Què passa amb IPv4 i per què ens passem a IPv6

Durant els darrers 10 anys aproximadament, aquest ha estat l'any en què IPv6 s'estendrà àmpliament. Encara no ha passat. En conseqüència, hi ha poc coneixement generalitzat sobre què és IPv6, com utilitzar-lo o per què és inevitable.

Què passa amb IPv4?

Hem estat utilitzant IPv4 des que es va publicar la RFC 791 l'any 1981. En aquell moment, els ordinadors eren grans, cars i rars. IPv4 disposava de 4.000 milions d'adreces IP, la qual cosa semblava un nombre enorme en comparació amb el nombre d'ordinadors. Malauradament, les adreces IP no s'utilitzen en conseqüència. Hi ha buits en l'adreçament. Per exemple, una empresa pot tenir un espai d'adreces de 254 (2^8-2) i només utilitzar-ne 25. Els 229 restants es reserven per a una futura ampliació. Aquestes adreces no les poden utilitzar ningú més, a causa de la manera com les xarxes encaminen el trànsit. En conseqüència, el que semblava un gran nombre el 1981 és en realitat un petit nombre el 2014.

L'Internet Engineering Task Force (IETF) va reconèixer aquest problema a principis de la dècada de 1990 i va proposar dues solucions: un encaminador de dominis d'Internet sense classe (CIDR) i adreces IP privades. Abans de la invenció del CIDR, podríeu obtenir una de les tres mides de xarxa: 24 bits (16.777.214 adreces), 20 bits (1.048.574 adreces) i 16 bits (65.534 adreces). Un cop inventat el CIDR, va ser possible dividir les xarxes en subxarxes.

Així, per exemple, si necessiteu 5 adreces IP, el vostre ISP us donaria una xarxa amb una mida de 3 bits que us donaria 6 adreces IP. Això permetria al vostre ISP utilitzar les adreces de manera més eficient. Les adreces IP privades us permeten crear una xarxa on cada màquina de la xarxa es pugui connectar fàcilment a una altra màquina a Internet, però on és molt difícil que una màquina a Internet es torni a connectar a la vostra màquina. La teva xarxa és privada, oculta. La vostra xarxa podria ser molt gran, 16.777.214 adreces, i podeu subxarxar la vostra xarxa privada a xarxes més petites, de manera que pugueu gestionar les vostres pròpies adreces fàcilment.

Probablement esteu utilitzant una adreça privada ara mateix. Comproveu la vostra pròpia adreça IP: si està entre 10.0.0.0 – 10.255.255.255 o 172.16.0.0 – 172.31.255.255 o 192.168.0.0 – 192.168.255.255, aleshores esteu utilitzant una adreça IP privada. Aquestes dues solucions van ajudar a prevenir el desastre, però eren mesures provisionals i ara el moment de fer comptes ha arribat.

Un altre problema amb IPv4 és que la capçalera IPv4 tenia una longitud variable. Això era acceptable quan l'encaminament es feia mitjançant programari. Però ara els encaminadors estan construïts amb maquinari i processar les capçaleres de longitud variable al maquinari és difícil. Els grans encaminadors que permeten que els paquets arribin per tot el món tenen problemes per fer front a la càrrega. Evidentment, calia un nou esquema amb capçaleres de longitud fixa.

Un altre problema amb IPv4 és que, quan es van assignar les adreces, Internet era un invent nord-americà. Les adreces IP de la resta del món estan fragmentades. Es necessitava un esquema per permetre que les adreces es poguessin agregar una mica per geografia de manera que les taules d'encaminament es poguessin reduir.

Un altre problema amb IPv4, i això pot semblar sorprenent, és que és difícil de configurar i de canviar. Això pot no ser evident per a vostè, perquè el vostre encaminador s'encarrega de tots aquests detalls per vosaltres. Però els problemes del vostre ISP els fan boig.
Tots aquests problemes van passar a la consideració de la propera versió d'Internet.

Sobre IPv6 i les seves característiques

L'IETF va donar a conèixer la propera generació d'IP el desembre de 1995. La nova versió es va anomenar IPv6 perquè el número 5 s'havia assignat a una altra cosa per error. Algunes de les característiques d'IPv6 incloses.

1. Adreces de 128 bits (3,402823669×10³⁸ adreces)
2. Un esquema per agregar adreces lògicament
3. Capçaleres de longitud fixa
4. Un protocol per configurar i reconfigurar automàticament la vostra xarxa.

Vegem aquestes característiques una per una:

El primer que tothom nota sobre IPv6 és que el nombre d'adreces és enorme. Per què tants? La resposta és que els dissenyadors estaven preocupats per l'organització ineficient de les adreces, de manera que hi ha tantes adreces disponibles que podríem assignar de manera ineficient per assolir altres objectius. Per tant, si voleu crear la vostra pròpia xarxa IPv6, és probable que el vostre ISP us doni una xarxa de 64 bits (1.844674407×10¹⁹ adreces) i us permeti subxarnejar aquest espai al contingut del vostre cor.

Amb tantes adreces per utilitzar, l'espai d'adreces es pot assignar de manera escassa per encaminar els paquets de manera eficient. Per tant, el vostre ISP obté un espai de xarxa de 80 bits. D'aquests 80 bits, 16 són per a les subxarxes dels ISP i 64 bits són per a les xarxes del client. Així, l'ISP pot tenir 65.534 xarxes.

Tanmateix, aquesta assignació d'adreces no està en pedra, i si l'ISP vol més xarxes més petites, pot fer-ho (tot i que probablement l'ISP simplement demanaria un altre espai de 80 bits). Els 48 bits superiors es divideixen encara més, de manera que els ISP que estan \a prop els uns dels altres tinguin intervals d'adreces de xarxa similars, per permetre que les xarxes s'agrupin a les taules d'encaminament.

Una capçalera IPv4 té una longitud variable. Una capçalera IPv6 sempre té una longitud fixa de 40 bytes. A IPv4, les opcions addicionals van fer que la capçalera augmentés de mida. A IPv6, si es necessita informació addicional, aquesta informació addicional s'emmagatzema a les capçaleres d'extensió, que segueixen la capçalera IPv6 i, generalment, no són processades pels encaminadors, sinó pel programari de destinació.

Un dels camps de la capçalera IPv6 és el flux. Un flux és un nombre de 20 bits que es crea de manera pseudoaleatòria i facilita que els encaminadors encaminïn paquets. Si un paquet té un flux, l'encaminador pot utilitzar aquest número de flux com a índex en una taula, que és ràpida, en lloc d'una cerca de taula, que és lenta. Aquesta característica fa que IPv6 sigui molt fàcil d'encaminar.

A IPv6, quan una màquina s'inicia per primera vegada, comprova la xarxa local per veure si alguna altra màquina està utilitzant la seva adreça. Si l'adreça no s'utilitza, la màquina cerca un encaminador IPv6 a la xarxa local. Si troba l'encaminador, li demana una adreça IPv6 per utilitzar. Ara, la màquina està configurada i preparada per comunicar-se a Internet: té una adreça IP per si mateixa i té un encaminador predeterminat.

Si l'encaminador ha de baixar, les màquines de la xarxa detectaran el problema i repetiran el procés de cerca d'un encaminador IPv6 per trobar l'encaminador de còpia de seguretat. Això és realment difícil de fer a IPv4. De la mateixa manera, si l'encaminador vol canviar l'esquema d'adreçament a la seva xarxa, ho pot fer. Les màquines consultaran l'encaminador de tant en tant i canviaran les seves adreces automàticament. L'encaminador admetrà tant les adreces antigues com les noves fins que totes les màquines hagin canviat a la nova configuració.

La configuració automàtica d'IPv6 no és una solució completa. Hi ha algunes altres coses que una màquina necessita per utilitzar Internet de manera eficaç: els servidors de noms, un servidor de temps, potser un servidor de fitxers. Per tant, hi ha dhcp6 que fa el mateix que dhcp, només perquè la màquina arrenca en un estat d'encaminament, un dimoni dhcp pot donar servei a un gran nombre de xarxes.

Així, si l'IPv6 és molt millor que l'IPv4, per què no s'ha generalitzat l'adopció (a maig de 2014, Google calcula que el seu trànsit IPv6 és al voltant del 4% del seu trànsit total)? El problema bàsic és què ve primer, la gallina o l'ou? Algú que executi un servidor vol que el servidor estigui tan àmpliament disponible com sigui possible, el que significa que ha de tenir una adreça IPv4.

També podria tenir una adreça IPv6, però poca gent l'utilitzaria i cal canviar una mica el programari per adaptar-se a IPv6. A més, molts encaminadors de xarxes domèstiques no admeten IPv6. Molts ISP no admeten IPv6. Vaig preguntar-ho al meu ISP i em van dir que el proporcionaran quan els clients ho demanin. Així que vaig preguntar quants clients ho havien demanat. Un, inclòs jo.

Per contra, tots els sistemes operatius principals, Windows, OS X i Linux admeten IPv6 \des de la caixa i ho fan durant anys. Els sistemes operatius fins i tot tenen programari que permetrà IPv6 paquets a \túnel dins d'IPv4 fins a un punt on els paquets IPv6 es puguin eliminar del paquet IPv4 circumdant i enviar-los en camí.

Conclusió

IPv4 ens ha servit molt durant molt de temps. IPv4 té algunes limitacions que presentaran problemes insuperables en un futur proper. IPv6 solucionarà aquests problemes canviant l'estratègia d'assignació d'adreces, fent millores per facilitar l'encaminament dels paquets i facilitant la configuració d'una màquina quan s'uneix a la xarxa.

Tanmateix, l'acceptació i l'ús d'IPv6 ha estat lent, perquè el canvi és dur i costós. La bona notícia és que tots els sistemes operatius admeten IPv6, de manera que quan estigueu preparat per fer el canvi, el vostre ordinador necessitarà poc esforç per convertir-lo al nou esquema.