0.0)
• เครือข่ายคลาส C (a / 24 ในข้อกำหนด CIDR โดยมี netmask 255.255.255.0)

คลาสเหล่านี้ทั้งหมดได้รับการปันส่วนจากช่วงคงที่ Class A มีที่อยู่ทั้งหมดที่มีตัวเลขหลักแรกอยู่ระหว่าง 1 ถึง 126 คลาส B อยู่ระหว่าง 128 ถึง 191 และ Class C จาก 192 ถึง 223 การกำหนดเส้นทางระหว่างองค์กรมีรหัสทั้งหมดนี้ยากในโปรโตคอล

ในวันที่ดีงามเมื่อองค์กรต้องการเช่นที่อยู่ 4,000 แห่งมีสองตัวเลือกให้พวกเขามี 16 คลาส C บล็อก (16 x 256 = 4096 ที่อยู่) หรือให้หนึ่งคลาส B บล็อก (ที่อยู่ 65536) เนื่องจากขนาดมีการกำหนดรหัสไว้อย่างแน่นหนาบล็อกคลาส C แยกต่างหาก 16 ชุดจึงจำเป็นต้องกำหนดเส้นทางแยกต่างหาก หลายคนมีบล็อกคลาส B ซึ่งมีที่อยู่มากกว่าที่จำเป็นจริงๆ องค์กรขนาดใหญ่จำนวนมากจะได้รับบล็อกกลุ่ม A (ที่อยู่ 16,777,216 ที่อยู่) แม้ว่าจะต้องการเพียงไม่กี่แสนคนก็ตาม ที่อยู่นี้สูญเปล่าไปมาก

CIDR ลบข้อ จำกัด เหล่านี้ คลาส A, B และ C ไม่มีอยู่อีกต่อไป (ตั้งแต่± 1993) และการกำหนดเส้นทางระหว่างองค์กรสามารถเกิดขึ้นได้กับความยาวของคำนำหน้าใด ๆ (แม้ว่าบางสิ่งที่เล็กกว่า a / 24 มักจะไม่ได้รับการยอมรับเพื่อป้องกันบล็อกเล็ก ๆ ) ดังนั้นตั้งแต่นั้นเป็นไปได้ที่จะกำหนดเส้นทางบล็อกที่มีขนาดแตกต่างกันและจัดสรรจากส่วนใดส่วนหนึ่งของคลาส ABC ก่อนหน้านี้ของพื้นที่ที่อยู่ องค์กรที่ต้องการที่อยู่ 4,000 แห่งจะได้รับ / 20 ซึ่งก็คือที่อยู่ 4096

การแบ่งเครือข่ายหมายถึงการแบ่งบล็อกที่อยู่ที่จัดสรรของคุณออกเป็นบล็อกขนาดเล็ก บล็อกขนาดเล็กนั้นสามารถกำหนดค่าบนเครือข่ายทางกายภาพเป็นต้นมันไม่ได้สร้างที่อยู่เพิ่มเติมอย่างน่าอัศจรรย์ หมายความว่าคุณแบ่งการจัดสรรตามวิธีที่คุณต้องการใช้

สิ่งที่สร้างที่อยู่เพิ่มเติมคือการปลอมแปลงหรือที่รู้จักกันดีในชื่อ NAT (การแปลที่อยู่เครือข่าย) ด้วย NAT หนึ่งอุปกรณ์ที่มีที่อยู่สาธารณะเดียวให้การเชื่อมต่อสำหรับเครือข่ายทั้งหมดที่มีที่อยู่ส่วนตัว (ภายใน) ที่อยู่ด้านหลัง อุปกรณ์ทุกชิ้นในเครือข่ายท้องถิ่นคิดว่ามันเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตแม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานจริงก็ตาม เราเตอร์ NAT จะดูทราฟฟิกขาออกและแทนที่ที่อยู่ส่วนตัวของอุปกรณ์ในพื้นที่ด้วยที่อยู่สาธารณะของตัวเองโดยแกล้งทำเป็นที่มาของแพ็กเก็ต มันจดจำการแปลที่ได้ทำไว้เพื่อให้การตอบกลับใด ๆ กลับมาก็สามารถนำที่อยู่ส่วนตัวดั้งเดิมของอุปกรณ์ภายในเครื่องกลับมาได้ โดยทั่วไปถือว่าเป็นการแฮก แต่ใช้งานได้และอนุญาตให้อุปกรณ์จำนวนมากส่งการรับส่งข้อมูลไปยังอินเทอร์เน็ตในขณะที่ใช้ที่อยู่สาธารณะน้อยลง

มีความเป็นไปได้ที่จะมีอุปกรณ์ NAT หลายอันอยู่ข้างหลังกัน สิ่งนี้ทำได้โดยผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตที่มีที่อยู่ IPv4 สาธารณะไม่เพียงพอ ISP มีเราเตอร์ NAT ขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งซึ่งมีที่อยู่ IPv4 สาธารณะจำนวนหนึ่ง จากนั้นลูกค้าจะเชื่อมต่อโดยใช้ช่วง IPv4 ที่อยู่พิเศษ ( 100.64.0.0/10แม้ว่าบางครั้งพวกเขายังใช้ที่อยู่ส่วนตัวปกติ) เป็นที่อยู่ภายนอก ลูกค้าอีกครั้งมีเราเตอร์ NAT ที่ใช้ที่อยู่เดียวที่พวกเขาได้รับที่ด้านนอกและดำเนินการ NAT เพื่อเชื่อมต่อเครือข่ายภายในทั้งหมดซึ่งใช้ที่อยู่ส่วนตัวปกติ

มีข้อเสียเล็กน้อยในการมีเราเตอร์ NAT ว่า:

• การเชื่อมต่อขาเข้า: อุปกรณ์ที่อยู่ด้านหลังเราเตอร์ NAT สามารถทำการเชื่อมต่อขาออกได้เนื่องจากไม่มีที่อยู่ 'ของจริง' เพื่อยอมรับการเชื่อมต่อขาเข้า
• การส่งต่อพอร์ต: โดยปกติจะทำให้เกิดปัญหาน้อยลงโดยการส่งต่อพอร์ตโดยที่ NAT กำหนดเส้นทางอุทิศพอร์ต UDP และ / หรือ TCP บางส่วนบนที่อยู่สาธารณะของอุปกรณ์ภายใน เราเตอร์ NAT สามารถส่งต่อทราฟฟิกขาเข้าบนพอร์ตเหล่านั้นไปยังอุปกรณ์ภายในนั้น สิ่งนี้ต้องการให้ผู้ใช้กำหนดค่าการส่งต่อเหล่านั้นบนเราเตอร์ NAT
• ผู้ให้บริการเครือข่าย NAT: เป็นที่ที่ ISP ดำเนินการ NAT คุณไม่สามารถกำหนดค่าการส่งต่อพอร์ตใด ๆ ได้ดังนั้นการยอมรับการเชื่อมต่อใด ๆ ที่เข้ามาจะกลายเป็น (ฝนตกหนักบิตการมีเซิร์ฟเวอร์ VPN / web / mail / etc ของคุณเอง) เป็นไปไม่ได้
• การแบ่งปันชะตากรรม: โลกภายนอกเห็นเพียงแค่อุปกรณ์เดียวนั่นคือเราเตอร์ NAT ดังนั้นอุปกรณ์ทั้งหมดที่อยู่เบื้องหลังเราเตอร์ NAT จะแบ่งปันชะตากรรมของตน หากอุปกรณ์หนึ่งหลัง NAT เราเตอร์ทำงานผิดปกตินั่นคือที่อยู่ของเราเตอร์ NAT ที่ลงท้ายด้วยบัญชีดำดังนั้นจึงบล็อกอุปกรณ์ภายในอื่น ๆ ทั้งหมดด้วย
• ความซ้ำซ้อน: เราเตอร์ NAT จะต้องจดจำอุปกรณ์ภายในที่กำลังสื่อสารผ่านมันเพื่อให้สามารถส่งการตอบกลับไปยังอุปกรณ์ที่เหมาะสม ดังนั้นปริมาณข้อมูลทั้งหมดของชุดผู้ใช้จะต้องผ่านเราเตอร์ NAT เดียว เราเตอร์ปกติไม่จำเป็นต้องจดจำอะไรเลยดังนั้นมันจึงเป็นเรื่องง่ายในการสร้างเส้นทางที่ซ้ำซ้อน ด้วย NAT ไม่ใช่
• จุดเดียวของความล้มเหลว: เมื่อเราเตอร์ NAT ล้มเหลวก็จะลืมการสื่อสารที่มีอยู่ทั้งหมดดังนั้นการเชื่อมต่อที่มีอยู่ทั้งหมดผ่านมันจะถูกทำลาย
• เราเตอร์ NAT กลางขนาดใหญ่มีราคาแพง

อย่างที่คุณเห็นทั้ง CIDR และ NAT ได้ขยายอายุการใช้งานของ IPv4 เป็นเวลาหลายปี แต่ CIDR ไม่สามารถสร้างที่อยู่เพิ่มเติมได้เพียงจัดสรรที่อยู่ที่มีอยู่ให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นเท่านั้น และ NAT ทำงานได้ แต่สำหรับการรับส่งข้อมูลขาออกและมีความเสี่ยงด้านประสิทธิภาพและความมั่นคงที่สูงขึ้นและการทำงานน้อยลงเมื่อเทียบกับที่อยู่สาธารณะ

ด้วยเหตุนี้จึงมีการคิดค้น IPv6: ที่อยู่จำนวนมากและที่อยู่สาธารณะสำหรับทุกอุปกรณ์ ดังนั้นอุปกรณ์ของคุณ (หรือไฟร์วอลล์ที่อยู่ข้างหน้า) สามารถตัดสินใจได้ด้วยตนเองว่าต้องการใช้การเชื่อมต่อขาเข้าใด หากคุณต้องการใช้งานเซิร์ฟเวอร์อีเมลของคุณเองที่เป็นไปได้และหากคุณไม่ต้องการให้ใครก็ตามจากภายนอกที่เชื่อมต่อกับคุณ: เป็นไปได้เช่นกัน :) IPv6 ให้ตัวเลือกที่คุณเคยมีก่อนที่จะนำ NAT มาใช้ คุณสามารถใช้มันได้ฟรีหากคุณต้องการ

Internet Protocol (IP) ได้รับการออกแบบเพื่อให้การเชื่อมต่อแบบครบวงจร

ที่อยู่ IPv4 32 บิตอนุญาตเฉพาะที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันประมาณ 4.3 พันล้านที่อยู่เท่านั้น จากนั้นคุณต้องลบที่อยู่จำนวนมากสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นมัลติคาสต์และมีคณิตศาสตร์มากมายที่แสดงว่าคุณไม่สามารถใช้เครือข่ายย่อยได้เต็มประสิทธิภาพดังนั้นจึงมีที่อยู่ที่สูญเปล่ามากมาย

มีคนจำนวนมากประมาณสองเท่าเนื่องจากมีที่อยู่ IPv4 ที่ใช้งานได้และมนุษย์จำนวนมากใช้ที่อยู่ IP หลายแห่ง สิ่งนี้ไม่ได้สัมผัสกับความต้องการทางธุรกิจของที่อยู่ IP

การใช้ NAT เพื่อสนองความหิวโหยของที่อยู่ IP จะทำลายกระบวนทัศน์การเชื่อมต่อจากต้นทางถึงปลายทาง เป็นการยากที่จะเปิดเผยที่อยู่ IP สาธารณะให้เพียงพอ ลองคิดดูสิว่าคุณในฐานะผู้ใช้ตามบ้านที่มีที่อยู่ IP สาธารณะเพียงแห่งเดียวจะทำอย่างไรถ้าคุณต้องการอนุญาตให้อุปกรณ์หลายเครื่องที่ใช้โปรโตคอลการขนส่งและพอร์ตเดียวกันพูดได้ว่าเว็บเซิร์ฟเวอร์สองเครื่อง เข้าถึงได้จากอินเทอร์เน็ตสาธารณะ คุณสามารถส่งต่อพอร์ต TCP 80 บนที่อยู่ IP สาธารณะของคุณไปยังที่อยู่ IP ส่วนตัวหนึ่ง แต่สิ่งที่เกี่ยวกับเว็บเซิร์ฟเวอร์อื่น ๆ ? สถานการณ์นี้จะทำให้คุณต้องผ่านห่วงบางอย่างซึ่งผู้ใช้ตามบ้านทั่วไปไม่พร้อมที่จะจัดการ ตอนนี้คิดเกี่ยวกับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ(IoT) ที่ซึ่งคุณอาจมีอุปกรณ์เป็นร้อยหรือเป็นพัน (หลอดไฟเทอร์โมสแตทเทอร์มอมิเตอร์เครื่องวัดปริมาณน้ำฝนและระบบสปริงเกอร์เซ็นเซอร์เตือนภัยเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เปิดประตูโรงรถระบบความบันเทิงปลอกคอสัตว์เลี้ยง บางส่วนหรือทั้งหมดซึ่งต้องการใช้โปรโตคอลการขนส่งและพอร์ตเฉพาะ ตอนนี้คิดถึงธุรกิจที่มีที่อยู่ IP ต้องให้การเชื่อมต่อกับลูกค้าผู้ขายและพันธมิตรของพวกเขา

IP ได้รับการออกแบบมาสำหรับการเชื่อมต่อแบบ end-to-end ดังนั้นไม่ว่าจะมีโฮสต์ที่แตกต่างกันเท่าใดที่ใช้โปรโตคอลการขนส่งและพอร์ตเดียวกันพวกมันจะถูกระบุด้วย IP address NAT ทำลายสิ่งนี้และมัน จำกัด IP ในรูปแบบที่ไม่เคยตั้งใจจะถูก จำกัด NAT ถูกสร้างขึ้นเพียงเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของ IPv4 จนกระทั่งสามารถใช้งาน IP เวอร์ชั่นถัดไป (IPv6) ได้

IPv6 ให้ที่อยู่สาธารณะเพียงพอที่จะกู้คืนกระบวนทัศน์ IP ดั้งเดิม ปัจจุบัน IPv6 มีที่อยู่ IPv6 1/8 จากทั้งหมดในที่อยู่ IPv6 ทั้งหมดที่ถูกบล็อกไว้สำหรับที่อยู่ IPv6 ที่กำหนดเส้นทางได้ทั่วโลก สมมติว่ามี 17 พันล้านคนบนโลกในปี 2100 (ไม่ใช่ที่ไม่สมจริง) ช่วงที่อยู่ IPv6 ปัจจุบันทั่วโลก (1/8 ของบล็อกที่อยู่ IPv6) ให้เครือข่ายมากกว่า 2000/48 เครือข่ายสำหรับแต่ละคนใน 17 พันล้านคน แต่ละเครือข่าย / 48 คือ 65,536/64 เครือข่ายย่อยที่มี 18,446,744,073,709,551,616 ที่อยู่ต่อซับเน็ต

กล่าวง่ายๆว่าไม่มีที่อยู่ IPv4 ให้ใช้อีก ทั้งหมด (หรือเกือบทั้งหมด) ที่อยู่ IPv4 ที่มีอยู่ได้รับการจัดสรรแล้ว การระเบิดของอุปกรณ์ IP, แล็ปท็อป, โทรศัพท์, แท็บเล็ต, กล้อง, อุปกรณ์รักษาความปลอดภัย ฯลฯ ได้หมดพื้นที่ที่อยู่ทั้งหมด

ก่อนอื่นเทคนิคซับเน็ตมาสก์ตัวแปรไม่เพียงพอ นั่นคือเหตุผลที่ผู้คนคิดค้นเทคนิคการแปลที่อยู่เครือข่ายซึ่งคุณสามารถใช้ IP สาธารณะเพื่อปกปิด IP ส่วนตัวหลาย ๆ ตัว แม้จะใช้เทคนิคนี้เราก็เกือบจะหมดการจัดสรร IP NAT ยังแบ่งหนึ่งในหลักการก่อตั้งของอินเทอร์เน็ตนั่นคือหลักการจากต้นจนจบ

ดังนั้นเหตุผลหลักในการใช้ IPv6 ก็คือทุกคนจะมี IP สาธารณะจำนวนมากเท่าที่พวกเขาต้องการและความซับซ้อนทั้งหมดของการใช้ NAT จะหายไป

IPv6 ยังมีฟังก์ชั่นอื่น ๆ ที่ฉันจะไม่พูดถึงรายละเอียด: การรักษาความปลอดภัยบังคับที่ระดับ IP ทำให้การกำหนดค่าอัตโนมัติที่อยู่ไร้สถานะไม่มีการออกอากาศแบบมัลติคาสต์เท่านั้นและให้การประมวลผลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยเราเตอร์ นอกจากนี้ในอุปกรณ์มือถือยุคนี้ก็มีการสนับสนุนอย่างชัดเจนสำหรับการเคลื่อนไหวในรูปแบบของ IPv6 มือถือ

เกี่ยวกับข้อเสนอของคุณในการใช้มาสก์ subnet / subnet: มันไม่ได้เป็นไปได้เพราะการใช้งานจะทำลายแอพพลิเคชั่นที่มีอยู่ทั้งหมดและมันก็ไม่ได้สวยงาม หากคุณต้องเปลี่ยนสิ่งต่าง ๆ ทำไมไม่ไปเพื่อสิ่งใหม่และคิดว่าดี

องค์กรหลักที่กระจาย IP ขององค์กรไปยังภูมิภาคต่างๆหมดไปแล้ว ARIN - องค์กรระดับภูมิภาคในสหรัฐอเมริกาหมดแรงในช่วงไม่กี่เดือนที่ผ่านมา องค์กรระดับภูมิภาคเดียวที่ยังคงมี IP ด้านซ้ายคือ AfriNIC

มี บริษัท / องค์กรมากมายเช่น Ford, MIT และอื่น ๆ ที่มี IP ระดับ Class A เต็มรูปแบบ ย้อนกลับไปเมื่อพวกเขาได้มาไม่มีใครคิดว่าเราจะหมดเร็วไป

ในเวลานี้เพื่อซื้อ IP คุณอาจรอให้ บริษัท เลิกกิจการและซื้อในตลาดมืดหรือลองซื้อ IP ที่ไม่ได้ใช้จาก บริษัท อื่น

IP ถูกออกแบบมาสำหรับภูมิภาคไม่สามารถใช้ในภูมิภาคอื่นได้ พวกมันทำได้ดี แต่มันก็ท้อแท้อย่างมาก (geo-IP)

ในเวลานี้ บริษัท จำนวนมากพร้อมสำหรับ IPv6 สวิตช์ไม่ใช่เรื่องง่ายเนื่องจากมีราคาแพงมากในการซื้ออุปกรณ์ใหม่ที่รองรับ IPv6 แบบเต็มสำหรับผู้ที่มีเซิร์ฟเวอร์นับหมื่นแห่ง