Протокол Интернета версии 6 (Internet Protocol version 4, IP ver. 6)
В связи с нехваткой адресного пространства при использовании адресации IP версии 4 была разработана адресация следующей версии (IP версии 6), главным достоинством которой является увеличенное адресное пространство за счет использования 128 битного адреса.
Так же основными достоинствами нового протокола является
· отсутствие широковещательной рассылки;
· автоконфигурация адреса устройства;
· более простой заголовок;
· мобильность – возможность мобильным пользователям (беспроводных подключений) перемещаться между сетями, которая была реализована в IP версии 4 в виде дополнительной конфигурации;
· безопасность – стандарт IPsec является обязательным в IP версии 6.
Формат заголовка
Формат заголовка пакета протокола IP версии 6 представлен на рис. 29.
Рис. 29. Формат заголовка IP версии 6
Поле «Номер версии» указывает версию протокола – 610 (1102 – соответствует шести в двоичной системе исчисления). Данное поле занимает 4 бита.
Поле «Класс трафика» показывает приоритет пакета. Данное поле определяет класс передаваемого трафика в соответствии с качеством обслуживания (Quality of Service, качество обслуживания).
Поле «Метка потока» – это псевдослучайное 20-ти битное число, задаваемое отправителем пакета. При обработке потока пакетов IP версии 6 маршрутизаторы анализируют дополнительные поля и запоминают результаты обработки в локальном КЭШе. Ключем к такой записи служит комбинация «адрес-отправитель» - «метка потока». При наличии такой записи время на обработку пакета сокращается, что является достоинством протокола IP версии 6. Стоит отметить, что поскольку запись является динамической, время ее жизни в локальном КЭШе маршрутизатора ограничено (порядка 6 секунд по умолчанию).
|
|
|
Поле «Длина пакета» определяет длину пакета в байтах. Стоит отметить, что заголовок пакета протокола IP версии 6 фиксированной длины, в отличие от заголовка пакета протокола IP версии 4.
Поле «Следующий заголовок» идентифицирует по коду протокол, которому следует передать содержимое поле «Данные» по завершению деинкапсуляции.
Поле «Предел перехода» по функционалу полностью идентичен полю «Время жизни» протокола IP версии 4, то есть определяет в единицах время жизни пакета.
Поля «Адрес источника» и «Адрес получателя» определяют соответствующие адреса в формате протокола IP версии 6, то есть в 128 битном размере, записанном в шестнадцатеричной системе счисления, разделенном двоеточием 16-битных сегментов.
Адресация в сетях IP версии 6
На сетевом уровне стека протоколов TCP/IP (а также и модели OSI/ISO) адресом является IP-адрес устройства. Данный адрес представляет собой уникальный идентификационный номер устройства, состоящий из 128 бит. Для визуального представления данный адрес записывается в шестнадцатеричной системе исчисления, разделяя двоеточием 128 бита каждые 16 бит. Примером подобного адреса может служить адрес 2013:0000:120F:0000:0000:09C0:876A :130B.
|
|
|
В общем случае IP-адрес состоит из префикса сети (который может включать префикс подсети) и идентификатора интерфейса, как показано на рис. 30.
Рис. 30. Структура IP-адреса версии 6
В силу длины адреса были приняты правила представления IP-адреса версии 6:
· пропуск старших 0 в шестнадцатеричной записи (например, 09С0 соответствует 9С0),
· двойное двоеточие (::) может заменить любую или несколько следующих друг за другом шестнадцатеричных сегментов, состоящих их нулей. Двойное двоеточие может применяться в адресе только один раз.
Таким образом, основываясь на описанных правилах представления IP-адреса версии 6, приведенный в примере адрес 2013:0000:120F:0000:0000:09C0:876A :130B можно записать как 2013:0:120F::9C0:876A:130B.
Адреса в протоколе IP версии 6 подразделяются на
· индивидуальный (unicast) – один к одному,
· групповой (multicast) – один ко многим,
· альтернативный (anycast) – один к ближайшему.
Одно из отличий протокола IP версии 6 от версии 4 заключается в отсутствии широковещательного типа адреса (broadcast), одного ко всем, который порождает широковещательные штормы в сети.
|
|
|
Индивидуальный тип адреса в свою очередь подразделяется на
· глобальный (по функционалу соответствует публичному адресу в протоколе IP версии 4), начальный префикс которого выглядит следующим образом: 2000::/3, что соответствует 00102 (рис. 31),
· зарезервированный – зарезервированные для определенных групп устройств адреса,
· частный:
o локальный адрес площадки (Unique Local) – аналог частных адресов протокола IP версии 4. Данный тип адреса маршрутизируется в пределах внутренней сети (анонсируется во всех локальных сетях внутренней сети) (рис. 32). Префикс данного типа адреса равен FD::/8.
o локальный адрес канала (Link Local) – адреса, используемые для взаимодействия в пределах одной сети в основном служебными протоколами (например, для обнаружения соседей). Данный тип адреса не маршрутизируется за пределы локальной сети. Префикс данного типа адреса равен FE80::/10 (рис. 33).
· адрес возвратной петли (loopback) – аналогичен по функционалу адресу возвратной петли протокола IP версии 4, с одной разницей: в протоколе IP версии 4 под адрес возвратной петли разработчиками отдана целая сеть 127.0.0.0/8, тогда как в протоколе IP версии 6 – только один адрес (::1),
|
|
|
· неопределенный адрес – адрес, который имеют все устройства, которые только что подключились к существующей сети и не имеют настроенного IP-адреса версии 6 (::).
На рис. 31 представлен формат глобального индивидуального IP-адреса протокола IP версии 6. Данный адрес состоит из пяти адресных пространств:
· регистратора (Registry) – адресное пространство, предоставленное IANA (Internet Assigned Numbers Authority, Администрация адресного пространства Интернет) региональному интернет-регистратору (Regional Internet Registry),
· провайдера (Internet Service Provider) – адресное пространство, предоставляемое региональным интернет-регистратором конкретному интернет-провайдеру,
· организация (Site, площадка) – адресное пространство, предоставляемое интеренет-провайдером конкретной организации,
· подсеть (Subnet) – адресное пространство, которым располагает организация для создания 65536 подсетей,
· идентификатор интерфейса (Interface Identifier) – уникальный идентификатор хоста в локальной сети.
Рис. 31. Формат глобального индивидуального IP-адреса протокола IP версии 6
На рис. 32 представлен формат локального IP-адреса площадки протокола IP версии 6. Данный адрес состоит из четырех адресных пространств:
· FD – префикс, идентифицирующий локальный адрес площадки,
· идентификатор организации (Global ID, глобальный идентификатор) – адресное пространство, описывающее внутреннюю сеть организации,
· подсеть (subnet) – адресное пространство, описывающее подсеть в пределах внутренней сети организации,
· идентификатор интерфейса (Interface Identifier) – уникальный идентификатор хоста в локальной сети.
Рис. 32. Формат локального IP-адреса площадки протокола IP версии 6
На рис. 33 представлен формат локального IP-адреса канала протокола IP версии 6. Данный адрес состоит из трех адресных пространств:
· FE80 – префикс, идентифицирующий локальный адрес канала,
· 0 – адресное пространство, выраженное нулями и занимающее 54 бита, поскольку данный тип адреса не маршрутизируется за пределы локальной сети,
· идентификатор интерфейса (Interface Identifier) – уникальный идентификатор хоста в локальной сети.
Рис. 33. Формат локального IP-адреса канала протокола IP версии 6
Формирование IP-адреса
IP-адрес (версия 6) устройство может получить
· путем ручной настройки на устройстве администратором сети;
· путем автоматического получения от специализированного сервера – DHCP-сервер (Dynamic Host Configuration Protocol – протокол динамического конфигурирования хостов);
· путем автоконфигурации (новый функционал по сравнению с протоколом IP версии 4).
Выбор технологии, на основании которой устройство получает IP-адрес зависит от того, необходимо ли сохранение полученных настроек. Если подобное условие необходимо выполнить, необходимо применение либо протокола DHCP версии 6, либо ручной настройки. В противном случае, допустимо использование функции автоконфигурации.
Протокол DHCP версии 6 не значительно отличается от предшественника (DHCP версии 4). Основное отличие, которое вытекает из типов адресов, используемых в протоколе IP версии 6, заключается в применении не широковещательной рассылки, а групповой на DHCP-сервера.
Функция автоконфигурации позволяет автоматически настроить как локальный адрес канала, так и локальный адрес площадки на устройстве.
Локальный адрес канала в своем составе имеет только один неопределенный параметр для устройства, только подключившегося к сети – идентификатор интерфейса. Для автоматической генерации данного параметра применяется модификация EUI-64 (Extended Unique Identifier, расширенный уникальный идентификатор). Данная модификация заключается в
1. в добавлении между двумя составляющими MAC-адреса устройства вставки FFFE,
2. инвертировании бита U/L (локально-администрируемый адрес).
Таким образом, в силу уникальности MAC-адреса устройства генерируется локальный адрес канала, так как префикс сети заранее известен (рис. 33).
Автокофигурация также позволяет автоматически настроить локальный адрес площадке на устройстве, адрес шлюза по-умолчанию, адрес DNS-сервера и многих других параметров. Данный функционал реализовывается за счет отправки ICMP версии 6 сообщения (Router Solicitation) на групповой адрес маршрутизаторов. Маршрутизатор в ответ на получение данного сообщения ответит ICMP сообщением Router Advertisement, содержащим префикс сети, в которой находится устройство и множество параметров, необходимых для маршрутизирования адреса устройства за пределы локальной сети (в пределах внутренней сети).
Маршрутизация
Введение в маршрутизацию
Основной задачей сетевого уровня стека протоколов TCP/IP является маршрутизирование пакетов между сетями географически удаленными друг от друга.
Возникает вопрос причины подобной необходимости при наличии адресации уже на канальном уровне. Причина заключается в том, что априори устройство, функционирующее в сети, не имеет информации о MAC-адресах других устройств. Данное знание появляется посредствам изучения сети (на основе функционирования протокола сетевого уровня Address Resolution Protocol, ARP, протокола разрешения адресов). Суть данного изучения заключается в получении ответа на посланный широковещательный (на канальном уровне) запрос о том, у какого устройства какой MAC-адрес.
Далее необходимо рассмотреть два типа топологии: один – локальная сеть, состоящая из одной сети (рис. 34а), другой – локальная сеть, состоящая из нескольких сетей/подсетей (рис. 34б).
Рис. 34. Топологии сети
Отличие данных топологий заключается в том, что в первом случае сетевым устройством, соединяющим конечные устройства, обменивающиеся запросами о MAC-адресах, является коммутатор (или любое другое устройство не выше второго уровня модели OSI/ISO), распространяющий широковещательные кадры, а во-втором, - маршрутизатор, устройство третьего уровня модели OSI/ISO, ограничивающее широковещательные домены, а, следовательно, подавляющее всякую широковещательную рассылку как на канальном, так и на сетевом уровнях. Следовательно, запросы на получение информации о MAC-адресах устройств не могут быть доставлены до адресата (протокол, предназначенный для разрешения IP-адреса в MAC-адрес, называется ARP, Address Resolution Protocol).
Отсюда вытекает необходимость более глобальной адресации устройств на сетевом уровне. А, следовательно, и необходимость предоставления информации о местонахождении устройств с конкретными адресами. Но первоначально ставится вопрос о местонахождении сети, в которой находится адресат (как местонахождение улицы, на которой расположен жилой дом). В этом и заключается задача маршрутизации: распространение информации о местонахождении сетей, а, следовательно, и построение маршрутов до каждой сети.
Приведем в пример топологию, представленную на рис. 35, в которой конечные устройства соединены уже не одним маршрутизатором (как на рис. 34б), а несколькими с несколькими возможными маршрутами по сети. Как раз, благодаря работе протоколов маршрутизации, все маршрутизаторы сети будут знать необходимую информацию о каждой сети и построят на ее основе маршрут до конкретной сети.
Рис. 35. Топология сети
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1037; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!