О протоколе IPv6

УДК 681.142.2

О ПРОТОКОЛЕ IPV6

© М.С. Зуев, К.Г. Мирошников

Ключевые слова: IP; NAT; IPv6.

В статье описаны основные недостатки технологии IPv4 и необходимость внедрения технологии IPv6.

Данная статья посвящена обзору протокола IPv6 и необходимости его использования в настоящее время. Необходимость перехода на использование IPv6 связана с тем, что на данный момент количество устройств, которые могут быть подключены к глобальной сети, превышает общее количество адресов IPv4, наблюдается ситуация нехватки адресов.

Архитектура IP разрабатывалась с учетом избыточности пространства адресов - маршрутизация производится по префиксам адресов. Протокол IP предполагает, что сети организованы древовидным образом. Нарушение этого правила приводит к добавлению дополнительных записей в таблицу маршрутизации и, как следствие, замедлению работы сети. Поэтому, чем более плотно используется адресное пространство, тем больше таблицы маршрутизации и затраты на их поддержание. Кроме того, выдавать IP-адреса можно только подсетями, а перераспределять адресное пространство дорого и неэффективно.

Очень распространено мнение, что проблему нехватки адресов можно решить с помощью NAT. Но заметим, что NAT каждому сетевому соединению сопоставляет комбинацию:

IP-адрес клиента: порт клиента - IP-адрес сервера: портсервера.

Порт клиента может быть произвольным, но количество соединений не может превышать количества портов (для TCP и UDP оно равно 65535 - 4096 = 61439). Следовательно, количество пользователей, использующих NAT, будет в несколько раз меньше вышеуказанного числа, т. к. каждый пользователь одновременно будет использовать несколько соединений. Например, он может одновременно выполнять обновление баз антивируса, обновление операционной системы и установленных приложений, серфинг параллельно по нескольким сайтам, закачку файлов с использованием менеджеров закачки и P2P-клиентов (обычно такие программы работают в несколько потоков, каждый из которых открывает свое соединение), использовать мессенджеры и т. п. Поэтому количество пользователей, использующих NAT, не должно превышать нескольких сотен или тысяч.

Кроме того, технология NAT имеет, например, следующие недостатки:

- Сервер не может быть расположен за NAT, если сервер NAT не сконфигурирован специальным образом.

- Протоколы, которые не имеют порта (например, GRE), допускают подключение к серверу через NAT только одного клиента.

- Если пользователь за NAT заблокирован по IP, то заблокированными окажутся все пользователи, использующие этот же NAT.

Адрес IPv6 имеет размер 128 бит, что исключает опасность истощения адресного пространства. Использование IPv6, кроме того, может приводить к увеличению скорости передачи данных, т. к. в IPv4 максимальный размер окна равен 64 Кбайта, и при большом времени отклика сети скорость передачи данных будет невысокой. В IPv6 размер окна ограничен 4 гигабайтами.

Тип адреса в протоколе IPv6 определяется префиксом переменной длины, который размещается в начале адреса. Индивидуальный адрес состоит из шести полей, следующих друг за другом (согласно RFC 2373):

- FP (3 бита) - форматный префикс данного типа адресов, его значение равно 001;

- TLA ID (13 бит) - идентификатор агрегации верхнего уровня;

- RES (8 бит) - зарезервированное поле;

- NLA ID (24 бита) - идентификатор агрегации следующего уровня;

- SLA ID (16 бит) - идентификатор агрегации уровня производственной площадки;

- Interface ID (64 бита) - идентификатор сетевого интерфейса.

Очевидно, что адрес представляет собой иерархическую структуру. Идентификатор TLA ID используется маршрутизаторами крупнейших провайдеров и точек обмена трафиком (internetexchange, IX). Поле RES предназначено для увеличения размера других полей в случае возникновения в будущем такой необходимости. Идентификатор NLA ID предназначен для маршрутизаторов подсетей. Значение SLA ID используется для сетей отдельных организаций (корпоративных сетей, провайдеров и т. п.). Таким образом, на каждом из уровней маршрутизаторы обрабатывают не весь адрес целиком, а только его часть, предназначенную именно для них. А поэтому размеры таблиц маршрутизации существенно уменьшаются, а скорость их обработки увеличивается.

Хотя свободных адресов IPv4 в распоряжении ICANN больше не осталось, доля трафика по протоколу IPv6 в интернете составляет всего 0,25 % (по сведениям корпорации ArborNetworks, см. [1]). Наоборот, за последние шесть месяцев объем трафика IPv6 уменьшился на 12 %, тогда как объем трафика IPv4 вырос на 40-60 %.

Чтобы узнать, сколько IP-адресов доступно для использования на данный момент, можно использовать файлы статистики RIPE в расширенном формате (включая как занятые, так и свободные адреса), размещенные по адресу: albatross.ripe.net/delegated-

extended/.

ЛИТЕРАТУРА

1. Fahmida Y.R. IPv6 Traffic Remains Minuscule. URL: http://www.eweekeurope.co.uk/news/ipv6-traffic-remams-miniscule-27099. Загл. с экрана.

2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, 2010. 944 с.

3. Степанов С.Н. Основы телетрафикамультисервисных сетей. М.: Эко-Трендз, 2010. 392 с.

Поступила в редакцию 16 ноября 2011 г.

Zuyev M.S., Miroshnikov K.G. ABOUT IPv6 PROTOCOL In this article the basic disadvantages of the IPv4 protocol and the necessity of using IPv6 are described.

Key words: IP; NAT; IPv6.