Tänään tutkimme IPv6-protokollaa. CCNA-kurssin edellinen versio ei vaatinut yksityiskohtaista perehtymistä tähän protokollaan, mutta kolmannessa versiossa 200-125 kokeen läpäisemiseksi vaaditaan sen syvällinen tutkiminen. IPv6-protokolla kehitettiin kauan sitten, mutta pitkään aikaan sitä ei käytetty laajalti. Se on erittäin tärkeä Internetin tulevan kehityksen kannalta, sillä sen tarkoituksena on poistaa kaikkialla esiintyvän IPv4-protokollan puutteet.
Koska IPv6-protokolla on melko laaja aihe, olen jakanut sen kahteen opetusvideoon: Päivä 24 ja Päivä 25. Ensimmäisenä päivänä keskitymme peruskäsitteisiin ja toisena tarkastelemme IPv6 IP-osoitteiden määrittämistä Ciscolle. laitteet. Tänään käsittelemme tuttuun tapaan kolmea aihetta: IPv6:n tarvetta, IPv6-osoitteiden muotoa ja IPv6-osoitteiden tyyppejä.
Toistaiseksi tunneillamme olemme käyttäneet v4 IP-osoitteita, ja olet tottunut siihen, että ne näyttävät melko yksinkertaisilta. Kun näit tällä dialla näkyvän osoitteen, ymmärsit erittäin hyvin, mistä oli kyse.
V6-IP-osoitteet näyttävät kuitenkin hyvin erilaisilta. Jos et ole perehtynyt osoitteiden luomiseen tässä Internet-protokollan versiossa, hämmästyt ensin, että tämäntyyppiset IP-osoitteet vievät paljon tilaa. Protokollan neljännessä versiossa meillä oli vain 4 desimaalilukua, ja kaikki oli yksinkertaista niiden kanssa, mutta kuvittele, että sinun on kerrottava tietylle herra X:lle hänen uusi IP-osoite, kuten 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e. :0370: 7334.
Mutta älä huoli – olemme paljon paremmassa asemassa tämän video-opetusohjelman lopussa. Katsotaanpa ensin, miksi IPv6:n käyttö syntyi.
Nykyään useimmat ihmiset käyttävät IPv4:ää ja ovat siihen melko tyytyväisiä. Miksi sinun piti päivittää uuteen versioon? Ensinnäkin version 4 IP-osoitteet ovat 32 bittiä pitkiä. Näin voit luoda Internetiin noin 4 miljardia osoitetta, eli IP-osoitteiden tarkka määrä on 232. IPv4:n luomisen aikaan kehittäjät uskoivat, että tämä määrä osoitteita oli enemmän kuin tarpeeksi. Jos muistat, tämän version osoitteet on jaettu 5 luokkaan: aktiiviset luokat A, B, C ja varaluokat D (monilähetys) ja E (tutkimus). Näin ollen, vaikka toimivien IP-osoitteiden määrä oli vain 75 % 4 miljardista, protokollan luojat olivat varmoja, että ne riittäisivät koko ihmiskunnalle. Internetin nopean kehityksen myötä ilmaisista IP-osoitteista alkoi kuitenkin tuntua pulaa joka vuosi, ja jos ei olisi käytetty NAT-tekniikkaa, ilmaiset IPv4-osoitteet olisivat loppuneet jo kauan sitten. Itse asiassa NATista on tullut tämän Internet-protokollan pelastaja. Tästä syystä Internet-protokollasta oli tarpeen luoda uusi versio, josta puuttui neljännen version puutteet. Saatat kysyä, miksi hyppäsit suoraan versiosta 4 versioon 5. Tämä johtuu siitä, että versio 1,2, kuten versiot 3, XNUMX ja XNUMX, olivat kokeellisia.
Joten v6-IP-osoitteilla on 128-bittinen osoiteavaruus. Kuinka monta kertaa luulet mahdollisten IP-osoitteiden määrän lisääntyneen? Todennäköisesti sanot: "4 kertaa!". Mutta se ei ole, koska 234 on jo 4 kertaa suurempi kuin 232. Joten 2128 on uskomattoman suuri – se on yhtä kuin 340282366920938463463374607431768211456. Tämä on IPv6:n kautta käytettävissä olevien IP-osoitteiden määrä. Tämä tarkoittaa, että voit määrittää IP-osoitteen mille tahansa: autollesi, puhelimelle, rannekellolle. Nykyaikaisella ihmisellä voi olla kannettava tietokone, useita älypuhelimia, älykelloja, älykäs koti - Internetiin kytketty televisio, Internetiin kytketty pesukone, koko talo Internetiin kytkettynä. Tämä määrä osoitteita mahdollistaa "esineiden Internetin" käsitteen, jota Cisco tukee. Tämä tarkoittaa, että kaikki asiat elämässäsi ovat yhteydessä Internetiin ja ne kaikki tarvitsevat oman IP-osoitteensa. IPv6:lla se on mahdollista! Jokainen maan päällä oleva ihminen voi käyttää miljoonia tämän version osoitteita laitteissaan, ja silti ilmaisia osoitteita tulee olemaan liikaa. Emme voi ennustaa teknologian kehitystä, mutta voimme toivoa, että ihmiskunta ei tule siihen aikaan, jolloin maapallolla on enää yksi tietokone. Voidaan olettaa, että IPv1 on olemassa pitkään, pitkään. Katsotaanpa, mikä on kuudennen version IP-osoitemuoto.
Nämä osoitteet näytetään 8 heksadesimaalilukuryhmänä. Tämä tarkoittaa, että osoitteen jokainen merkki on 4 bittiä pitkä, joten jokainen neljän merkin ryhmä on 4 bittiä pitkä ja koko osoite 16 bittiä pitkä. Jokainen 128 merkin ryhmä on erotettu seuraavasta ryhmästä kaksoispisteellä, toisin kuin IPv4-osoitteissa, joissa ryhmät erotettiin pisteillä, koska piste on numeroiden desimaaliesitys. Koska tällaista osoitetta ei ole helppo muistaa, sen lyhentämiseen on useita sääntöjä. Ensimmäinen sääntö sanoo, että kaikkien nollien ryhmät voidaan korvata kaksoispisteillä. Samanlainen toimenpide voidaan tehdä jokaiselle IP-osoitteelle vain 4 kerran. Katsotaan mitä se tarkoittaa.
Kuten näet, annetussa osoiteesimerkissä on kolme neljän nollan ryhmää. Näitä 4:0000:0000 ryhmiä erottavien kaksoispisteiden kokonaismäärä on 0000. Jos siis käytät kaksoispistettä ::, tämä tarkoittaa, että nollaryhmät sijaitsevat tässä osoitepaikassa. Joten mistä tiedät kuinka monta nollaryhmää tämä kaksoispiste tarkoittaa? Jos katsot osoitteen lyhennettä, voit laskea 2 5 merkin ryhmää. Mutta koska tiedämme, että täydellinen osoite koostuu 4 ryhmästä, kaksoispiste tarkoittaa kolmea 8 nollan ryhmää. Tämä on osoitteen lyhennetyn muodon ensimmäinen sääntö.
Toinen sääntö sanoo, että voit hylätä etunollat kustakin merkkiryhmästä. Esimerkiksi osoitteen pitkän muodon 6. ryhmä näyttää 04FF:ltä ja sen lyhennetty muoto näyttää 4FF:ltä, koska pudotimme johtavan nollan. Näin ollen merkintä 4FF ei tarkoita muuta kuin 04FF.
Näiden sääntöjen avulla voit lyhentää mitä tahansa IP-osoitetta. Tämä osoite ei kuitenkaan näytä todella lyhyeltä edes lyhennyksen jälkeen. Myöhemmin katsomme, mitä voit tehdä asialle. Muista vain nämä 2 sääntöä.
Katsotaanpa, mitä IPv4- ja IPv6-osoiteotsikot ovat.
Tämä Internetistä ottamani kuva selittää erittäin hyvin kahden otsikon välisen eron. Kuten näet, IPv4-osoiteotsikko on paljon monimutkaisempi ja sisältää enemmän tietoa kuin IPv6-otsikko. Jos otsikko on monimutkainen, reititin käyttää enemmän aikaa sen käsittelyyn reitityspäätöksen tekemiseen, joten käytettäessä kuudennen version yksinkertaisempia IP-osoitteita reitittimet toimivat tehokkaammin. Tästä syystä IPv6 on paljon parempi kuin IPv4.
IPv4-otsikon pituus 0–31 bittiä vie 32 bittiä. Lukuun ottamatta viimeistä Options and Padding -riviä, version 4 IP-osoite on 20-tavuinen osoite, mikä tarkoittaa, että sen vähimmäiskoko on 20 tavua. Kuudennen version osoitteen pituudella ei ole vähimmäiskokoa, ja tällaisella osoitteella on kiinteä pituus 40 tavua.
IPv4-otsikossa versio tulee ensin ja sen jälkeen IHL-otsikon pituus. Oletusarvo on 20 tavua, mutta jos otsikkoon on määritetty lisäasetukset, se voi olla pidempi. Wiresharkin avulla voit lukea Version arvon 4 ja IHL:n arvon 5, mikä tarkoittaa viittä 4 tavun (32 bitin) pystysuoraa lohkoa ilman Options-lohkoa.
Palvelutyyppi ilmaisee paketin luonteen - esimerkiksi puhepaketin tai datapaketin, koska puheliikenne on etusijalla muun tyyppiseen liikennemuotoon nähden. Lyhyesti sanottuna tämä kenttä ilmaisee liikenteen prioriteetin. Kokonaispituus on 20 tavun otsikon pituuden summa plus hyötykuorman pituus, joka on siirrettävä data. Jos se on 50 tavua, kokonaispituus on 70 tavua. Tunnistuspakettia käytetään paketin eheyden tarkistamiseen otsikon tarkistussumma-otsikon tarkistussummaparametrilla. Jos paketti on jaettu viiteen osaan, jokaisella on oltava sama tunniste - fragment offset Fragment Offset, jonka arvo voi olla 5-0, kun taas jokaisella paketin fragmentilla on oltava sama offset-arvo. Liput osoittavat, onko fragmenttien siirto sallittua. Jos et halua tietojen pirstoutumista, aseta DF - don't fragment -lippu. Siellä on lippu MF - enemmän fragmenttia. Tämä tarkoittaa, että jos ensimmäinen paketti jaetaan 4 osaan, toisen paketin arvoksi tulee 5, eli ei enää fragmentteja! Tässä tapauksessa ensimmäisen pakkauksen viimeinen fragmentti merkitään numerolla 0, jotta vastaanottava laite voi helposti purkaa pakkauksen, eli käyttää eheyttämistä.
Kiinnitä huomiota tässä diassa käytettyihin väreihin. Kentät, jotka on jätetty pois IPv6-otsikosta, on merkitty punaisella. Sininen väri näyttää parametrit, jotka on siirretty protokollan neljännestä kuudenteen versiosta modifioidussa muodossa. Keltaiset laatikot säilyivät ennallaan molemmissa versioissa. Vihreä väri näyttää kentän, joka ilmestyi ensimmäisen kerran vain IPv6:ssa.
Tunnistus-, Liput-, Fragmenttipoikkeama- ja Otsikon tarkistussumma -kentät on poistettu, koska nykyaikaisissa tiedonsiirto-olosuhteissa ei esiinny pirstoutumista eikä tarkistussumman varmentamista tarvita. Monta vuotta sitten, kun tiedonsiirto oli hidasta, pirstoutuminen oli melko yleistä, mutta nykyään IEEE 802.3 Ethernet, jossa on 1500-tavuinen MTU, on kaikkialla, eikä pirstoutumista enää tapahdu.
TTL eli pakettiaika elää, on lähtölaskenta - kun elinaika saavuttaa nollan, paketti pudotetaan. Itse asiassa tämä on suurin hyppyjen määrä, joka voidaan tehdä tässä verkossa. Protokolla-kenttä osoittaa, mikä protokolla, TCP vai UDP, on käytössä verkossa.
Header Checksum on vanhentunut parametri, joten se on poistettu protokollan uudesta versiosta. Seuraavat ovat 32-bittinen lähdeosoite ja 32-bittinen kohdeosoite. Jos Options-rivillä on tietoja, IHL-arvo muuttuu 5:stä 6:een, mikä osoittaa, että otsikossa on lisäkenttä.
IPv6-otsikko käyttää myös Versio-versiota, ja Traffic Class vastaa IPv4-otsikon Palvelutyyppi-kenttää. Flow Label on samanlainen kuin Traffic Class ja sitä käytetään yksinkertaistamaan homogeenisen pakettivirran reititystä. Hyötykuorman pituus tarkoittaa hyötykuorman pituutta tai otsikon alla olevassa kentässä olevan tietokentän kokoa. Itse otsikon pituus, 40 tavua, on vakio, eikä sitä siksi mainita missään.
Seuraava otsikkokenttä, Seuraava otsikko, osoittaa, minkä tyyppinen otsikko seuraavalla paketilla on. Tämä on erittäin hyödyllinen toiminto, joka määrittää seuraavan siirtoprotokollan tyypin - TCP, UDP jne. ja jolle tulee olemaan suuri kysyntä tulevissa tiedonsiirtotekniikoissa. Vaikka käytät omaa protokollasi, voit selvittää, mikä protokolla on seuraava.
Hyppyraja eli Hop Limit on analoginen IPv4-otsikon TTL:n kanssa, se on mekanismi, joka estää reitityssilmukat. Seuraavat ovat 128-bittinen lähdeosoite ja 128-bittinen kohdeosoite. Koko otsikko on kooltaan 40 tavua. Kuten sanoin, IPv6 on paljon yksinkertaisempi kuin IPv4 ja paljon tehokkaampi reitittimen reitityspäätöksissä.
Harkitse IPv6-osoitteiden tyyppejä. Tiedämme, mikä unicast on - se on suunnattua lähetystä, kun yksi laite on kytketty suoraan toiseen ja molemmat laitteet voivat kommunikoida vain toistensa kanssa. Multicast on yleislähetys ja tarkoittaa, että useat laitteet voivat kommunikoida yhden laitteen kanssa samanaikaisesti, mikä puolestaan voi olla yhteydessä useisiin laitteisiin samanaikaisesti. Tässä mielessä monilähetys on kuin radioasema, jonka signaalit jakautuvat kaikkialle. Jos haluat kuulla tietyn kanavan, sinun on viritettävä radiosi tietylle taajuudelle. Jos muistat RIP-protokollaa koskevan opetusvideon, tiedät, että tämä protokolla käyttää lähetysaluetta 255.255.255.255 päivitysten jakamiseen, johon kaikki aliverkot on yhdistetty. Mutta vain RIP-protokollaa käyttävät laitteet saavat nämä päivitykset.
Toinen lähetystyyppi, jota ei nähty IPv4:ssä, on nimeltään Anycast. Sitä käytetään, kun sinulla on useita laitteita, joilla on sama IP-osoite, ja sen avulla voit lähettää paketteja lähimpään määränpäähän vastaanottajaryhmältä.
Internetin tapauksessa, jossa meillä on CDN-verkot, voimme antaa esimerkin YouTube-palvelusta. Tätä palvelua käyttävät monet ihmiset eri puolilla maailmaa, mutta tämä ei tarkoita, että he kaikki muodostavat yhteyden suoraan yrityksen Kalifornian palvelimeen. YouTube-palvelulla on monia palvelimia ympäri maailmaa, esimerkiksi intialainen YouTube-palvelimeni sijaitsee Singaporessa. Samoin IPv6-protokollassa on sisäänrakennettu mekanismi CDN-lähetyksen toteuttamiseksi maantieteellisesti hajautetulla verkkorakenteella eli Anycastilla.
Kuten näet, täältä puuttuu toinen lähetystyyppi, Broadcast, koska IPv6 ei käytä sitä. Mutta Multicast tässä protokollassa toimii samalla tavalla kuin Broadcast IPv4:ssä, vain tehokkaammalla tavalla.
Protokollan kuudes versio käyttää kolmenlaisia osoitteita: Link Local, Unique Site Local ja Global. Muistamme, että IPv4:ssä yhdellä rajapinnalla on vain yksi IP-osoite. Oletetaan, että meillä on kaksi reititintä kytkettynä toisiinsa, joten jokaisella yhteysrajapinnalla on vain yksi IP-osoite. IPv1:ta käytettäessä jokainen liitäntä saa automaattisesti Link Local IP -osoitteen. Nämä osoitteet alkavat FE6:lla::/64.
Näitä IP-osoitteita käytetään vain paikallisiin yhteyksiin. Windowsin kanssa työskentelevät ihmiset tietävät hyvin samankaltaiset osoitteet, kuten 169.254.X.X – nämä ovat IPv4-protokollan automaattisesti määrittämiä osoitteita.
Jos tietokone kysyy DHCP-palvelimelta IP-osoitetta, mutta jostain syystä ei voi kommunikoida sen kanssa, Microsoft-laitteissa on mekanismi, jonka avulla tietokone voi määrittää itselleen IP-osoitteen. Tässä tapauksessa osoite on suunnilleen tämä: 169.254.1.1. Samanlainen tilanne syntyy, jos meillä on tietokone, kytkin ja reititin. Oletetaan, että reititin ei saanut IP-osoitetta DHCP-palvelimelta ja määritti itselleen automaattisesti saman IP-osoitteen 169.254.1.1. Sen jälkeen se lähettää ARP-lähetyspyynnön verkon yli kytkimen kautta, jossa se kysyy, onko jollain verkkolaitteella tämä osoite. Saatuaan pyynnön tietokone vastaa hänelle: "Kyllä, minulla on täsmälleen sama IP-osoite!", jonka jälkeen reititin määrittää itselleen uuden satunnaisen osoitteen, esimerkiksi 169.254.10.10, ja lähettää jälleen ARP-pyynnön. verkko.
Jos kukaan ei ilmoita, että hänellä on sama osoite, hän säilyttää osoitteen 169.254.10.10 itselleen. Näin ollen paikallisverkon laitteet eivät välttämättä käytä DHCP-palvelinta ollenkaan, koska ne käyttävät IP-osoitteiden automaattista osoittamista itselleen kommunikoidakseen keskenään. Tämä on IP-osoitteen automaattinen määritys, jota olemme nähneet monta kertaa, mutta emme koskaan käyttäneet.
Samoin IPv6:ssa on mekanismi linkkien paikallisten IP-osoitteiden määrittämiseksi alkaen FE80::sta. Vinoviiva 64 tarkoittaa verkko-osoitteiden ja isäntäosoitteiden erottamista. Tässä tapauksessa ensimmäinen 64 tarkoittaa verkkoa ja toinen 64 isäntä.
FE80:: tarkoittaa osoitteita, kuten FE80.0.0.0/, jossa kauttaviivaa seuraa osa isäntäosoitteesta. Nämä osoitteet eivät ole samat laitteellemme ja siihen liitetylle käyttöliittymälle, ja ne määritetään automaattisesti. Tässä tapauksessa isäntäosa käyttää MAC-osoitetta. Kuten tiedät, MAC-osoite on 48-bittinen IP-osoite, joka koostuu kuudesta lohkosta, joissa on 6 heksadesimaalilukua. Microsoft käyttää tällaista järjestelmää, Cisco käyttää kolmea neljän heksadesimaaliluvun lohkoa.
Esimerkissämme käytämme Microsoft-sekvenssiä muodossa 11:22:33:44:55:66. Miten se määrittää laitteen MAC-osoitteen? Tämä isäntäosoitteen numerosarja, joka on MAC-osoite, on jaettu kahteen osaan: vasemmalla on kolme ryhmää 11:22:33, oikealla on kolme ryhmää 44:55:66 ja FF ja FE lisätään niiden väliin. Tämä luo 64-bittisen lohkon isännän IP-osoitteesta.
Kuten tiedät, sekvenssi 11:22:33:44:55:66 on MAC-osoite, joka on yksilöllinen jokaiselle laitteelle. Asettamalla FF:FE MAC-osoitteet kahden numeroryhmän väliin, saamme tälle laitteelle ainutlaatuisen IP-osoitteen. Näin luodaan Local Link -tyyppinen IP-osoite, jota käytetään vain yhteyden muodostamiseen naapureiden välillä ilman erityisiä määrityksiä ja erikoispalvelimia. Tällaista IP-osoitetta voidaan käyttää vain yhdessä verkkosegmentissä, eikä sitä voida käyttää ulkoiseen viestintään tämän segmentin ulkopuolella.
Seuraava osoitetyyppi on Unique Site Local Scope, joka vastaa yksityisiä IPv4-IP-osoitteita, kuten 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 ja 192.168.0.0/16. Syy siihen, miksi sisäisiä yksityisiä ja ulkoisia julkisia IP-osoitteita käytetään, johtuu NAT-tekniikasta, josta puhuimme aiemmilla oppitunneilla. Unique Site Local Scope on tekniikka, joka luo sisäisiä IP-osoitteita. Voit sanoa: "Imran, koska sanoit, että jokaisella laitteella voi olla oma IP-osoite, siksi vaihdoimme IPv6:een", ja olet täysin oikeassa. Mutta jotkut ihmiset haluavat käyttää sisäisten IP-osoitteiden käsitettä turvallisuussyistä. Tässä tapauksessa NAT:ia käytetään palomuurina, eivätkä ulkoiset laitteet voi mielivaltaisesti kommunikoida verkon sisällä olevien laitteiden kanssa, koska niillä on paikalliset IP-osoitteet, joihin ei pääse ulkoisesta Internetistä. NAT aiheuttaa kuitenkin paljon ongelmia VPN-verkkojen, kuten ESP-protokollan, kanssa. IPv4 käytti IPSec-turvallisuutta, mutta IPv6:ssa on sisäänrakennettu suojausmekanismi, joten viestintä sisäisten ja ulkoisten IP-osoitteiden välillä on erittäin helppoa.
Tätä varten IPv6:lla on kaksi erityyppistä osoitetta: kun yksilölliset paikalliset osoitteet vastaavat IPv4:n sisäisiä IP-osoitteita, yleiset osoitteet vastaavat IPv4:n ulkoisia osoitteita. Monet ihmiset eivät halua käyttää yksilöllisiä paikallisosoitteita ollenkaan, toiset eivät tule toimeen ilman niitä, joten tämä on jatkuvan keskustelun aihe. Uskon, että saat paljon enemmän etuja, jos käytät vain ulkoisia IP-osoitteita, ensisijaisesti liikkuvuuden kannalta. Esimerkiksi laitteellani on sama IP-osoite riippumatta siitä, olenko Bangaloressa tai New Yorkissa, joten voin helposti käyttää mitä tahansa laitettani kaikkialla maailmassa.
Kuten sanoin, IPv6:ssa on sisäänrakennettu suojausmekanismi, jonka avulla voit luoda suojatun VPN-tunnelin toimistosi sijaintisi ja laitteidesi välille. Aiemmin tarvitsimme ulkoisen mekanismin tällaisen VPN-tunnelin luomiseen, mutta IPv6:ssa tämä on sisäänrakennettu vakiomekanismi.
Koska olemme keskustelleet tänään tarpeeksi aiheista, keskeytän oppituntimme jatkaakseni keskustelua IP-Internet Protokollan kuudennesta versiosta seuraavassa videossa. Kotitehtäviä varten pyydän sinua tutkimaan hyvin, mikä on heksadesimaalilukujärjestelmä, koska IPv6:n ymmärtämiseksi on erittäin tärkeää ymmärtää binäärilukujärjestelmän muuntaminen heksadesimaalilukujärjestelmäksi ja päinvastoin. Sinun pitäisi esimerkiksi tietää, että 1111=F ja niin edelleen, pyydä Googlea selvittämään se. Seuraavassa opetusvideossa yritän harjoitella kanssasi tällaista muutosta. Suosittelen, että katsot tämän päivän opetusvideon useita kertoja, jotta sinulla ei ole kysymyksiä käsitellyistä aiheista.
Kiitos, että pysyt kanssamme. Pidätkö artikkeleistamme? Haluatko nähdä mielenkiintoisempaa sisältöä? Tue meitä tekemällä tilauksen tai suosittelemalla ystäville, 30 %:n alennus Habr-käyttäjille ainutlaatuisesta lähtötason palvelimien analogista, jonka me keksimme sinulle: (saatavana RAID1:n ja RAID10:n kanssa, jopa 24 ydintä ja jopa 40 Gt DDR4-muistia).
Dell R730xd 2 kertaa halvempi? Vain täällä Alankomaissa! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - alkaen 99 dollaria! Lukea
Lähde: will.com