Ближайшие пару-тройку лет в глобальной сети Интернет грядут перемены. Революционные перемены. Всё дело в том, что дальнейшее развитие глобальной сети Интернет невозможно без расширения адресного пространства. А это возможно только в помощью перехода к протоколу IPv6 — основному протоколу будущего, призванному решить проблему масштабирования сетей и расширить функциональность современных сетевых устройств и приложений. Но, обо всем по порядку.

А зачем нам IPv6?

В первой половине 2011 года Европейским отделением RIPE NCC был продан последний свободный блок из 16 миллионов уже привычных нам IP-адресов 4-й версии — подсеть 185.0.0.0/8. То есть фактически глобальный пуль IP-адресов стал равен 0. Чем это грозит рядовому пользователю?! Начать думаю стоит с того, что сейчас сетевой модуль — LAN, Wi-Fi или 3G — присутствует практически в каждом компьютере, ноутбуке, планшете и смартфоне, число сетевых устройств в мире увеличивается в геометрической прогрессии. Даже если учитывать что подавляющее большинство этих устройств выходят в сеть Интернет через абонентские устройства доступа — роутеры, модемы, оптические терминалы используя технологию NAT либо прокси-серверы, то всё равно такой рост сетевых устройств приведет к тому, что у провайдеров закончатся (а у некоторых уже закончились) свободные IP-адреса. Что делать провайдерам? А провайдеры начнут применять различные ухищрения типа PG-NAT (NAT на уровне провайдера) с выдачей абонентам серых IP-адресов из внутренней локальной сети и т.п. И чем дальше — тем больше абонентов будут сидеть за NAT провайдера. После этого у абонентов могут начаться проблемы со скоростью (особенно через torrent-сети а силу их особенностей), с онлайн-играми и т.п.
Как ни крути, выход один — переход на новый протокол IPv6. Конечно сразу одним махом перейти не получится при любом раскладе, но чем быстрее миграция начнется, тем быстрее проблема будет решаться, ведь по мере перехода будут освобождаться IPv4 адреса.
Казалось бы — всё это проблемы провайдеров, а рядовому пользователю в чем польза?
Конечно до конца ещё не известно в каком виде пользователю будет предоставляться IPv6 — в виде адреса или в виде целой подсети адресов (а подсетей в новом протоколе огромное количество). Но если будут предоставляться сразу подсети, то надобность в NAT’е на абонентских устройствах отпадет в принципе и пользователям не нужно будет в дальнейшем мучиться с пробросом портов на домашних роутерах — у всех компьютеров в домашней сети будут белые внешние адреса.
Второй значительных плюс — увеличение скорости в файлообменных сетях, особенно через Torrent. Правда поддержка IPv6 обязательна и со стороны файлообменных серверов и трекеров.
Третий значительные плюс — закрепление статически за пользователем определенной подсети адресов, которые не будут меняться динамически каждый раз при переподключении к провайдеру.

А разве IPv4 и IPv6 не похожи?

Нет. Совершенно не похожи. Уровень у протоколов один уровень — сетевой. На этом их сходство и заканчивается. IPv4 и IPv6 — это два совершенно разных протокола. Самое важное отличие протоколов, заметное даже визуально, заключается в длине адресного пространства. В то время как четвертая версия протокол использует 32-битные адреса в виде набора из четырех октетов, в шестой версии адрес имеет длину уже 128 бит. К тому же, IPv6 значительно более сложен и технологически сильно продвинут, вплоть до наличия элементов маршрутизации уже на уровне заголовков.

IP-адреса в IPv6.

IP-адрес в шестой версии имеет более сложную иерархическую структуру, нежели IPv4. Благодаря размеру адреса в 128 бит, для использования доступны 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 адресов. Согласитесь, огромная цифра.
На текущий момент определены 3 формата IPv6-адресов:

1) Стандартный, основной формат IPv6-адреса.
X:X:X:X:X:X:X:X, где каждое число X — это шестнадцатеричное 16-битное число, которое состоит из 4 символов в шестнадцатеричной системе. Пример IPv6 — адреса:
21DA:7654:DE12:2F3B:02AA:EF98:FE28:9C5A

2) Сжатый формат IPv6-адреса.
Если в адресе есть несколько групп, содержащие в себе только нулевые биты, то для удобства принят специальный тип сокращения вот такого вида «::». Выглядит это так:
был EF98:3:0:0:0:0:2F3B:7654 стал EF98:3::2F3B:7654
или был FF01:0:0:0:0:0:0:1 стал FF01::1
При этом существует такое ограничение: через два двоеточия можно заменять только одну группу байт.
Для наглядного примера пусть будет вот такой адрес: 1:0:0:0:1:0:0:1
Вот так можно: 1::1:0:0:1
И так можно: 1:0:0:0:1::1
А вот так — нельзя: 1::1::1

3) Альтернативный (переходный) формат.
Так как полный переход с IPv4 на IPv6 дело не двух дней, и займет оно весьма длительное время, то для удобство миграции существует 2 варианта переходных адресов — совместимые и отображенные.
Совместимые адреса предусмотрены для узлов сети, которые осуществляют туннелирование трафика из IPv6 в IPv4. Они будут широко применяться по перву на стыках сетей. Совместимые адреса имеют префикс ::/96 и выглядят так:
0:0:0:0:0:0:144.12.10.31 или сжато ::144.12.10.31
То есть из 128 бит адреса — 96 бит (6 октетов) нулей плюс 32 бита — IPv4-адрес.
Второй тип придуман специально для хостов, которые IPv6 не поддерживают. Таких тоже будет немало. Называются они «отображенные». Префикс отображенного IPv6-адреса — ::ffff:0:0/96 и выглядит вот так:
0:0:0:0:0:ffff:88.147.129.15 или сжато ::ffff:88.147.129.15
Здесь из 128 бит адреса первые 80 бит (5 октетов) занимают нули, затем 16 единичных бит, а затем 32 бита занимает IPv4-адрес.

Состав IP-адреса в IPv6

В IPv6 IP-адрес можно разделить на три составные части:
— глобальный префикс,
— идентификатор подсети,
— идентификатор интерфейса.
Рассмотрим для примера адрес:
21DA:7654:DE12:2F3B:02AA:EF98:FE28:9C5A.
В нем первые три поля в адресе протокола IPv6 указывают на префикс сайта — 21DA:7654:DE12. Глобальный префикс указывает в сети какого провайдера находится данный адрес. Четвертое поле — 2F3B — идентификатор подсети. Оставшиеся 4 поля — 02AA:EF98:FE28:9C5A — идентификатор интерфейса — аналогичен Host ID в IPv4 и определяет уникальный адрес хоста вашей сети.

А где в IPv6 маска подсети

В шестой версии протокола IP маска подсети не нужна как таковая. Её роль играет идентификатор подсети. Поля в 16 бит хватает для 65 535 подсетей.

Как работает IPv6

По умолчанию сетевой присваивается link-local адрес (fe80::/10), ну а затем хост используя этот адрес отправляет в сеть групповой ICMPv6-запрос — Router Solicitation — для поиска роутера.
Если роутер в сети есть, то он ответит хосту ICMPv6-сообщением — Router Advertisement. В ответе помимо IPv6-префикса сети могут так же присутствовать адрес шлюза, адреса DNS-серверов, MTU и пр. Затем, если на роутере запущен DHCPv6-сервер, то далее все пройдет как в случае обычного DHCP-сервера — интерфейсу присвоется адрес, маска, шлюз и DNS-серверы.
Если DHCP-сервера нет, то наш узел сам себе присвоит адрес с использованием этого префикса и своего физического MAC-адреса. Так же добавляется маршрут по умолчанию на найденный роутер.

Как использовать адреса IPv6 в URL

Каждому человеку, кто хотя бы раз настраивал роутер знакома ситуация, когда IP-адрес вводится в строке адреса браузера. Другой вариант, когда это приходится делать — в случае если кто-то запустил на компьютере веб-сервер без привязки доменного имени и Вам по какой-либо причине надо на него зайти. В случае IPv4 делается Вы просто пишете IP, например 192.168.0.1, в строке адреса и нажимаете кнопку Enter. Браузер преобразует IP-адрес в http, получаем такую строчку: http://192.168.0.1 По-умолчанию для Веб-сервера используется TCP-порт 80. Но иногда в настройках используют альтернативные порты, например 8080. В этом случае строка адреса будет выглядеть так: http://192.168.0.1:8080, т.е. порт указывается через двоеточие -:- после адреса.
Но что же делать в случае, когда используется IPv6, ведь там все числа через двоеточие и браузер будет думать что это порт.
Так вот в случае IPv6 IP-адрес в адресной строке браузера закрывается квадратными скобками. Выглядит это так:
http://[21DA:7654:DE12:2F3B:02AA:EF98:FE28:9C5A]/
Если надо указать ещё и порт, то так:
http://[21DA:7654:DE12:2F3B:02AA:EF98:FE28:9C5A]:8080/