IPv4 vs IPv6: Сравнение Интернет-протоколов

IPv4 vs IPv6: Сравнение Интернет-протоколов

Компьютеры и устройства могут обмениваться данными через интернет благодаря интернет-протоколу (IP).

Сегодня существует два варианта IP – это IPv4 и IPv6. Оба протокола используются для маркировки устройств, подключенных к сети, однако между ними существуют некоторые отличая.

В этой статье вы узнаете, в чём разница между IPv4 vs IPv6 и о будущем каждой из этих версий интернет-протокола.

Что такое интернет-протокол?

Интернет-протокол, или IP – это набор правил, отвечающих за маршрутизацию данных по сетям и их доставку в правильное место назначения.

При отправке данных по сети компьютер разделяет информацию на части, называемые пакетами данных, что делает процесс более быстрым и эффективным.

Каждый из пакетов данных содержит IP-адреса источника и места назначения. IP-адрес – это уникальный идентификатор, назначаемый всем устройствам, подключенным к интернету или компьютерной сети.

Точно так же, как вам нужен почтовый адрес для отправки письма, устройству нужен правильный IP-адрес для отправки информации по сети.

Вот пример того, как может выглядеть IP-адрес:

212.1.212.62

IP-адреса распределяются Internet Assigned Numbers Authority (IANA), организацией в США, отвечающей за управление пулом IP-адресов.

Имейте в виду, что IP-адрес и доменное имя – это не одно и то же. Доменное имя представляет собой буквенный адрес сайта, который легче запомнить человеку. В то время как IP-адрес – это числовое значение, которое может быть прочитано машиной.

Что такое IPv4?

Интернет-протокол версии 4 (IPv4) – первая и наиболее известная версия интернет-протокола. Основан на подходе негарантированной доставки (best-effort delivery), при котором сеть не гарантирует доставку данных или качество обслуживания.

Это означает, что пользователи могут столкнуться с задержками и другими проблемами в зависимости от текущей нагрузки интернет-трафика.

IPv4 также является протоколом без установления соединения. Он передаёт пакеты данных, не проверяя, готово ли конечное устройство их принять. Преимущество этого типа протокола заключается в том, что он может отправлять пакеты по альтернативным путям в случае перегрузки сети или сбоев маршрутизатора.

В этой версии IP используется 32-битный адрес, формат IP-адреса, с которым знакомо большинство людей. Адрес IPv4 состоит из четырёх десятичных чисел, разделенных тремя точками, в диапазоне от 0 до 255, например:

192.0.2.146

32-битное адресное пространство позволяет создать около 4.3 миллиарда комбинаций адресов. Однако некоторые большие блоки этих адресов забронированы под частные сети и недоступны для публичного использования.

Что такое IPv6?

Интернет-протокол версии 6 (IPv6) – это новая версия IP, также известный как интернет-протокол следующего поколения (IP Next Generation, или IPng).

Он работает аналогично интернет-протоколу версии 4 (IPv4), предоставляя уникальные адреса для всех устройств, подключенных к интернету. Однако, в отличие от IPv4, IPv6 использует 128-битный, а не 32-битный формат адреса.

128-битное адресное пространство предлагает около 340 ундециллионов адресов, то есть в 1028 раз больше комбинаций, чем IPv4.

Адрес IPv6 может содержать как цифры, так и буквы. Он написан с использованием восьми групп четырехзначных шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями.

Вот пример IPv6-адреса:

2001:db8:3333:4444:CCCC:DDDD:EEEE:FFFF

Помимо большего количества IP-адресов, IPv6 также имеет более простой заголовок, по сравнению с IPv4. Заголовок IP – это метаинформация в начале IP-пакета.

Заголовок IPv6 имеет новый формат, его структура проще, чем у IPv4, что делает обработку пакетов более эффективной.

Ещё одно различие между IPv4 vs IPv6 заключается в том, что последний исключает необходимость преобразования сетевых адресов (NAT), восстанавливая сквозное соединение на уровне IP.

Это также упрощает внедрение и развёртывание таких сервисов, как IP-телефония (VoIP) и QoS (качество обслуживания).

Зачем нужны две версии IP?

Несмотря на огромное количество IPv4-адресов, их недостаточно для размещения всех подключенных устройств по всему миру, особенно с появлением интернета вещей (IoT).

IPv6 способен удовлетворить потребность в большем количестве интернет-адресов. Однако, поскольку мир только начинает использовать этот протокол, IPv4 всё ещё необходим.

Несмотря на то, что многие крупные провайдеры контента, такие как Facebook и Netflix, теперь доступны через IPv6, только 19.1% (англ.) из десяти миллионов сайтов Alexa (англ.) могут быть доступны по этому протоколу. А это свидетельствует о том, что до полного внедрения IPv6 ещё предстоит пройти долгий путь.

Разница между IPv4 vs IPv6

Теперь, когда вы уже кое-что знаете об этих двух протоколах, пора найти все отличая между  IPv4 и IPv6.
Давайте посмотрим на сравнительную таблицу ниже.

Разница IPv4 IPv6
Размер адреса 32-битный IP-адрес. 128-битный IP-адрес.
Количество полей заголовка 12. 8.
Длина поля заголовка 20 байт. 40 байт.
Метод адресации IPv4 основан на числовом адресе. IPv6 основан на буквенно-цифровом адресе.
Типы адресов Обычные, групповые и широковещательные Обычные, групповые и нечеткие
Поле контрольной суммы Есть. Нет.
Кол-во классов Пять разных классов, от класса A до E. Неограниченное количество IP-адресов.
Конфигурация Пользователи должны настроить новую установленную систему, прежде чем IPv4 сможет устанавливать соединения с другими системами. Настройка не является обязательной и нужна только для применения отдельных функций.
Фрагментация Слишком большой пакет может быть разбит на фрагменты на любом узле связи. Может быть разбит только на узле отправителя.
Поддержка маски подсети переменной длины (VLSM) Поддерживает VLSM. Не поддерживает VLSM.
Протокол информации о маршрутизации (RIP) IPv4 поддерживается RIPv1 и RIPv2. IPv6 поддерживается RIPng (англ.).
Настройка сети  Сети настраиваются вручную или через протокол динамической настройки хостов (DHCP). IPv6 имеет возможность автоматической настройки.
Особенности адреса IPv4 использует преобразование сетевых адресов (NAT), что позволяет одному адресу NAT представлять тысячи немаршрутизируемых адресов. Благодаря большому пространству адресов IPv6 функция NAT не нужна, протокол поддерживает прямую адресацию.
Маска адреса Используется для отделения адреса сети от адреса хоста. IPv6 не использует маску адреса.
Настройка/изминение адреса Вручную или через DHCP. Автоконфигурация адреса без сохранения состояния с использованием протокола управляющих сообщений Internet версии 6 (ICMPv6) или DHCPv6.
Размер пакета Минимальный размер пакета: 576 байт. Минимальный размер пакета: 1208 байт.
Заголовок пакета IPv4 не определяет поток пакетов для обработки QoS, включая параметры контрольной суммы. Поля метки потока определяют поток пакетов для обработки QoS.
SNMP Поддерживается. Не поддерживается.
Мобильность и совместимость Использует относительно ограниченные сетевые топологии, ограничивающие возможности мобильности и взаимодействия. IPv6 обеспечивает возможность мобильности и взаимодействия, включенные в сетевые устройства.
DNS-записи A-записи (англ.). AAAA-записи.
Безопасность Безопасность IPv4 зависит от приложений. IPv6 имеет встроенную защиту протокола IP (IPSec).
Управление группой локальной подсети IPv4 использует интернет-протокол управления группами (IGMP). IPv6 использует протокол Multicast Listener Discovery (MLD).
Определение адресов IPv4 использует протокол преобразования адресов (ARP). IPv6 использует процесс обнаружения соседей (ND) для определения адресов.
Совместимость с мобильными устройствами В адресах IPv4 используется десятичная запись с точкой, что делает их менее подходящими для мобильных сетей. В адресах IPv6 используются шестнадцатеричные числа и записи, разделенные двоеточиями. Вот почему IPv6 лучше подходит для работы в мобильных сетях.
Dynamic host configuration server (DHCS)  При попытке подключения к сети пользователям необходимо обращаться к DHCS. Пользователям не нужно связываться с какими-либо серверами, поскольку им даются постоянные адреса.
Необязательные поля Есть. Нет, но вместо этого имеет заголовки расширения.

В таблице показано множество различий между этими двумя протоколами. Например, IPv6 поддерживает режим произвольной (anycast) маршрутизации пакетов. Эта модель широко используется в сети доставки контента (CDN), которая позволяет «приблизить» контент к конечному пользователю. Между тем, IPv4 по умолчанию не поддерживает эту функцию.

Теперь давайте сравним IPv4 и IPv6 по двум важным аспектам: скорость и безопасность.

IPv4 vs IPv6: Безопасность

Здесь IPv6 опережает своего предшественника, по большей части потому, что он включает IP Security (IPSec), группу протоколов, которые защищают сетевую связь на уровне IP.

IPSec состоит из трёх компонентов, которые защищают различные аспекты сетевых коммуникаций:

  • Аутентифицирующий заголовок (AH) – помогает сети проверить, откуда пришел пакет и был ли изменён исходный адрес. Этот заголовок также может предотвратить создание хакерами поддельных пакетов данных для передачи вредоносного ПО на устройство или приложение.
  • Протокол Encapsulating Security Payload (ESP) – добавляет шифрование и ещё один уровень аутентификации для защиты передачи данных.
  • Протокол ISAKMP (Internet Security Association and Key Management Protocol) – определяет атрибуты безопасности, которые два устройства будут использовать для обмена данными.

Несмотря на то, что IPSec может применяться в IPv4, его использование зависит от провайдеров сети и конечных пользователей. Кроме того, этот фреймворк не будет работать при обмене данными на основе NAT.

Ещё одно преимущество IPv6 в плане безопасности заключается в том, что он может выполнять сквозное шифрование и проверку целостности, что затрудняет атаки типа «человек посередине» (MitM).

IPv6 также использует протокол Secure Neighbor Discovery (SEND) (англ.), что обеспечивает более безопасное разрешение имён. Так злоумышленникам труднее перенаправить трафик между двумя легитимными хостами, наблюдать за разговором или манипулировать им.

IPv6 предлагает лучшие решения безопасности по сравнению с IPv4, однако эти функции также зависят от правильной реализации IPv6. Также важно активировать брандмауэр, систему контроля доступа и антивирусное программное обеспечение.

IPv4 vs IPv6 – Скорость

Провайдер услуг безопасности Sucuri провёл серию тестов на сайтах, поддерживающих IPv4 и IPv6, и обнаружил, что оба имеют одинаковую скорость при прямом подключении.

Однако существует много исследований, которые доказывают, что IPv6 быстрее, чем IPv4. Одно из них – наблюдение Facebook Engineering (англ.), согласно которому доступ к Facebook через IPv6 может быть на 10-15% быстрее, чем при использовании IPv4.

Разница между IPv4 и IPv6, которая делает последний немного быстрее, заключается в том, что при соединениях по IPv6 обращение к сети происходит напрямую. Несмотря на то, что IPv4 имеет меньшие заголовки пакетов, чем IPv6, он должен пройти через серверы NAT с отслеживанием состояния для перемещения по сети.

Будущее IPv4

В настоящее время осталось совсем немного доступных IPv4-адресов. RIPE NCC, один из региональных интернет-регистраторов (RIR), даже объявил, что у него закончились адреса IPv4.

Однако в обозримом будущем IPv4 по-прежнему будет использоваться в интернете, прежде чем мы сможем полностью его отключить. Вот некоторые из причин:

  • Замена оборудования IPv4 стоит дорого. Обновление программного и аппаратного обеспечения, предназначенного для работы с IPv4, требует больших затрат и времени.
  • Не все устройства поддерживают новый протокол. Многие старые устройства и системы по-прежнему несовместимы с IPv6. Это может вызвать некоторые проблемы, в том числе ошибку «DNS Server Not Responding».
  • Многие операторы придерживаются позиции «подождём и увидим». Поскольку стоимость использования обоих протоколов, и IPv4, и IPv6, одновременно или реализации двойного стека очень высока, многие операторы предпочитают оставаться на IPv4 и ждать, пока больше сетей не перейдут на IPv6.
  • Использование NAT. Эта технология расширяет пул адресов IPv4, поскольку позволяет пользователям распределять один IP-адрес между тысячами устройств по невысокой цене.
  • Адреса IPv4 продаются и используются повторно. Компании и организации, которым нужны IPv4-адреса, по-прежнему могут купить их через брокеров адресов IPv4.

Адаптация к IPv6

Казалось бы оставаться на IPv4 проще и дешевле, однако эта версия тоже может дорожать, поскольку цены на IPv4-адреса определяются спросом и предложением (англ.).

Кроме того, использование NAT в качестве альтернативы IPv6 имеет некоторые недостатки. Один из них заключается в том, что механизм NAT был разработан как временная технология, поэтому он может не работать с некоторыми приложениями и протоколами.

Эти проблемы указывают на то, что развёртывание IPv6 – единственное жизнеспособное решение для роста Интернета.

Хорошая новость в том, что переход на IPv6 уже начался. По данным Google, глобальное распространение этого протокола в настоящее время составляет 33%.

По мере того как всё больше интернет-провайдеров (ISP), операторов мобильной связи и других крупных предприятий переходят на IPv6, количество сайтов, поддерживающих IPv6, и пользователей, обновляющих своё программное обеспечение и оборудование для IPv6, также увеличивается.

Переход с IPv4 на IPv6 может продвигаться очень медленно по причинам, упомянутым ранее, однако этот процесс будет ускоряться с каждым годом.

Hostinger и IPv6

Чтобы обеспечить нормальную работу сайтов для посетителей, клиентов или сотрудников с устройствами IPv6, пользователям следует уточнить у своих хостинг-провайдеров, поддерживают ли их службы IPv6.

Если провайдер веб-хостинга поддерживает только IPv4 и один из его IP-адресов будет заблокирован по схеме «blackhole (null)» (null), это затронет клиентов, использующих один и тот же IP-адрес.

В Hostinger пользователи VPS-хостинга могут полностью избежать этой проблемы, поскольку нашими тарифными планами VPS для каждого сайта и каждого клиента предусмотрен уникальный IPv6-адрес.

Мы также используем IPv6 в нашей внутренней инфраструктуре и для связи между службами, пытаясь подтолкнуть мир к переходу на этот IP.

Итоги

С помощью интернет-протокола компьютеры и устройства могут отправлять и получать данные через интернет. В настоящее время существуют две версии IP: IPv4 и IPv6.

Между IPv4 vs IPv6 есть много различий, вот некоторые из наиболее заметных:

  • Количество адресов – IPv4 может обеспечить около 4.3 миллиарда адресов, в то время как IPv6 предлагает в 1028 раз больше.
  • Безопасность – IPv6 имеет больше преимуществ, поскольку он поставляется с IPSec для защиты сетевых соединений и может выполнять сквозное шифрование для предотвращения атак MitM.
  • Скорость – IPv6 может подключаться к сети без прохождения через NAT, что делает его более быстрым по сравнению с IPv4. Об этом свидетельствуют и многие исследования.

Поскольку адресов IPv4 не хватает, чтобы покрыть все подключенные к интернету устройства в мире, нам нужны адреса IPv6. Однако в обозримом будущем IPv4 по-прежнему будет существовать и даже распространяться, поскольку многие IPv4-адреса продаются и используются повторно. А многие пользователи по-прежнему полагаются на NAT. Могут пройти годы или десятилетия, прежде чем мир сможет полностью принять IPv6.

Чтобы обеспечить бесшовный опыт для пользователей с устройствами IPv6, используйте услуги хостинг-провайдеров, которые могут легко интегрировать IPv6 на ваш сайт, например Hostinger.

Надеемся, что наша статья «IPv4 vs IPv6» помогла вам понять разницу между этими протоколами. Если у вас есть какие-либо вопросы, напишите их в комментариях ниже.

Author
The author

Olha L.

Ольга уже около пяти лет работает менеджером в сфере IT. Написание технических заданий и инструкций — одна из её главных обязанностей. Её хобби — узнавать что-то новое и создавать интересные и полезные статьи о современных технологиях, веб-разработке, языках программирования и многом другом.