(IPv6) What is Internet Protocol Version 6?

IP مخفف Internet Protocol است و ساختار فنی یک بسته دیتا و شمای آدرس دهی کامپیوترها برای ارتباط آنها با یکدیگر در بستر شبکه را تعیین می کند. امروزه پروتکل IP با پروتکل (TCP (Transmission Control Protocol ترکیب شده و یک اتصال مجازی بین مبدا و مقصد برقرار می کند. IP به عنوان یک آدرس منحصر بفرد در شبکه و همانند یک کد پستی است، اما هیچ نوع لینک مستقیم بین مبدا و مقصد برقرار نمی کند. پروتکل TCP/IP با ایجاد یک اتصال بین گیرنده و فرستنده، منجر به انتقال بسته های دیتا بین این دو می شود. در حال حاضر، دو نگارش از IP وجود دارد: IPv4 و نگارش جدیدتر که IPv6 است.

و اما اهمیت IPv6 در آینده دنیای اینترنت به شرح زیر است:

– در سومین روز فوریه سال ۲۰۱۱، گروهی از بزرگترین نهادها و انجمن ها از جمله ICANN، NRO، IAB و جامعه اینترنت (ISOC) گرد هم آمده و اعلام کردند که آدرس های اینترنتی IPv4 به طور کامل اختصاص داده شده است. در واقع، آدرس IPv4 عمومی (Public) برای اختصاص به سازمان ها توسط Regional Address Authorities وجود دارد، اما آدرس اینترنتی IPv4 رزرو وجود ندارد.

– در ۸ ژوئن سال ۲۰۱۱، مایکروسافت و دیگر اعضای جامعه اینترنت (ISOC) برای تست ارتباطات، مشکلات و کارایی Dual-stack (همکاری بین IPv4 و IPv6) دور هم جمع شدند.

– در آوریل سال ۲۰۱۲، IETF برای IPv6 ، RFC 6540 را منتشر کرد که تمامی تجهیزات شبکه باید از IPv6 پشتیبانی کنند.

– در ۶ ژوئن سال ۲۰۱۲، مایکروسافت و دیگر اعضای جامعه اینترنت (ISOC) گرد هم آمده و به طور رسمی و دائمی، امکان Dual-stack را در کارت شبکه ها فراهم آوردند.

دیگر امکان استفاده از IPv6 و زمان بکارگیری آن در شبکه های کامپیوتری فرا رسیده است.

IPv6 که به آن (IPng (Internet Protocol next generation هم گفته می شود، مجموعه ای از یک سری مشخصات مدوّن از طرف IETF است که به نوعی آپگرید IPv4 محسوب می شود. IPv6 از اواسط دهه ۹۰ میلادی توسعه یافت و پایه و اساس آن، شبیه IP Version 4 است. تجهیزات شبکه می توانند برای انتقال بسته ها در بستر شبکه از IPv6 استفاده کنند. همچنین ابزارهایی مانند ping با تغییرات اندک، مشابه بستر IPv4 فعالیت می کنند.

از مهمترین تغییرات در IPv6، افزایش طول IP از ۳۲بیت به ۱۲۸بیت می باشد. این افزایش طول به دلیل رشد و توسعه روز افزون اینترنت و استفاده از IP و آینده نگری برای این موضوع است. IPv4 به صورت باینری است که از ۴ تا Octet تشکیل شده که اینها با dot (.) از هم جدا می شوند ولی IPv6 به صورت Hexadecimal است که با دونقطه (:) از هم جدا می شوند. یک سری نقایص IPv4 در IPv6 برطرف گردیده و این در خود ویژگی هایی از جمله امنیت (Security) و جابجایی (Mobility) را دارد.

قابلیت های دیگر IPv6 عبارتند از:

۱- پشتیبانی از آدرس های مبدا و مقصد با طول ۱۲۸ بیت (۱۶بایت).

۲- پشتیبانی از IPSec.

۳- استفاده از فیلد Flow Label برای شناسایی بسته های دیتا و انجام QOS توسط روتر.

۴- هدر IPv6 شامل Checksum نمی شود.

۵- IPv6 به سرور DHCP و یا پیکربندی دستی نیاز ندارد که این منجر به مدیریت آسان تر می شود.

۶- IPv6 از رکورد AAAA برای تبدیل نام به IP و از رکورد PTR برای تبدیل IP به نام هاست استفاده می کند.

۷- پشتیبانی از سایز بسته دیتا به طول ۱۲۸۰ بایت.

۸- IPv6 از پیام های Multicast Neighbor Solicitation برای نگاشت آدرس های IP به آدرس های Link-Layer استفاده می کند.

۹- IPv6 از پیام های (Multicast Listener Discovery (MLD برای مدیریت اعضا در یک Subnet شبکه استفاده می کند.

۱۰- IPv6 از ICMPv6 Router Solicitation و پیام های Router Advertisement برای تعیین و انتخاب بهترین Default Gateway در شبکه استفاده می کند.

۱۱- عدم نیاز به NAT – عدم تداخل در آدرس های Private IP .

۱۲- یکی دیگر از قابلیت های بسیار پرکاربرد IPv6، توانایی پیکربندی خود به صورت خودکار است، حتی بدون استفاده از DHCPv6. به اینصورت که IPv6 می تواند یک آدرس link-local برای هر اینترفیس به طور خودکار پیکربندی نماید.

  سه نوع پیکربندی خودکار وجود دارد:

۱- Stateless : پیکربندی آدرس‌ها و دیگر تنظیمات آن، بر پایه‌ی دریافت پیام های اعلان روتر می باشد.

۲- Statefull : پیکربندی بر پایه استفاده از یک پروتکل پیکربندی آدرس مثل DHCPv6 است که در این حالت، آدرس ها و دیگر تنظیمات پیکربندی توسط آن دریافت می شود.

۳- both : پیکربندی بر پایه دریافت پیام های اعلان روتر می باشد که شامل گزینه های اطلاعات پیشوندی است.

انواع آدرس های IPv6 :

۱- Unicast : یک آدرس Unicast، به یک اینترفیس تک و در واقع به یک IP در شبکه اشاره کرده و به آن تک اینترفیس، آدرس دهی می شود. انواع آدرس های Unicast در IPv6 به شرح زیر است:

الف) Global unicast addresses : این نوع آدرس، همانند آدرس های Public در IPv4 هستند. این آدرس ها در اینترنت مسیریابی شده و قابل دسترس هستند.

ب) Link-local addresses : در این نوع آدرس، ۱۰ بیت ابتدایی به صورت ۱۱۱۱۱۱۱۰۱۰ بوده و در ادامه، ۵۴ بیت صفر دارد و برای ارتباط با نود های همسایه در یک شبکه داخلی بدون روتر استفاده می شود. این نوع آدرس، شبیه آدرس APIPA در IPv4 با بازه شبکه ۱۶۹.۲۵۴.۰.۰/۱۶ می باشد.

پ) Site-local addresses : این نوع آدرس هم با ۱۰ بیت ابتدایی ۱۱۱۱۱۱۱۰۱۱ شروع شده و همانند آدرس های Private در IPv4 است.

ت) Unique local addresses : در این نوع آدرس، هفت بیت ابتدایی با ۱۱۱۱۱۱۰ شروع شده، ۴۰ بیت برای Global ID، ۱۶ بیت برای Subnet ID و ۶۴ بیت هم برای Interface ID در نظر گرفته شده است.

ث) Special addresses :

۱- شامل آدرس (:: Unspecified (0:0:0:0:0:0:0:0 or به نشانه عدم حضور یک آدرس و همانند ۰.۰.۰.۰ در IPv4 است. این آدرس هرگز به یک اینترفیس داده نشده و به عنوان آدرس مقصد هم استفاده نمی شود.

۲- آدرس Loopback که همان (۰:۰:۰:۰:۰:۰:۰:۱ یا ۱::) بوده و برای تست اینترفیس استفاده می شود و همانند ۱۲۷.۰.۰.۱ درIPv4 است.

د) Transition addresses : این آدرس با هدف انتقال و مهاجرت از IPv4 به IPv6 و همزیستی بین این دو بوده و شامل موارد زیر است:

A) IPv4-compatible address      B) IPv4-mapped address     C) 6to4 address      D) ISATAP address      E) Teredo address

۲- Multicast : یک آدرس Multicast، به صفر، یک و یا چند اینترفیس روی یک یا چند هاست اشاره می کند. در یک گروه Multicast، یک بسته دیتا که به یک آدرس Multicast ارسال می شود، به تمام اینترفیس های آن گروه، ارسال می گردد. از یک آدرس Multicast، برای ارتباط یک به چند (one-to-many) استفاده می شود.

۳- Anycast : از یک آدرس Anycast برای ارتباط یک به یک از چند (one-to-one-of-many) و با تحویل بسته های دیتا به یک اینترفیس استفاده می شود. آدرس های Anycast از روی آدرس های Unicast بدست می آیند و محدوده کاری آنها بستگی به محدوده کاری آدرس های Unicast مرجع دارند. تمامی  routerهای داخل یک شبکه، دارای آدرس های Anycast یکسانی هستند. حال اگر بسته ای به آدرس Anycast ارسال شود، به دست نزدیکترین آدرس  Anycastروی روتر می رسد.

به خاطر داشته باشید که RFC 4291 تعریفی از یک آدرس Broadcast در IPv6 نداشته است. تمامی انواع آدرس دهی Broadcast در IPv4 در آدرس های Multicast در IPv6 ایفای نقش می کند. به عنوان مثال، یک آدرس Broadcast در IPv4 با آدرس FF02::1 که یک آدرس Multicast هست، جایگزین شده و به تمامی نودها در شبکه محلی ارسال می شود. همچنین آدرس Loopback در شبکه های بر مبنای IPv4 به صورت ۱۲۷.۰.۰.۱ و در شبکه های بر مبنای IPv6 به صورت ۱:: می باشد.

Pv6 سیار چیست؟

Mobile IPv6 به یک نود IPv6 اجازه می دهد تا سیار باشد، یا به عبارتی بتواند موقعیت خود را در یک شبکه IPv6 تغییر داده و ارتباطات خود را حفظ نماید.  وقتی یک نود IPv6، مکان خود را تغییر دهد، لینک خود را نیز تغییر می دهد و وقتی لینک خود را تغییر دهد، در جهت برقراری اتصال خود، آدرس IP خود را نیز تغییر می دهد. مکانیزم هایی برای تغییر آدرس در زمان تغییر لینک برای IPv6 وجود دارد، همچون پیکربندی خودکار آدرس Stateful و Stateless. با این وجود، وقتی آدرس تغییر می کند، ارتباطات موجود یک نود سیار که دارای یک آدرس اختصاص داده شده از لینک متصل قبلی است، تغییر می کند.

مزیت اصلی IPv6 سیار اینست که با وجود اینکه نود سیار، موقعیت و آدرس خود را تغییر می دهد، تمامی ارتباطات خود را نگه می دارد. برای انجام این کار، ارتباطات به نود های سیار با یک آدرس خاص که همیشه به آنها اختصاص داده می شود، برقرار می شود و به طور دائم یک نود سیار در دسترس می باشد. IPv6 سیار، ارتباط لایه انتقال (Transport Layer) را فراهم کرده و وقتی یک نود از یک لینک به لینک دیگر منتقل می شود، آدرس آنرا برای نودهای موبایل در لایه اینترنت، نگه داشته و تغییر نمی دهد.

تاریخچه IPv6 در شرکت مایکروسافت

اولین بار در سال ۲۰۰۱ تحقیق و توسعه روی IPv6 توسط مایکروسافت برای پشتیبانی از محصولات انجام گرفت. در آن زمان به ندرت فروشندگان محصولات نرم افزاری و سخت افزاری از IPv6 پشتیبانی می کردند و روترهای اختصاصی IPv6، کارایی کمتری برای مسیریابی بسته ها در بستر IPv6 داشتند.

در سال های ۲۰۰۲ تا ۲۰۰۴، یک نمونه ISATAP در هر منطقه توسعه داده شد و در سال های ۲۰۰۵ تا ۲۰۰۶، مایکروسافت فضای آدرس IPv6 جهانی جدید را از ARIN و RIPE دریافت نمود و کل شبکه، دوباره آدرس دهی شد. روترها با مسیریابیIPv6  بسته های دیتا سازگاری داشتند، اما با این وجود، پشتیبانی IPv6 برای کاربر نهایی به دلیل مشکلات امنیتی و کارایی پائین، به کندی انجام می شد.

در سال های ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۰ با معرفی ویندوز سرور ۲۰۰۸ و ویندوز ویستا، روی هردو سیستم عامل کلاینت و سرور، بستر IPv6 به صورت پیش فرض نصب و فعال بود. پس از گسترش استفاده ISATAP، زیرساخت آن برای توزیع سرویس ترافیک ISATAP دوباره طراحی شد. در این بین، تجهیزات زیادی از جمله IDS با ساختار IPv6 سازگار شدند.