Vad är IPv6-adress i nätverk?

Innehållsförteckning

Introduktion till IPv6

IPv6, eller Internet Protocol Version 6, representerar nästa generations internetprotokoll, utvecklat av IETF (Internet Engineering Task Force) som en efterföljare till IPv4. Anledningen till dess tillkomst var i huvudsak den snabbt minskande tillgängligheten av IPv4-adresser, särskilt i takt med att antalet uppkopplade enheter, inklusive IoT (Internet of Things), ökade kraftigt. En av de mest framträdande egenskaperna hos IPv6 är dess enorma adressrymd. Denna artikel kommer att undersöka vad IPv6 innebär inom nätverk, hur IPv6-adresser är uppbyggda, samt dess för- och nackdelar.

Vad är en IPv6-adress i nätverkssammanhang?

En IPv6-adress är en 128-bitars alfanumerisk identifierare som används för att unikt adressera enheter på internet. Den har kapacitet att generera över 340 sextiljoner unika IP-adresser. Denna enorma adressrymd är betydligt större än IPv4. IPv6-adresser består av siffror och bokstäver, uppdelade i åtta grupper, kallade hextetter. Varje hextett representerar 16 bitar och avgränsas med kolon (:). De numeriska tecknen sträcker sig från 0 till 9, medan de alfabetiska tecknen sträcker sig från A till F, vilka representerar binära tal från 0000000000000000 till 1111111111111111. Ett exempel på en IPv6-adress är AC08:EB00:0000:0AED:5261:13BC:0012:352D.

Struktur av en IPv6-adress

En IPv6-adress på 128 bitar är uppdelad i två huvuddelar:

Nätverksdelen: De första 64 bitarna, som används för routning.
Noddelen: De sista 64 bitarna, som identifierar själva gränssnittet.

Dessa delar utgör den grundläggande strukturen av en IPv6-adress. Nu ska vi titta på hur datorer tolkar en IPv6-adress.

Omvandling av IPv6-adresser till binär kod

Varje tecken i en IPv6-adress motsvarar 4 bitar. Som tidigare nämnt består adressen av siffror 0-9 och bokstäver A-F, där bokstäverna motsvarar värdena 10-15. En 4-bitars hextet-tabell används för att översätta IPv6-adresserna till binär form.

Hextet 4-bitars tabell
8
4
2
1

Denna tabell består av siffror som representerar bitarnas värde. Vi använder den tidigare nämnda IP-adressen – AC08:EB00:0000:0AED:5261:13BC:0012:352D – för att illustrera konverteringen. Varje bit i hextetten är antingen 1 eller 0. Första hextetten är AC08. A motsvarar 10 och C motsvarar 12. Vi måste nu identifiera vilka tal från hextet-tabellen som summerar till 10, 12, 0 och 8. Det är 8+2, 8+4, 0 (i sig) och 8 (i sig). Siffrorna som ingår i summan markeras med 1, medan övriga markeras med 0.

Låt oss omvandla den första hextetten med hjälp av IPv6-adressen:

Hextet
A
C
0
8
Hextet tabell
8
4
2
1
8
4
2
1
8
4
2
1
8
4
2
1
Binär konvertering
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0

Det binära talet för AC08 blir 1010110000001000. Denna process upprepas för alla hextetter.

Binär konvertering
Hextet tabell
8
4
2
1
8
4
2
1
8
4
2
1
8
4
2
1
EB00
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0000
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 AED
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
5261
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
13BC
0
0
0
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
0
0
0012
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
352D
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1

Den binära motsvarigheten till IPv6-adressen blir alltså 1010110000001000:1110101100000000:0000000000000000:0000101011101101:0101010001100001:0001001110111100:0000000000010010:0011010100101101

Typer av IPv6-adresser

Följande typer av IPv6-adresser används i nätverk:

Unicast-adresser: Dessa adresser identifierar en specifik nätverksgränssnitt. Vanligtvis indikerar de en enskild mottagare eller avsändare.
Multicast-adresser: Dessa refererar till en grupp IP-enheter som är avsedda att ta emot information från ett datapaket.
Anycast-adresser: Dessa används för att referera till enheter som tillhör olika noder.

IPv6-paketstruktur

Ett IPv6-paket är uppbyggt av tre delar: en rubrik, en eller flera tilläggsrubriker och en PDU (Protocol Data Unit). PDU:n för det övre skiktet innehåller protokollhuvudet och dess nyttolast, som kan vara ett ICMPv6-paket, ett TCP-paket eller ett UDP-paket.

Beståndsdelar i en IPv6-header

En IPv6-header består av följande komponenter:

Version: Ett 4-bitars fält med värdet 6, som anger paketversionen.
Trafikklass: Ett 8-bitars fält som används för hantering av datapaket via mellanliggande enheter. Består av två delar, DSCP (de första 6 bitarna) och ECN (de sista 2 bitarna).
Flödesetikett: Ett 20-bitars fält som identifierar ett flöde av paket mellan källa och destination, och anger hur de ska hanteras av routrar.
Nyttolastlängd: Ett 16-bitars fält som anger längden på nyttolasten, upp till 65 535 byte, inklusive tilläggshuvuden.
Nästa rubrik: Ett 8-bitars fält som identifierar typen av tilläggshuvud eller PDU för det övre skiktet.
Hoppgräns: Ett 8-bitars fält som förhindrar att paket cirkulerar oändligt, genom att minska värdet med ett för varje router paketet passerar. När värdet når ett, kasseras paketet.
Källadress: Ett 128-bitars fält för avsändarens adress.
Destinationsadress: Ett 128-bitars fält för mottagarens adress.
Tilläggshuvuden: Ett nytt koncept i IPv6, som inkluderar alternativ som Hop-by-Hop Options Header, Routing Header, Fragment Header, Destinations Options Header, Authentication Header och Encapsulating Security Payload Header.

Egenskaper hos IPv6

Nu när du har sett hur en IPv6-adress ser ut, kommer här några av dess viktigaste egenskaper:

Större adressrymd än IPv4.
Ett mer modernt och förenklat headerformat.
Automatiska konfigurationsmöjligheter som möjliggör interkommunikation utan behov av en server.
Bättre säkerhet än IPv4 genom integrerad IPsec (Internet Protocol Security).
End-to-end-anslutning där varje enhet har en unik adress, vilket eliminerar behovet av NAT (Network Address Translation).
En strömlinjeformad header ger snabbare routingbeslut.
Mobilitetsfunktioner som underlättar anslutningar för mobila enheter.
Utbyggbara IPv6-huvuden.

Med tanke på IPv6:s egenskaper kommer vi nu att undersöka dess fördelar och nackdelar.

Bild av Gerd Altmann från Pixabay

Fördelar och nackdelar med IPv6

Efter att ha beskrivit hur en IPv6-adress ser ut, är det dags att granska dess fördelar:

Förbättrad internetanslutning.
Hög effektivitet vid överföring av stora datamängder och flera datapaket samtidigt.
Inbyggt stöd för säkerhet genom IPsec.
Multirouting via multicast och anycast.
Stöd för mobilitet.
Avancerad nätverkskonfiguration.
Förbättrad dataöverföring för multimediaplattformar.

Nackdelarna med IPv6 är följande:

Säkerhetsutmaningar kopplade till headermanipulation, dual-stack, trafik och mobilitet.
Komplexitet i konfigurationen av DNS-servrar.
Höga kostnader för övergången från IPv4.
Svårigheter med att manuellt ange de långa IP-adresserna.

Dessa är de huvudsakliga fördelarna och nackdelarna med IPv6.

IPv6:s fördelar jämfört med IPv4

Nu när du förstår vad IPv6 innebär i nätverk, hur IPv6-adresser är uppbyggda och dess för- och nackdelar, ska vi se hur IPv6 utmärker sig jämfört med IPv4:

Effektivare internetrouting med hjälp av internetleverantörer.
Ökad transparens från början till slut med bättre säkerhet och prestanda.
IPv6 kopplar direkt datapaket till transportskiktet, som hanterar fel, vilket sparar tid och möjliggör snabbare databearbetning jämfört med IPv4, som kräver en kontrollsumma för felkorrigering.
Både IPv4 och IPv6 använder IPsec för säkerhet, men IPv6 har bättre brandväggar och autentiseringslägen.
Snabbare dataflöde i IPv6 tack vare multicast-tekniken, medan IPv4 använder broadcast.

Samexistens av IPv4 och IPv6

Båda IP-versionerna har sina styrkor och svagheter, och att använda dem tillsammans kan ge fördelar. Ett sådant tillvägagångssätt, där datorer och routrar kör båda protokollen, kallas dual-stack-nätverk, och det är populärt bland stora nätverksleverantörer. Tunneling och NAT är andra metoder där användningen av båda IP-adresserna har visat sig vara fördelaktigt.

Vem använder IPv6?

Enligt Google ligger den globala implementeringen av IPv6 på 34 %, och i USA på 46 %. Internetleverantörer och operatörsnätverk är bland de första användarna. Stora företag som Google, Yahoo, Amazon, Telcom och Comcast har övergått till dual-stack, medan Microsoft, CERNET och T-Mobile har gått över till att använda IPv6 helt. Budget, komplexitet och tid är viktiga faktorer att beakta innan man beslutar sig för en migrering.

***

Trots de befintliga för- och nackdelarna pekar övergången mot IPv6 på att det blir standarden framför IPv4. Den här artikeln har förhoppningsvis gett dig en god förståelse för vad IPv6 innebär inom nätverk. Tveka inte att lämna dina frågor eller kommentarer i fältet nedan.