برنامه‌نویسی

تفاوت IPv4 و IPv6


۱۹ مرداد ۱۳۹۹
تفاوت IPv4 و IPv6
تفاوت IPv4 و IPv6

در این مقاله، داستان پروتکل‌های اینترنت را بررسی می‌کنیم.

همانطور که می‌دانیم با افزایش چشم‌گیر دستگاهای متصل به اینترنت و نیاز هرکدام به یک آدرس IP برای حضور در این فضا و محدودیت‌‌های آدرس IPهای v4، اینترنت می‌توانست چند سال پیش متوقف شود. خوشبختانه IPv6 به‌موقع برای نجات www (World Wide Web) وارد میدان شد.

قبل از اینکه درمورد اهمیت آدرس‌های IP و چرایی آنها در آینده کسب و کار شما (و اینترنت) صحبت کنیم، کمی به موارد دیگر می‌پردازیم …

در سال 1798، Thomas Robert Malthus، روحانی و محقق انگلیسی استدلال کرد که رشد جمعیت و تامین مواد غذایی برای این افراد، منجر به نتایج فاجعه آمیزی برای بشر خواهد شد. به‌عبارت دیگر، مردم به زودی در عرضه مواد غذایی با مشکل روبرو می‌شوند و جنگ شروع می‌شود.

انسان‌ها کمتر از 200 سال بعد، مشکل جهانی که Malthus در نسبتی دیگر به آن اشاره کرده بود را در زمینه‌ی کمبود آدرس‌های IP برای www، برطرف کردند. این تا حدودی به‌خاطر رشد تعداد دستگاه‌هایی بود که نیاز به آدرس IP داشتند و فقط تعداد محدودی آدرس وجود داشت.

خوشبختانه این داستان پایان خوشی دارد، زیرا مجموعه‌ای از فناوری‌ها که به طور جدی این موضوع را مدیریت می‌کنند، به موقع مداخله کردند تا ما را از این عذاب قریب‌الوقوع نجات دهند.

بنابراین می‌توان گفت، که این مقاله درباره داستان IPv6 و نجات فضای سایبری است.

مواردی که در این مقاله درمورد آن‌ها صحبت می‌شود:

  • IPv6 چیست و چرا به آن نیاز داریم؟
  • معایب و مزایای استفاده از IPv6 درمقابل IPv4
  • آینده وب با IPv6

IPv6 چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

IP یکی از پروتکل‌هایی است که مجموعه‌ای از قوانین، درباره چگونگی انتقال packetها را در شبکه، بررسی می‌کند. آدرس دهی IP، مستلزم این است که هر node در شبکه پروتکل اینترنت (مثلا: کامپیوتر، روتر، چاپگر شبکه)، برای هر کدام از این رابط‌های شبکه، یک آدرس IP اختصاص داده می‌شود.

این آدرس‌های IP را می‌توان برای یافتن محل و شناسایی آن Node که در ارتباط با سایر Nodeها در شبکه است، استفاده کرد. این بدان معناست که هر دستگاه موجود در اینترنت برای ارتباط با یک دستگاه دیگر، نیاز به یک آدرس IP دارد.

هنگامی که اینترنت برای اولین بار در ذهن افراد تداعی و تصور می‌شد، هیچ‌کس نمی‌توانست تعداد دستگاه‌هایی که نیاز دارند با یکدیگر در ارتباط باشند، را پیش‌بینی کنند. تا همین اواخر، IPv4 پروتکل اصلی برای گروه‌بندی و انتقال داده‌ها از طریق اینترنت بود و البته هنوز هم بیشتر ترافیک اینترنت از طریق این پروتکل جابجا می‌شوند. آدرس IPv4 از یک فضای 32بیتی استفاده می‌کند، که آدرس IPv4های یکتا را به 4.3 میلیارد آدرس محدود می‌شود.

نمونه‌ای از آدرس IPv4
نمونه‌ای از آدرس IPv4

مشکل: تعداد زیاد موارد استفاده از IP

اکنون ممکن است که 4.3 میلیارد آدرس IP بسیار زیاد به‌نظر برسد، اما این را در نظر بگیرید که از آن 4.3 میلیارد آدرس IP، تعداد زیادی از آن برای مصارف خاص رزرو شده باشند و برای اختصاص به کارهای عمومی در دسترس نباشند.

حال با گذر از این موضوع، 3.7 میلیارد آدرسIP در دسترس عموم قرار می‌گیرد. مشکل در جای دیگر به نام IPv4 address exhaustion تشدید می‌شود، شرایطی که در سال 1980 وقتی که تجارت اینترنتی با جدیت شروع شد، تخلیه آدرس‌هایIP در دسترس را پیش‌بینی کرده است.

عوامل مختلفی این کاهش میزان را شدت بخشیده است، مانند:

  • تخصیص ناکارآمد آدرس‌های IP بسیار زیاد، به سازمان‌ها از آنچه که در واقع لازم است.
  • رشد جهانی اتصالات اینترنتی که همیشه فعال هستند و هرگز خاموش نمی‌شوند (به عنوان مثال دسترسی به اینترنت broadband).
  • از همه مهم‌تر، رشد دستگاه‌های تلفن همراه.

تلفن‌های همراه، مانند سایر دستگاه‌های موجود در اینترنت حضور دارند و برای ارتباط با سایر دستگاه‌های دارای اینترنت، نیاز به یک آدرس IP دارند. هنگامی که شما 4.78 میلیارد از افراد را در نظر بگیرید که از تلفن‌های همراه استفاده می‌کنند، می‌توانید متوجه شوید که IPv4 چه مشکلی را به‌وجود می‌آورد. در حال حاضر افراد تعداد دستگاه‌های تلفن همراه بیشتری از محدودیت IPv4، همراه خود دارند.

آمار جهانی دارندگان تلفن‌های همراه
آمار جهانی دارندگان تلفن‌های همراه

حالا دستگاه‌های هوشمند که از اینترنت اشیاء استفاده می‌کنند را به اینها اضاف کنید، هر کدام از آنها نیاز به یک آدرس IP دارند و می‌توانید تصویر کنید که با محدودیت‌های IPv4 و در قدم بعد IPv4 address exhaustion چه اتفاق ترسناکی ممکن است برای شبکه جهانی وب یا همان www، رخ بدهد. آن زمان malthus فقط نگران غذای انسان‌ها بود ولی امروزه نگرانی‌های دیگری هستند که باید آنها را در نظر بگیریم. اگر او 150 سال دیگر عمر می‌کرد و دنیا را با فناوری‌های جدید و تعداد زیادی از اینفلوئنسرهای شبکه‌های اجتماعی می‌دید که دسترسیشان به آدرس‌های IP محدود یا به‌طور دائم قطع شده‌اند، این موضوع را جدی می‌گرفت و سپس همه چیز تغییر کرد.

راه حل: استفاده از IPv6

کمبودهای پیش‌بینی شده در آدرس‌های IPv4 باعث شد تصمیم‌های جدیدی در رابطه با چند فناوری‌ جدید گرفته شود، فناوری‌هایی مانند Network Address Translation (NAT)، Classless Inter-Domain Routing (CIDR) و در آخر IPv6.

شاید برای‌تان جالب باشد که بدانید چه اتفاقی بر سر IPv5 و آدرس‌های IP ورژن 0 تا 3 افتاده است. اگرچه IPv5 به عنوان ابزاری برای پخش داده‌های صوتی و تصویری و به عنوان پایه‌ای برای توسعه فناوری‌های پیچیده مانند voice-over-IP (VoIP)، توسعه داده شده بود. اما هرگز به یک پروتکل رسمی تبدیل نشد، زیرا از طول آدرس‌های 32بیتی استفاده می‌کرد که در IPv4 هم به همان گونه بود و محدودیت‌های آدرس‌های 32بیتی را با خود به همراه داشت.

طبق اطلاعات ثبت شده در ویکی‌پدیا درمورد ورژن‌های مختلف آدرس‌های IP، ورژن‌های 0 تا 3 را می‌توان ورژن‌های آزمایشی آدرسIP دانست.

خب، دوباره به مبحث اصلی برمی‌گردیم.

پروتکل IPv6 از آدرس‌های 128 بیتی که دارای 8 بخش، شامل اعداد و حروف HexaDecimal، از بین 0 تا FFFF، که توسط : از یکدیگر جدا و این‌گونه تشکیل می‌شوند.

شاید فکر کنید جمله بالا شبیه Astromech Binary است، اما فقط با دیدن IPv6 می‌توانید بگویید که چقدر IPv6 از IPv4 قدرتمندتر و بزرگ‌تر است.

مقایسه IPv4 درمقابل IPv6
مقایسه IPv4 درمقابل IPv6

حالا می‌توانید بگویید که IPv6 چقدر بزرگ‌تر از IPv4 است؟

اگر قرار بود 4.3 میلیارد دلار را بین مردان، زنان و کودکان در کانادا تقسیم کنیم، به هرکدام از آنها کم‌تر از 120 هزار دلار تعلق می‌گرفت …

بااین‌حال IPv6 با آدرس‌های 128بیتی خود، این امکان‌ را در اختیار ما قرار می‌دهد که 340 آدرس منحصر به فرد داشته باشیم، 340 تریلیون تریلیون تریلیون آدرس!!

با محدودیت‌ فضای آدرس‌های IPv4، به زمانی نزدیک می‌شدیم که با‌توجه به پیشرفت تکنولوژی و نیاز هر قطعه الکترونیکی برای دریافت یک آدرس IP، آدرس‌های ورژن 4 رو به اتمام بودند و شاید می‌توانستیم دنیایی را متصور شویم که فقط افراد و شرکت‌های خاصی می‌توانستند از آدرس‌های IP استفاده کنند اما با ظهور IPv6، تریلیون تریلیون تریلیون آدرس‌های IP در اختیار ما قرار گرفته که نیاز ما را برطرف می‌کند و دیگر نیازی به اعمال محدودیت، نیست.

معایب استفاده از IPv6

اگرچه IPv6 در کنارIPv4 درحال همزیستی در بستر اینترنت است، اما این دو پروتکل موجود نمی‌توانند باهم تعامل داشته باشند و ناسازگار هستند. IPv4 و IPv6 نمی‌توانند با یکدگیر ارتباط برقرار کنند اما می‌توانند در یک شبکه موجود باشند. این موضوع به Dual Stack معروف است.

این ناسازگاری در میان دو پروتکل IPv4 و IPv6، چالش‌هایی را در زمان استفاده از یک برنامه خاص یا پروتکل خاص ایجاد می‌کند. برای مثال می‌توان به FTP اشاره کرد که با IPv6 سازگار نیست و نیاز به افزونه‌های خاص، برای انتقال موفقیت آمیز فایل‌ها است.

مزیای استفاده از IPv6

اولین مزیتی که خیلی به چشم می‌آید، IPv6 به‌طور قابل ملاحظه‌ای آدرس‌های IP بیشتری را در اختیار ما قرار می‌دهد. 340 میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد آدرس‌های IP …

با توجه به گفته‌های Lee Howard از دیگر مزیت‌های IPv6 در مقابل IPv4، سرعت بیشتر است. در ادامه چند واقعیت جالب در مورد IPv6 آورده شده است:

  • IPv4 برای جداکردن آدرس‌ها، از نقطه استفاده می‌کرد اما در IPv6، آدرس‌ها توسط colonsها از هم جدا می‌شوند.
  • صفرهای موجود در آدرس‌های IPv6 را می‌توان برای کوتاه‌تر کردن آدرس، در نظر نگرفت.

بیایید چند نمونه از آدرس‌های IPv6 معتبر را باهم ببینیم:

2001 : db8: 3333 : 4444 : 5555 : 6666 : 7777 : 8888

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

: : (به این معنی است که هر 8 بخش موجود، 0 هستند)

2001: db8:: (به این معنی است که شش بخش آخر 0 است)

:: 1234: 5678 (به معنای این است که شش بخش اول 0 است)

2001: db8:: 1234: 5678 (به معنی این است که چهار بخش میانی 0 است)

حال بیاید یک مثال از IPv6 را باهم به صورت مختصر بنویسیم:

این آدرس را در نظر بگیرید: 2001:0db8:0001:0000:0000:0ab9:C0A8:0102

حال برای اینکه آن را به‌صورت مختصر درآوریم از صفرها چشم پوشی می‌کنیم:

2001:db8:1::ab9:C0A8:102

آینده وب با IPv6

همان‌طور که امروزه در سیاره ما همه چیز این قابلیت را دارند که به شبکه اینترنت متصل شوند، IPv6 چیزی است که حتما باید به آن اهمیت بدهید، به‌خصوص اگر شما ارائه دهنده سرویس‌هایی بر بستر وب هستید یا در توسعه نرم‌افزار و سخت‌افزار فعالیت می‌کنید.

برای استفاده از IPv6 شما به یک سیستم‌عامل و یک روتر که از پروتکل IPv6 پشتیبانی ‌کند، نیاز دارید. همچنین ISP ای که از آن استفاده می‌کنید، IPv6 را فعال کرده باشد.

خب برای این‌کارها نیاز به انجام تست‌های عجیب وغریب نیست. فقط نیاز به بازدید از وبسایت testmyipv6.com است.

درحال حاضر اکثر سیستم‌عامل‌های مدرن دسکتاپ از پروتکل IPv6 پشتیبانی می‌کنند. اگر یک روتر جدید می‌خرید، حتما پشتیبانی آن از IPv6 را بررسی کنید. همچنین مطمئن شوید که ISP شما IPv6 را تنظیم و فعال کرده است.

ما به اندازه کافی از مشکلات IPv4 رنج کشیده‌ایم، ولی دیگر لازم نیست که این رنج را متحمل شویم. با IPv6، نظریه Malthus در بخش تکنولوژی، شکست خورد. می‌توان گفت که به کمک پروتکل ورژن 6 آدرس‌های IP، کهکشان نجات پیدا کرده و امیدی جدید و تازه به اینترنت بخشیده شده است.

درحال‌حاضر با تشکر از IPv6، تعداد آدرس‌های IP کافی برای اینکه اینترنت سرِپا بماند، موجود است و برای اتصال دستگاه‌های مختلف به شبکه کافی هستند.

منبع: https://premium.wpmudev.org/blog/ipv4-vs-ipv6