Šiandien mes išnagrinėsime IPv6 protokolą. Ankstesnėje CCNA kurso versijoje nereikėjo išsamiai susipažinti su šiuo protokolu, tačiau trečiojoje 200-125 versijoje, norint išlaikyti egzaminą, reikalingas išsamus jo tyrimas. IPv6 protokolas buvo sukurtas gana seniai, tačiau ilgą laiką jis nebuvo plačiai naudojamas. Tai labai svarbu tolesnei interneto plėtrai, nes siekiama pašalinti visur esančio IPv4 protokolo trūkumus.
Kadangi IPv6 protokolas yra gana plati tema, suskirstiau ją į dvi vaizdo pamokas: 24 dieną ir 25 dieną. Pirmąją dieną skirsime pagrindinėms sąvokoms, o antrąją – IP adresų nustatymą naudojant IPv6 protokolas Cisco įrenginiams. Šiandien, kaip įprasta, aptarsime tris temas: IPv6 poreikį, IPv6 adresų formatą ir IPv6 adresų tipus.
Iki šiol pamokose IP adresus naudojome naudodami v4 protokolą, ir jūs įpratote, kad jie atrodo gana paprasti. Kai pamatėte šioje skaidrėje rodomą adresą, puikiai supratote, apie ką mes kalbame.
Tačiau v6 IP adresai atrodo labai skirtingai. Jei nesate susipažinę su tuo, kaip šioje interneto protokolo versijoje sukuriami IP adresai, pirmas dalykas, kuris gali jus nustebinti, yra tai, kad tokio tipo IP adresai užima daug vietos. Ketvirtoje protokolo versijoje turėjome tik 4 dešimtainius skaičius ir su jais viskas buvo paprasta, bet įsivaizduokite, kad reikia pasakyti tam tikram ponui X jo naują IP adresą, pvz., 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e: 0370: 7334.
Tačiau nesijaudinkite – šio vaizdo įrašo vadovėlio pabaigoje būsime daug geresnėje padėtyje. Pirmiausia pažiūrėkime, kodėl reikėjo naudoti IPv6.
Šiandien dauguma žmonių naudoja IPv4 ir yra juo patenkinti. Kodėl reikėjo pereiti prie naujos versijos? Pirma, 4 versijos IP adresai yra 32 bitų ilgio. Tai leidžia sukurti maždaug 4 milijardus adresų internete, tai yra tikslus IP adresų skaičius yra 232. Kuriant IPv4 kūrėjai manė, kad tokio adresų skaičiaus yra daugiau nei pakankamai. Jei pamenate, šios versijos adresai yra suskirstyti į 5 klases: aktyviąsias A, B, C ir atsargines D (daugiatransliavimas) ir E (tyrimas). Taigi, nors veikiančių IP adresų skaičius siekė tik 75% iš 4 milijardų, protokolo kūrėjai buvo įsitikinę, kad jų užteks visai žmonijai. Tačiau sparčiai vystantis internetui kasmet ėmė jausti nemokamų IP adresų stygius, o jei ne NAT technologija, nemokami IPv4 adresai jau seniai būtų pasibaigę. Tiesą sakant, NAT tapo šio interneto protokolo gelbėtoju. Štai kodėl reikėjo sukurti naują interneto protokolo versiją, kurioje nebūtų 4-osios versijos trūkumų. Galite paklausti, kodėl jie perėjo tiesiai iš ketvirtosios versijos į šeštąją. Taip yra dėl to, kad 5 versija, kaip ir 1,2, 3 ir XNUMX versijos, buvo eksperimentinė.
Taigi, v6 IP adresai turi 128 bitų adresų erdvę. Kaip manote, kiek kartų išaugo galimų IP adresų skaičius? Tikriausiai pasakysite: „4 kartus! Bet tai netiesa, nes 234 jau yra 4 kartus didesnis nei 232. Taigi 2128 reikšmė yra neįtikėtinai didelė – ji lygi 340282366920938463463374607431768211456. Tai yra IP adresų skaičius pagal IPv6 protokolą. Tai reiškia, kad galite priskirti IP adresą bet kam, ko norite: savo automobiliui, telefonui, laikrodžiui. Šiuolaikinis žmogus gali turėti nešiojamąjį kompiuterį, kelis išmaniuosius telefonus, išmanųjį laikrodį, išmaniuosius namus – prie interneto prijungtą televizorių, prie interneto prijungtą skalbimo mašiną, prie interneto prijungtą visą namą. Šis adresų skaičius leidžia įgyvendinti „daiktų interneto“ koncepciją, kurią palaiko „Cisco“. Tai reiškia, kad visi jūsų gyvenimo dalykai yra prijungti prie interneto ir jiems visiems reikia savo IP adreso. Su IPv6 tai įmanoma! Kiekvienas žmogus Žemėje savo įrenginiams galėtų naudoti milijonus šios versijos adresų, o laisvų vis tiek būtų per daug. Negalime numatyti, kaip vystysis technologijos, tačiau galime tikėtis, kad žmonija neateis to laiko, kai Žemėje liks tik 1 kompiuteris. Galime manyti, kad IPv6 veiks ilgai, ilgai. Pažiūrėkime, kas yra XNUMX versijos IP adreso formatas.
Šie adresai rodomi kaip 8 šešioliktainių skaičių grupės. Tai reiškia, kad kiekvienas adreso simbolis yra 4 bitų ilgio, taigi kiekviena 4 tokių simbolių grupė yra 16 bitų, o visas adresas yra 128 bitų ilgio. Kiekviena 4 simbolių grupė nuo kitos grupės yra atskirta dvitaškiu, skirtingai nei IPv4 adresai, kur grupės buvo atskirtos taškais, nes taškas yra skaičių dešimtainė forma. Kadangi tokį adresą nėra lengva įsiminti, yra keletas taisyklių, kaip jį sutrumpinti. Pirmoji taisyklė teigia, kad grupės, susidedančios iš visų nulių, gali būti pakeistos dvigubais dvitaškiais. Panašią operaciją su kiekvienu IP adresu galima atlikti tik 1 kartą. Pažiūrėkime, ką tai reiškia.
Kaip matote, pateiktame adreso pavyzdyje yra trys 4 nulių grupės. Bendras dvitaškių, skiriančių šias grupes 0000:0000:0000, skaičius yra 2. Taigi, jei naudosite dvigubą dvitaškį ::, tai reikš, kad šioje adreso vietoje yra nulių grupės. Kaip žinoti, kiek nulių grupių sudaro šis dvigubas dvitaškis? Jei pažvelgsite į sutrumpintą adreso rašymo formą, galite suskaičiuoti 5 grupes po 4 simbolius. Bet kadangi žinome, kad visas adresas susideda iš 8 grupių, tai dvigubas dvitaškis reiškia 3 grupes po 4 nulius. Tai pirmoji sutrumpintos adreso formos taisyklė.
Antroji taisyklė teigia, kad kiekvienoje simbolių grupėje galite atmesti priešakinius nulius. Pavyzdžiui, visos adreso formos 6 grupė atrodo kaip 04FF, bet jos trumpoji forma atrodytų kaip 4FF, nes numetėme pirmaujantį nulį. Taigi įrašas 4FF reiškia ne ką kita, kaip 04FF.
Naudodami šias taisykles galite sutrumpinti bet kurį IP adresą. Tačiau net ir sutrumpėjus šis adresas neatrodo tikrai trumpas. Pažiūrėsime, ką galite padaryti dėl to vėliau, bet kol kas atsiminkite šias 2 taisykles.
Pažiūrėkime, kas yra IPv4 ir IPv6 versijų adresų antraštės.
Ši nuotrauka, kurią paėmiau iš interneto, labai gerai paaiškina skirtumą tarp dviejų pavadinimų. Kaip matote, IPv4 adreso antraštė yra daug sudėtingesnė ir joje yra daugiau informacijos nei IPv6 antraštė. Jei antraštė yra sudėtinga, maršrutizatorius praleidžia daugiau laiko ją apdoroti, kad priimtų sprendimą dėl maršruto, todėl naudojant paprastesnius 6 versijos IP adresus, maršrutizatoriai veikia efektyviau. Štai kodėl IPv4 yra daug geresnis nei IPvXNUMX.
IPv4 antraštės ilgis nuo 0 iki 31 bito užima 32 bitus. Be paskutinės parinkčių ir užpildymo eilutės, 4 versijos IP adresas yra 20 baitų adresas, o tai reiškia, kad jo mažiausias dydis yra 20 baitų. Šeštosios versijos adreso ilgis neturi minimalaus dydžio, o toks adresas turi fiksuotą 40 baitų ilgį.
IPv4 antraštė pirmiausia pateikiama su versija, tada THL antraštės ilgiu. Pagal numatytuosius nustatymus tai yra 20 baitų, bet jei antraštėje nurodyta papildoma parinkčių informacija, ji gali būti ilgesnė. Jei naudojate „Wireshark“, galite nuskaityti 4 versijos reikšmę ir 5 IHL reikšmę, o tai reiškia penkis vertikalius blokus po 4 baitus (32 bitus), neįskaitant parinkčių bloko.
Paslaugos tipas nurodo paketo pobūdį – pavyzdžiui, balso paketą arba duomenų paketą, nes balso srautas turi pirmenybę prieš kitų tipų srautą. Trumpai tariant, šis laukas nurodo srauto prioritetą. Bendras ilgis Bendras ilgis yra 20 baitų antraštės ilgio ir naudingosios apkrovos, kuri yra perduodami duomenys, ilgio suma. Jei jis yra 50 baitų, bendras ilgis bus 70 baitų. Paketo identifikavimas naudojamas paketo vientisumui patikrinti naudojant antraštės kontrolinės sumos parametrą. Jei paketas yra suskaidytas į 5 dalis, kiekviena iš jų turi turėti tą patį identifikatorių – Fragment Offset, kurio reikšmė gali būti nuo 0 iki 4, o kiekvienas paketo fragmentas turi turėti tą pačią poslinkio reikšmę. Vėliavos rodo, ar leidžiamas fragmentų poslinkis. Jei nenorite, kad įvyktų duomenų suskaidymas, nustatykite vėliavėlę DF – neskaidyti. Yra vėliavėlė MF – daugiau fragmento. Tai reiškia, kad jei pirmasis paketas yra suskaidytas į 5 dalis, antrasis paketas bus nustatytas į 0, tai reiškia, kad daugiau nebus fragmentų! Tokiu atveju paskutinis pirmojo paketo fragmentas bus pažymėtas 4, kad priimantis įrenginys galėtų lengvai išardyti paketą, tai yra taikyti defragmentavimą.
Atkreipkite dėmesį į šioje skaidrėje naudojamas spalvas. Raudonai pažymėti laukai nurodo laukus, kurie buvo neįtraukti į IPv6 antraštę. Mėlyna spalva rodo parametrus, kurie modifikuota forma buvo perkelti iš ketvirtosios į šeštąją protokolo versiją. Abiejose versijose geltoni laukai lieka nepakitę. Žalia rodo lauką, kuris pirmą kartą pasirodė tik naudojant IPv6.
Identifikavimo, vėliavėlių, fragmentų poslinkio ir antraštės kontrolinės sumos laukai buvo neįtraukti dėl to, kad šiuolaikinėmis duomenų perdavimo sąlygomis nevyksta suskaidymas ir nereikia tikrinti kontrolinės sumos. Prieš daugelį metų, kai duomenų perdavimas buvo lėtas, fragmentacija buvo gana įprasta, tačiau šiandien plačiai naudojamas IEEE 802.3 Ethernet su 1500 baitų MTU, o fragmentacijos nebelieka.
TTL arba paketo naudojimo laikas yra atgalinės atskaitos skaitiklis – kai gyvavimo laikas pasiekia 0, paketas atmetamas. Tiesą sakant, tai yra didžiausias apynių skaičius, kurį galima atlikti tam tikrame tinkle. Lauke Protokolas rodomas tinkle naudojamas protokolas, TCP ar UDP.
Antraštės kontrolinė suma yra pasenęs parametras, todėl jis neįtrauktas į naują protokolo versiją. Toliau pateikiami 32 bitų šaltinio adreso ir 32 bitų paskirties adreso laukai. Jei turime šiek tiek informacijos eilutėje Parinktys, tada IHL reikšmė pasikeičia nuo 5 iki 6, o tai rodo, kad antraštėje yra papildomas laukas.
IPv6 antraštėje taip pat naudojama versija Versija, o srauto klasė atitinka IPv4 antraštės lauką Service Type. Srauto etiketė yra panaši į srauto klasę ir padeda supaprastinti vienodo paketų srauto maršrutą. Naudingojo krovinio ilgis nurodo naudingojo krovinio ilgį arba duomenų lauko, esančio lauke po antrašte, dydį. Pačios antraštės ilgis, 40 baitų, yra pastovus, todėl niekur neminimas.
Kitas antraštės laukas Next Header nurodo, kokio tipo antraštė bus kitame pakete. Tai labai naudinga funkcija, nurodanti kito transportavimo protokolo tipą – TCP, UDP ir kt., ir kuri bus labai populiari tolesnėse duomenų perdavimo technologijose. Net jei naudosite savo protokolą, galėsite sužinoti, kuris protokolas bus kitas.
Šuolių limitas, arba Hop Limit, yra analogiškas TTL IPv4 antraštėje ir yra mechanizmas, neleidžiantis nukreipti kilpų. Toliau pateikiami 128 bitų šaltinio adreso ir 128 bitų paskirties adreso laukai. Visa antraštė yra 40 baitų dydžio. Kaip jau sakiau, IPv6 yra daug paprastesnis nei IPv4 ir daug efektyvesnis maršruto parinkimo sprendimams.
Pažvelkime į IPv6 adresų tipus. Mes žinome, kas yra unicast – tai kryptingas perdavimas, kai vienas įrenginys yra tiesiogiai prijungtas prie kito ir abu įrenginiai gali bendrauti tik vienas su kitu. Multicast yra transliacijos perdavimas ir reiškia, kad keli įrenginiai vienu metu gali susisiekti su vienu įrenginiu, kuris savo ruožtu gali vienu metu susisiekti su keliais įrenginiais. Šia prasme multicast yra panašus į radijo stotį, kurios signalai paskirstomi visur. Jei norite klausytis konkretaus kanalo, turite nustatyti savo radiją tam tikru dažniu. Jei prisimenate vaizdo įrašą apie RIP protokolą, žinote, kad šis protokolas naudoja transliavimo domeną 255.255.255.255, prie kurio visi potinkliai yra prijungti naujinimams siųsti. Tačiau šiuos naujinimus gaus tik tie įrenginiai, kurie naudoja RIP protokolą.
Kitas transliavimo tipas, kurio nebuvo IPv4, vadinamas Anycast. Jis naudojamas, kai turite daug įrenginių su tuo pačiu IP adresu ir leidžia siųsti paketus artimiausiam gavėjų grupėje.
Interneto atveju, kur turime CDN tinklus, galime pateikti „YouTube“ paslaugos pavyzdį. Šia paslauga naudojasi daug žmonių įvairiose pasaulio vietose, tačiau tai nereiškia, kad jie visi jungiasi tiesiogiai prie įmonės serverio Kalifornijoje. „YouTube“ paslauga turi daug serverių visame pasaulyje, pavyzdžiui, mano Indijos „YouTube“ serveris yra Singapūre. Panašiai IPv6 protokole yra įmontuotas CDN perdavimo mechanizmas naudojant geografiškai paskirstytą tinklo struktūrą, tai yra, jis naudoja Anycast.
Kaip pastebėjote, čia trūksta kito transliavimo tipo – „Broadcast“, nes IPv6 protokolas jo nenaudoja. Tačiau Multicast šiame protokole veikia panašiai kaip Broadcast IPv4, tik efektyviau.
Šeštojoje protokolo versijoje naudojami trijų tipų adresai: vietinis saitas, vietinis unikalus tinklalapis ir pasaulinis. Prisimename, kad IPv4 viena sąsaja turi tik vieną IP adresą. Tarkime, kad turime du maršrutizatorius, sujungtus vienas su kitu, todėl kiekviena ryšio sąsaja turės tik 1 IP adresą. Naudojant IPv6, kiekviena sąsaja automatiškai gauna Link Local IP adresą. Šie adresai prasideda FE80::/64.
Šie IP adresai naudojami tik vietiniams ryšiams. Žmonės, dirbantys su Windows, žino labai panašius 169.254.Х.Х formos adresus – tai adresai, kurie automatiškai sukonfigūruojami naudojant IPv4 protokolą.
Jei kompiuteris susisiekia su DHCP serveriu, kad gautų IP adresą, bet dėl kokių nors priežasčių negali su juo užmegzti ryšio, Microsoft įrenginiai turi mechanizmą, leidžiantį kompiuteriui priskirti sau IP adresą. Šiuo atveju adresas bus maždaug toks: 169.254.1.1. Panaši situacija susiklostys, jei turėsime kompiuterį, jungiklį ir maršrutizatorių. Tarkime, kad maršrutizatorius negavo IP adreso iš DHCP serverio ir automatiškai priskyrė sau tą patį IP adresą 169.254.1.1. Po to jis per tinklą išsiųs transliuojamą ARP užklausą per jungiklį, kuriame paklaus, ar koks nors tinklo įrenginys turi šį adresą. Gavęs užklausą, kompiuteris į jį atsakys: „Taip, aš turiu lygiai tą patį IP adresą! tinklas.
Jei niekas nepraneš, kad turi tą patį adresą, tai jis pasiliks adresą 169.254.10.10 sau. Taigi vietiniame tinkle esantys įrenginiai gali išvis nenaudoti DHCP serverio, naudodamiesi automatinio IP adresų priskyrimo sau mechanizmu, kad užmegztų ryšį vienas su kitu. Tai yra automatinio IP konfigūravimo esmė – tai daug kartų matėme, bet niekada nenaudojome.
Panašiai IPv6 turi mechanizmą, leidžiantį priskirti Link Local IP adresus, prasidedančius FE80::. Pasvirasis brūkšnys 64 reiškia tinklo adresų atskyrimą nuo pagrindinio kompiuterio adresų. Šiuo atveju pirmasis 64 reiškia tinklą, o antrasis 64 reiškia pagrindinį kompiuterį.
FE80:: reiškia FE80.0.0.0/ formos adresus, kur po pasvirojo brūkšnio yra dalis pagrindinio kompiuterio adreso. Šie mūsų įrenginio ir prie jo prijungtos sąsajos adresai nėra vienodi ir sukonfigūruojami automatiškai. Šiuo atveju dalis pagrindinio kompiuterio naudoja MAC adresą. Kaip žinote, MAC adresas yra 48 bitų IP adresas, susidedantis iš 6 blokų iš 2 šešioliktainių skaičių. „Microsoft“ naudoja šią sistemą; „Cisco“ naudoja 3 blokus iš 4 šešioliktainių skaičių.
Mūsų pavyzdyje naudosime „Microsoft“ seką, kurios forma yra 11:22:33:44:55:66. Kaip priskiriamas įrenginio MAC adresas? Ši skaičių seka pagrindinio kompiuterio adresu, kuris yra MAC adresas, yra padalinta į dvi dalis: kairėje yra trys grupės 11:22:33, dešinėje yra trys grupės 44:55:66, o tarp jų pridedamos FF ir FE. Taip sukuriamas 64 bitų pagrindinio kompiuterio IP adreso blokas.
Kaip žinote, 11:22:33:44:55:66 formos seka yra MAC adresas, kuris yra unikalus kiekvienam įrenginiui. Nustatę MAC adresą FF:FE tarp dviejų skaičių grupių, gauname unikalų šio įrenginio IP adresą. Taip sukuriamas Local Link tipo IP adresas, kuris naudojamas tik ryšiams tarp kaimynų užmegzti be specialios konfigūracijos ir specialių serverių. Toks IP adresas gali būti naudojamas tik viename tinklo segmente ir negali būti naudojamas išoriniam ryšiui už šio segmento ribų.
Kitas adreso tipas yra Unique Site Local Scope, kuris atitinka vidinius (privačius) IPv4 IP adresus, kurių tipai yra 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 ir 192.168.0.0/16. Priežastis, kodėl naudojami vidiniai privatūs ir išoriniai viešieji IP adresai, yra dėl NAT technologijos, apie kurią kalbėjome ankstesnėse pamokose. Unique Site Local Scope – tai technologija, kurianti vidinius IP adresus. Galite pasakyti: „Imranai, sakei, kad kiekvienas įrenginys gali turėti savo IP adresą, todėl perėjome prie IPv6“, ir būsite visiškai teisus. Tačiau kai kurie žmonės saugumo sumetimais nori naudoti vidinių IP adresų sąvoką. Šiuo atveju NAT naudojamas kaip ugniasienė, o išoriniai įrenginiai negali savavališkai susisiekti su tinklo viduje esančiais įrenginiais, nes turi vietinius IP adresus, kurie nepasiekiami iš išorinio interneto. Tačiau NAT sukuria daug problemų su VPN, pvz., ESP protokolu. IPv4 saugumui naudojo IPSec, tačiau IPv6 turi įmontuotą saugos mechanizmą, todėl komunikacija tarp vidinių ir išorinių IP adresų yra labai paprasta.
Kad tai pasiektų, IPv6 turi du skirtingus adresų tipus: unikalūs vietiniai adresai atitinka vidinius IPv4 IP adresus, o pasauliniai adresai atitinka išorinius IPv4 adresus. Daugelis žmonių nenori naudoti unikalių vietinių adresų, kiti neapsieina be jų, todėl tai yra nuolatinių diskusijų objektas. Manau, kad jūs gaunate daug daugiau naudos, jei naudojate tik išorinius IP adresus, ypač mobilumo požiūriu. Pavyzdžiui, mano įrenginys turės tą patį IP adresą, nepaisant to, ar esu Bangalore, ar Niujorke, todėl galiu be jokių problemų naudoti bet kurį savo įrenginį bet kurioje pasaulio vietoje.
Kaip jau sakiau, IPv6 turi įmontuotą saugos mechanizmą, leidžiantį sukurti saugų VPN tunelį tarp biuro vietos ir įrenginių. Anksčiau tokiam VPN tuneliui sukurti reikėjo išorinio mechanizmo, tačiau IPv6 tai yra įmontuotas standartinis mechanizmas.
Kadangi šiandien apžvelgėme pakankamai temų, pertrauksiu mūsų pamoką ir tęsiu diskusiją apie šeštąją interneto protokolo (IP) versiją kitame vaizdo įraše. Kaip namų užduotį, aš paprašysiu jūsų gerai suprasti, kas yra šešioliktainė skaičių sistema, nes norint suprasti IPv6, labai svarbu suprasti dvejetainių skaičių sistemos konvertavimą į šešioliktainę ir atvirkščiai. Pavyzdžiui, turėtumėte žinoti, kad 1111=F ir pan., tiesiog eikite į „Google“, kad išsiaiškintumėte. Kitoje vaizdo pamokoje pabandysiu su jumis praktikuoti šią transformaciją. Rekomenduoju kelis kartus žiūrėti šios dienos vaizdo pamoką, kad nekiltų klausimų dėl nagrinėjamų temų.
Dėkojame, kad likote su mumis. Ar jums patinka mūsų straipsniai? Norite pamatyti įdomesnio turinio? Palaikykite mus pateikdami užsakymą ar rekomenduodami draugams, 30% nuolaida Habr vartotojams unikaliam pradinio lygio serverių analogui, kurį mes sugalvojome jums: (galima su RAID1 ir RAID10, iki 24 branduolių ir iki 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 kartus pigiau? Tik čia Olandijoje! „Dell R420“ – 2 x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gbps 100 TB – nuo 99 USD! Skaityti apie
Šaltinis: www.habr.com