IPv4 to starszy protokół z 32-bitowymi adresami, a IPv6 jest jego 128-bitowym następcą, zaprojektowanym głównie z powodu wyczerpywania się puli adresów. Oba standardy nie są natywnie kompatybilne, dlatego przez długi czas działają równolegle w modelu Dual Stack. Dla większości użytkowników przejście na IPv6 odbywa się bez widocznych zmian.
IPv4 a IPv6 – najważniejsze różnice
Protokół IP określa, jak urządzenia są identyfikowane i jak pakiety danych trafiają od nadawcy do odbiorcy. IPv4 był wystarczający, gdy z internetu korzystała znacznie mniejsza liczba komputerów. Rozwój smartfonów, telewizorów, urządzeń IoT i usług internetowych sprawił jednak, że jego przestrzeń adresowa osiągnęła swoje granice.
Najważniejsze parametry obu standardów przedstawia tabela:
| Cecha | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| Długość adresu | 32 bity | 128 bitów |
| Format zapisu | Dziesiętny, na przykład 192.168.1.1 | Szesnastkowy, na przykład 2001:db8::1 |
| Liczba adresów | 4 294 967 296 możliwych wartości | 2128, czyli około 3,4 × 1038 adresów |
| Translacja adresów NAT | Często stosowana, aby współdzielić jeden publiczny adres | Zwykle nie jest potrzebna |
| Bezpieczeństwo IPsec | Obsługiwane, ale nie jako obowiązkowy element każdej implementacji | Uwzględnione w założeniach standardu, lecz nie zastępuje konfiguracji zapory i innych zabezpieczeń |
| Fragmentacja pakietów | Może być wykonywana przez nadawcę lub router | Wykonuje ją wyłącznie host źródłowy, a ponowne składanie odbywa się u odbiorcy |
Dlaczego adresy IPv4 się wyczerpały?
Adres IPv4 ma długość 32 bitów, co daje nieco ponad 4,29 miliarda kombinacji. To dużo mniej, niż mogłoby się wydawać, ponieważ część adresów jest zarezerwowana do celów specjalnych, a wiele urządzeń korzysta z więcej niż jednego adresu w różnych sieciach.
Problem pogłębił szybki wzrost liczby komputerów, telefonów, serwerów i urządzeń IoT. Pomocą stał się NAT, czyli translacja adresów sieciowych. Dzięki niej wiele urządzeń w sieci lokalnej może korzystać z jednego publicznego adresu IPv4. NAT ograniczył tempo zużywania adresów, ale nie zwiększył ich liczby. Utrudnia też bezpośrednią komunikację między urządzeniami i komplikuje niektóre usługi, na przykład połączenia przychodzące, gry sieciowe czy konfigurację VPN.
IPv6 rozwiązuje ten problem dzięki adresom 128-bitowym. Ich liczba jest tak duża, że można przydzielać rozbudowane zakresy całym organizacjom i sieciom, bez konieczności oszczędzania każdego publicznego adresu.
Co zmienia IPv6?
IPv6 nie ogranicza się do wydłużenia adresu. Zmieniono także sposób konfiguracji i obsługi ruchu w sieci. Najważniejsze usprawnienia to:
- Automatyczna konfiguracja – mechanizm SLAAC pozwala urządzeniu samodzielnie utworzyć adres na podstawie informacji otrzymanych od routera. DHCPv6 również może być używany, gdy sieć potrzebuje centralnego przydzielania parametrów.
- Brak konieczności stosowania NAT – duża przestrzeń adresowa ułatwia przydzielanie urządzeniom unikalnych adresów. Nie oznacza to jednak, że każde urządzenie powinno być pozostawione bez zapory sieciowej.
- Prostszy nagłówek pakietu – podstawowy nagłówek IPv6 ma stałą długość 40 bajtów, a dodatkowe funkcje są przenoszone do nagłówków rozszerzeń. Może to ułatwiać przetwarzanie pakietów przez routery.
- Obsługa IPsec – IPv6 uwzględnia mechanizmy uwierzytelniania i szyfrowania IPsec. Samo użycie IPv6 nie gwarantuje jednak bezpieczeństwa, ponieważ nadal potrzebne są poprawne reguły zapory, aktualne urządzenia i bezpieczna konfiguracja usług.
Zmienia się także mechanizm wykrywania urządzeń w lokalnej sieci. IPv4 korzysta z ARP, natomiast IPv6 wykorzystuje Neighbor Discovery działające za pośrednictwem ICMPv6. Nie istnieje więc odpowiednik nazywany „ARP6”.
Jak IPv4 i IPv6 działają razem?
IPv4 i IPv6 nie komunikują się ze sobą bezpośrednio. Urządzenie obsługujące wyłącznie IPv4 nie połączy się natywnie z usługą dostępną tylko przez IPv6. W praktyce stosuje się mechanizmy przejściowe, między innymi translację, tunele oraz Dual Stack.
Dual Stack oznacza, że komputer, router lub serwer ma aktywną obsługę obu protokołów. System wybiera IPv6, gdy zarówno sieć, jak i usługa je obsługują. W przeciwnym razie korzysta z IPv4. DNS może zwracać adres IPv4 w rekordzie A oraz adres IPv6 w rekordzie AAAA, a system operacyjny dobiera działającą drogę połączenia.
W domu zwykle nie trzeba ręcznie ustawiać adresu IPv6. Jeśli dostawca internetu i router wspierają ten standard, konfiguracja odbywa się automatycznie. Wyjątkiem mogą być starsze routery, urządzenia sieciowe lub usługi VPN, które nie obsługują IPv6 albo wymagają osobnej konfiguracji.
IPv4 pozostaje używany, ponieważ infrastruktura internetowa nie może zostać przełączona jednocześnie na nowy standard. IPv6 zapewnia większą przestrzeń adresową i prostsze skalowanie sieci, ale przez lata oba protokoły będą współistnieć.
