Протокол tcp/ipv6

Цели создания IPv6

Может возникнуть вопрос, зачем нужен еще один протокол сетевого уровня, если уже есть протокол IPv4, который работает хорошо. Проблема протокола IPv4 заключается в нехватке IP адресов. Длина IP адресов в протоколе IPv4 — 4 байта, то есть максимальное количество адресов IPv4 примерно 4,3 миллиарда. Когда протокол создавался это было большое количество IP адресов, но сейчас, когда интернет стал очень популярной сетью, стало понятно, что 4 миллиарда адресов это не так уж и много.

Для сравнения, население Земли сейчас составляет более, чем 7 миллиардов, при этом многие люди используют не одно устройство, а несколько, это может быть ноутбук, планшет, смартфон, умные часы и многое другое.

Также, необходимо учитывать сервер и сетевое оборудование в инфраструктуре интернет и сетевых сервисов, а такие технологии, как интернет вещей еще больше увеличивают требования к количеству IP адресов.

Количество доступных адресов IPv4 стремительно сокращается, последний крупный блок адресов IPv4 класса А, был выдан в 2011 году, и уже близко то время, когда какая-то компания или человек захотят подключиться к интернет, но не смогут этого сделать, из-за того что им не хватит адреса IPv4.

Было предложено несколько временных решений, проблемы нехватки IP адресов, которые оказались достаточно успешными. Самые популярные это технология трансляции сетевых адресов NAT, эта технология позволяет подключиться к сети интернет используя всего лишь один IP адрес, сеть, состоящую из большого количества устройств с использованием частных или приватных IP адресов.

Также справиться с проблемой нехватки IP адресов помогла технология бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR), которая обеспечила возможность использовать маски переменной длины, и распределять IP адреса блоками разной длины, а не классами A, B и C как было раньше.

Протокол IPv6 создан для долговременного решения проблемы нехватки IP адресов. Для этого длина IP адресов в протоколе IPv6 увеличена до 16 байт, количество IP адресов в протоколе IPv6 — 3,4*1038. Такого количества IP адресов хватит, для того чтобы подключить к интернету все устройства, как сейчас так и в достаточно далеком будущем.

Также при разработке IPv6 постарались упростить протокол, для того чтобы маршрутизаторы могли обрабатывать пакеты  IPv6 быстрее, и обеспечили возможность защиты данных с помощью шифрования.

IPv6 считается новым протоколом, однако работа над ним началась еще в 1990 году, когда впервые задумались о возможной проблеме исчерпания адресов IPv4. Первый вариант стандарта протокола IPv6 был принят в документе RFC 1883 в 1995 году, а действующий стандарт протокола IPv6 документ RFC 2460 был принят в 1998 году. Таким образом протоколу IPv6 уже больше 20 лет, и новым его можем называть только по сравнению с протоколом IPv4.

IP-адреса в IPv6.

IP-адрес в шестой версии имеет более сложную иерархическую структуру, нежели IPv4. Благодаря размеру адреса в 128 бит, для использования доступны 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 адресов. Согласитесь, огромная цифра.
На текущий момент определены 3 формата IPv6-адресов:

1) Стандартный, основной формат IPv6-адреса.
X:X:X:X:X:X:X:X, где каждое число X — это шестнадцатеричное 16-битное число, которое состоит из 4 символов в шестнадцатеричной системе. Пример IPv6 — адреса:21DA:7654:DE12:2F3B:02AA:EF98:FE28:9C5A

2) Сжатый формат IPv6-адреса.
Если в адресе есть несколько групп, содержащие в себе только нулевые биты, то для удобства принят специальный тип сокращения вот такого вида «::». Выглядит это так:
был EF98:3:0:0:0:0:2F3B:7654 стал EF98:3::2F3B:7654
или был FF01:0:0:0:0:0:0:1 стал FF01::1
При этом существует такое ограничение: через два двоеточия можно заменять только одну группу байт.Для наглядного примера пусть будет вот такой адрес: 1:0:0:0:1:0:0:1
Вот так можно: 1::1:0:0:1
И так можно: 1:0:0:0:1::1
А вот так — нельзя: 1::1::1

3) Альтернативный (переходный) формат.
Так как полный переход с IPv4 на IPv6 дело не двух дней, и займет оно весьма длительное время, то для удобство миграции существует 2 варианта переходных адресов — совместимые и отображенные.
Совместимые адреса предусмотрены для узлов сети, которые осуществляют туннелирование трафика из IPv6 в IPv4. Они будут широко применяться по перву на стыках сетей. Совместимые адреса имеют префикс ::/96 и выглядят так:
0:0:0:0:0:0:144.12.10.31 или сжато ::144.12.10.31
То есть из 128 бит адреса — 96 бит (6 октетов) нулей плюс 32 бита — IPv4-адрес.
Второй тип придуман специально для хостов, которые IPv6 не поддерживают. Таких тоже будет немало. Называются они «отображенные». Префикс отображенного IPv6-адреса — ::ffff:0:0/96 и выглядит вот так:
0:0:0:0:0:ffff:88.147.129.15 или сжато ::ffff:88.147.129.15
Здесь из 128 бит адреса первые 80 бит (5 октетов) занимают нули, затем 16 единичных бит, а затем 32 бита занимает IPv4-адрес.

Внедрение протокола TCP/IPv6

Несмотря на долгую историю разработки, которая берет начало в 1992 году, тестирование нового протокола состоялось одномоментно 8 июня 2011 года в Международный день IPv6. Эксперимент прошел удачно и предоставил возможность для выработки рекомендаций по дальнейшему совершенствованию данной технологии, ее массовому внедрению.

Первой компанией, внедрившей в 2008 году стандарт протокола IPv6 на постоянной основе, стал Google. Тестирование проводилось в течение четырех лет, было признано успешным. 6 июня 2012 года состоялся Всемирный запуск IPv6. Сегодня мировые лидеры в производстве сетевого оборудования Cisco и D-Link применяют данный сетевой стандарт в своих маршрутизаторах на базовом уровне. В мобильных сетях стандарта LTE поддержка протокола IPv6 является обязательной. IT-компании Google, Facebook, Microsoft и Yahoo используют IPv6 на своих основных web-ресурсах. Протокол получает все большее распространение в корпоративных сетях и при домашнем использовании.

Согласно исследованиям Google, на начало 2020 года доля IPv6 в общемировом сетевом трафике составляла около 30%. В России данный показатель значительно ниже, он составляет приблизительно 4,5% всего трафика. В то же время все большее количество отечественных регистраторов доменов и хостинг-провайдеров переводят свои DNS-серверы на протокол IPv6.

Чем же плох NAT?

Есть мнение, что новый протокол не нужен, а можно жить с NAT и дальше.

Чем же он плох? Да всем. Пока мы устанавливаем соединения изнутри сети, все не так уж и плохо. Но тоже не особо хорошо, поскольку машин существенно больше, чем реальных адресов, а для защиты от атак на отказ в обслуживании многие сервера ставят ограничение на число соединений с одного адреса. Можно получить самый настоящий бан на гугле.

А вот с соединениями из Интернета в нашу сеть проблем куда больше. Многие протоколы, в том числе SIP (для голоса поверх IP), FTP, да те же p2p-сети через NAT в его чистом виде работать не могут. Приходится строить костыли, либо встроенные в протокол (как у Skype и BitTorrent), либо на стороне маршрутизатора.
Кроме этого, в больших сетях NAT становится очень ресурсоемкой операцией. На десятимегабитном канале какой-нибудь DIR-300 вполне справляется, чтобы NAT’ить 100 мегабит, уже нужно достаточно мощное железо.

Что NAT повышает безопасность — это тоже миф. Закрыть лишние входящие соединения с тем же успехом можно и межсетевым экраном.

Формат заголовка IPv6

Давайте рассмотрим формат заголовка протокола IPv6. Основное изменение это более длинные адреса отправителя и получателя, каждая из которых занимают по 16 байт.

• Первое поле в заголовке протокола IPv6 также, как и в заголовке протокола IPv4, это номер версии 4 для IPv4 и 6 для IPv6.
• Затем идет поле класс трафика, оно необходимо для реализации качества обслуживания. Самый простой вариант, разбиение трафика на два класса, обычный и важный. Маршрутизаторы, которые поддерживают обеспечение качества обслуживания, передают важный трафик быстрее используя специальную выделенную очередь, также возможны и другие варианты использования классов трафиков.
• Следующее поле в заголовке IPv6 это метка потока, это поле используется для того чтобы объединить преимущества сетей коммутации пакетов с сетями с коммутацией каналов. У набора пакетов, которые передаются от одного отправителя к одному получателю, и требует определенного типа обслуживания, устанавливается одна и та же метка. Маршрутизаторы, которые поддерживают работу в таком режиме, обрабатывают пакет на основе метки, что гораздо быстрее.
• Следующее поле это длина полезной нагрузки, в отличии от протокола IPv4, где в подобном поле указывается общая длина пакета, здесь указывается только размер данных без размера заголовка.
• Затем идет поле следующий заголовок, которое необходимо, если используются дополнительные заголовки, в этом поле указывается тип первого дополнительного заголовка.
• В IPv6 поле время жизни пакета переименовали в максимальное число транзитных участков, потому что на практике вместо времени жизни, даже в протоколе IPv4, указывается максимальное количество маршрутизаторов через которое может пройти пакет, перед тем как он будет отброшен.

По сравнению с заголовком протокола IPv4 в протоколе IPv6 нет полей, которые отвечают за фрагментацию, и за контрольную сумму. Расчет контрольной суммы создает большую нагрузку на маршрутизаторы, однако эта операция часто является излишней, так как контрольная сумма рассчитывается на канальном уровне, и на сетевом уровне. Поэтому от расчета контрольных сумм в протоколе IPv6, было решено отказаться.

Также было принято решение отказаться от фрагментации, потому что она так же как и расчет контрольной суммы, создает большую нагрузку на маршрутизаторы. На практике во многих сетях сейчас используется один и тот же размер пакета, соответствующий размеру кадра Ethernet 1500 байт, поэтому фрагментация часто являются ненужной. Если все же где-то по пути пакета встретиться сеть с меньшим максимальным размером пакета, то вместо фрагментации необходимо использовать технологию Path MTU Discovery.

Также как и заголовок протокола IPv4,  заголовок протокола IPv6 состоит из двух частей обязательный и необязательной. В необязательные части может быть несколько дополнительных заголовков.

Дополнительные заголовки IPv6

В IPv6 могут быть дополнительные заголовки следующих типов:

1. Заголовок параметры маршрутизации —  содержит данные, которые необходимы маршрутизаторам для того, чтобы корректно обрабатывать пакеты.
2. Заголовок параметры получателя —  содержит данные, которые необходимы для обработки пакета на стороне получателя.
3. Дополнительный заголовок маршрутизация — содержит список маршрутизаторов, через который пакет должен обязательно пройти.

В протоколе IPv6 фрагментация преимущественно не используется, вместо неё используется технология Path MTU Discovery, но как вариант все-таки маршрутизаторы могут фрагментировать пакеты, для этого используется не обязательная часть заголовка.

Важным добавлением в протокол IPv6 является механизм защиты данных, которых не было в IPv4 это аутентификация и шифрование. Обе технологии не являются частью протокола IPv6, а описаны в отдельных документах. RFC 2402 IP Authentication Header используется для аутентификации, а документ RFC 2406 описывает технологию шифрования IP Encapsulation Security Payload, сейчас активными являются обновленные версии этих документов.

Используйте ключ реестра для настройки IPv6

Важно!

Точно следуйте всем указаниям из этого раздела. Внесение неправильных изменений в реестр может привести к возникновению серьезных проблем. Прежде чем приступить к изменениям, создайте резервную копию реестра для восстановления на случай возникновения проблем.

Функции IPv6 можно настроить, изменяя следующий ключ реестра:

Расположение:Имя: DisabledComponentsТип: REG_DWORDЗначение Min: 0x00 (значение по умолчанию)Максимальное значение: 0xFF (отключенО IPv6)

Примечание

• Администраторы должны создать файл .admx, чтобы выставить параметры реестра ниже таблицы в параметре групповой политики.
• Чтобы эти изменения вступили в силу, необходимо перезапустить компьютер.
• Значения, помимо 0 или 32, вызывают сбой службы маршрутного и удаленного доступа после вступления этого изменения в силу.

По умолчанию протокол туннеля 6to4 включен в Windows, когда интерфейсу назначен общедоступный адрес IPv4 (общедоступный адрес IPv4 означает любой адрес IPv4, который не находится в диапазонах 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 или 192.16.0.0/16). 6to4 автоматически назначает IPv6-адрес интерфейсу тоннелей 6to4 для каждого адреса, а 6to4 динамически регистрирует эти адреса IPv6 на назначенном DNS-сервере. Если такое поведение не требуется, рекомендуется отключить интерфейсы тоннеля IPv6 для затронутых хостов.

Вы также можете следовать этим шагам, чтобы изменить ключ реестра:

1. Откройте окно командной команды администрирования.

2. Выполните следующую команду:

   Примечание

   Замените <value> соответствующее значение.

Что такое IPv6?

IPv6 — это аббревиатура от Internet Protocol version 6 (Интернет Протокол версии 6) и данный протокол является новой версией интернет протокола (IP), созданной с целью решения проблем, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в интернете, одна из которых – это использование длины адреса 128 бит вместо 32. Одним из самых главных недостатков интернет протокола IPv4 является относительно небольшое количество выдаваемых адресов около 4,23 миллиарда адресов, так как это число уже не кажется столь большим в сравнении с количеством задействованных устройств подключенных к сети интернет. По сей день использование IPv4 проходит штатно, поскольку используются различные технологии экономии использования сетевых адресов, в частности технология NAT (NetworkAddressTranslation, преобразование сетевых адресов), но уже всем понятно, что дни эксплуатации IPv4 подходят к концу, поскольку в ближайшем будущем предусматривается наделять возможностью доступа к интернету всех бытовых приборов (холодильников, СВЧ-печей), для осуществления управления данными приборами удаленно, посредством сети с любой точки Земли.

В сложившейся ситуации переход на новый формат сетевого адреса становится крайне остро. Хотя многие специалисты предвидели проблему нехватки сетевых адресов еще в начале 1990 года, в то же время начала работать группа проектирования Интернета IETF над новой версией сетевого протокола — IPv6.

Основные решаемые задачи:

• Возможность доступа к глобальной сети миллиардов хостов даже при нерациональном использовании адресного пространства.
• Сокращение размера таблиц маршрутизации
• Упрощение протокола для ускорения обработки пакетов маршрутизации
• Повышение уровня безопасности протокола
• Упрощение работы многоадресных рассылок с помощью указания областей рассылки.
• Перспективы дальнейшего развития протокола в будущем
• Организация совместимости старого и нового протокола

Протокол IPv6 разработан в конце 1992 года.

В наше время протокол IPv6 активно используется во множестве сетей по всему миру, но пока ещё не получил столь широкого распространения в Интернете, как IPv4.

Интернет протокол IPv6 хорошо справляется с основными поставленными задачами. Ему присущи достоинства интернет протокола IP и он же лишен некоторых недостатков, к тому же обладает некоторыми новыми возможностями. В общем случае протокол IPv6 несовместим с протоколом IPv4, но зато совместим со всеми остальными протоколами Интернета, включая TCP, UDP, ICMP, OSPF, DNS для чего иногда требуются небольшие изменения.

Список провайдеров, предоставляющих IPv6

* — абонентам выдаются адреса из Provider Independent /48, что не разрешено правилами RIPE NCC (или иной подсети аналогичного размера, помечено знаком ‘?’) – это заставляет провайдера ограничивать размер подсети на абонента , что также противоречит рекомендациям RIPE и RFC.

Перед подключением к какому-либо из этих провайдеров, обязательно уточните у техподдержки, действительно ли IPv6 доступен в вашем городе/районе. При выявлении расхождений с опубликованной здесь информацией, прошу об этом сообщить, она будет исправлена.

Что такое IPv6

IPv6 – это последняя на сегодняшний день версия IP-протокола, которая должна решить проблему нехватки интернет-адресов. В нее был внесен ряд полезных изменений. Эта технология была разработана IETF, открытым сообществом ученых, инженеров и провайдеров. Планируется, что IPv6 и IPv4 будут использоваться параллельно. При этом использование протокола версии интернета tcp IPv6 будет постепенно расширяться. Отказаться от IPv4 на данный момент невозможно, так как существует большая доля оборудования, не поддерживающая новый стандарт.

При совместной работе этих протоколов в одной сети пакеты IPv6 поколения передаются внутри пакетов 4-го поколения, а при приеме распаковываются.

IPv6, причины его внедрения и перспективы

IPv6 — новая версия широко известного протокола IP (называемого также IPv4). Запуск в эксплуатацию ознаменовался событием World IPv6 Launch, которое произошло 6 июня 2012 года после многочисленных тестов и доработок. Причиной такого шага явилось распределение IANA последних блоков IPv4-адресов между региональными регистраторами. По замыслу создателей, должен произойти плавный переход от IPv4 к IPv6, и постепенная нужда в IPv4 сойдет на нет с использованием метода двойного стека. Динамика видна на рисунке 2, представленном Geoff Huston.

Рисунок 2. Динамика сосуществования IPv4 и IPv6. Источник.

Все хорошо, но только на картинке. Этот проект, как и мультиплексирование средствами NAT, оказался провальным. По сути, будущее наступило, а многие оказались к этому не готовы.

Как настроить SSH для работы только с IPv6

Настройка SSH сервера выполняется в файле /etc/ssh/sshd_config, подробности смотрите в разделе «SSH (ч.2): Настройка сервера OpenSSH».

В системе может быть несколько сетевых интерфейсов с несколькими IP адресами, по умолчанию sshd прослушивает их все, в том числе IPv6 адреса:

ListenAddress 0.0.0.0
ListenAddress ::

Если убрать запись ListenAddress 0.0.0.0, то будут прослушиваться только IPv6.

Директивой ListenAddress вы также можете указать конкретный IP, который будет прослушиваться в ожидании подключений. А опцией AddressFamily вы можете выбрать для прослушивания все адреса, только IPv4 или только IPv6:

AddressFamily any

Варианты:

• any (по умолчанию — любые адреса),
• inet (использовать только IPv4),
• inet6 (использовать только IPv6),

Настройка на роутере

Если для доступа к интернету используется роутер, то на нем нужно настроить IPv6-протокол. Для этого заходим в административную панель маршрутизатора, открываем любой имеющийся браузер, вводим адрес роутера (192.168.0.1 или 192.168.1.1), логин и пароль (admin в оба поля). Всю нужную информацию можно найти на задней стенке устройства.

Дальнейший порядок действий зависит от модели маршрутизатора. Чтобы выполнить настройку ipv6 на роутере TP-Link WR841N:

• в левом меню выбираем строку «IPv6» и потом подменю «IPv6 WAN»;
• ставим галочку в строке «Включить IPv6», если она там не стоит;
• выбираем тот тип подключения, который использует провайдер, он может быть динамический, статический или PPPoEv6;
• если в предыдущем пункте было выбрано динамическое подключение, то больше делать ничего не нужно, если статическое, то вводим адрес, длину префикса, шлюз и DNS сервер (эти данные должен дать интернет провайдер), если был выбран PPPoEv6, то нужно ввести логин и пароль, которые предоставил поставщик интернет услуг;

Проверить соединение можно, зайдя на главную вкладку административной панели роутера или кликнув по пункту меню «Состояние».