Dlaczego IPv6 istnieje

IPv4 ma około 4,3 miliarda adresów (2^32). Wydawało się to niewyczerpalne w latach 1980 i jest teraz dawno wyczerpane w rejestrach. IPv6, zdefiniowany dla adresowania w RFC 4291, poszerza adres z 32 bitów do 128 bitów, co daje 2^128 adresów, liczbę dość dużą, by niedobór przestał być ograniczeniem projektowym. Praktycznym efektem jest to, że podsieci stają się ogromne, a sztuczki oszczędzania adresów jak nie są już wymagane do podstawowej łączności.

Struktura 128-bitowa

Adres IPv6 ma 128 bitów, zapisywany jako osiem grup po cztery cyfry szesnastkowe rozdzielonych dwukropkami. Każda grupa to wartość 16-bitowa:

2001:0db8:0000:0000:0008:0800:200c:417a

Ta w pełni zapisana forma to reprezentacja rozwinięta. Ponieważ jest długa i pełna zer, forma tekstowa ma reguły kompresji.

Zapisywanie adresu: reguły kompresji

Dwie reguły skracają tekst, a RFC 5952 czyni wynik kanonicznym (jeden adres, jedna preferowana pisownia):

  • Pomiń zera wiodące w każdej grupie: 0db8 staje się db8, 0000 staje się 0.
  • Zastąp jeden ciąg kolejnych grup całkowicie-zerowych przez ::. Podwójny dwukropek może pojawić się co najwyżej raz, i oznacza jedną lub więcej grup 16-bitowych zer. Gdy istnieje kilka ciągów równej długości, kompresowany jest pierwszy.

Zastosowanie obu do powyższego adresu daje jego formę kanoniczną:

2001:db8::8:800:200c:417a

RFC 5952 dodaje kilka reguł kończących, by narzędzia się zgadzały: cyfry szesnastkowe są małymi literami, a :: nie jest używany do „kompresowania" pojedynczej grupy zer (to nie skróciłoby niczego istotnego). Narzędzie IPv6 pokazuje zarówno kanoniczną formę skompresowaną, jak i w pełni rozwiniętą formę obok siebie, byś mógł zobaczyć dokładnie, co oznacza ::.

Przypadek szczególny: adres może nieść osadzony IPv4 ogon w swoich ostatnich 32 bitach, zapisany w kropkowym dziesiętnym. Najczęstszą jest forma IPv4-mapowana, gdzie RFC 5952 zaleca notację mieszaną ::ffff:192.0.2.128 zamiast czystego szesnastkowego.

Prefiksy i arytmetyka prefiksów

Jak w IPv4, prefiks IPv6 zapisuje się adres/długość, gdzie długość liczy wiodące bity sieci:

2001:db8::/64

/64 oznacza, że pierwsze 64 bity to sieć, a pozostałe 64 to identyfikator interfejsu. /64 to standardowy rozmiar dla pojedynczej sieci LAN, i sam mieści 2^64 adresy, około 18 trylionów. Narzędzie oblicza adres sieci (pierwszy), ostatni adres, i liczbę dla dowolnego prefiksu, który mu podasz, maskując bity hosta do zera, by znaleźć sieć, nawet jeśli wpisałeś adres z ustawionymi bitami hosta.

Typy adresów i zakresy

Wysokie bity adresu umieszczają go w kategorii. Najważniejsze, z RFC 4291 i rejestru :

  • Unicast globalny (2000::/3) to routowalna przestrzeń publiczna, odpowiednik IPv6 publicznego adresu IPv4.
  • Unikatowy lokalny, czyli ULA (fc00::/7) to przestrzeń do użytku prywatnego (RFC 4193), analogiczna do RFC 1918 w IPv4. Nie jest routowana w publicznym internecie.
  • Unicast link-local (fe80::/10) jest ważny tylko na pojedynczym łączu i konfigurowany automatycznie na każdym interfejsie IPv6. Routery nigdy go nie przekazują. Jego zakres to łącze lokalne.
  • Multicast (ff00::/8) adresuje grupę zamiast pojedynczego hosta. Pole zakresu wewnątrz adresu mówi, jak daleko sięga: interface-local, link-local, admin-local, site-local, organization-local, lub global. Na przykład ff02::1 to link-localna grupa wszystkich-węzłów.
  • Loopback (::1/128) to odpowiednik IPv6 dla 127.0.0.1, a adres nieokreślony (::/128) oznacza „żaden adres", używany jako symbol zastępczy podczas konfiguracji.
  • Dokumentacja (2001:db8::/32) jest zarezerwowana przez RFC 3849 dla przykładów i pisania, co jest powodem, dla którego niemal każdy przykład IPv6, który widzisz, w tym kanoniczny w samym RFC 4291, jej używa.

Narzędzie IPv6 raportuje pasujący typ i konkretny prefiks, który dopasowało, plus zakres dla adresów multicast i link-local.

Identyfikatory interfejsu i EUI-64

W typowym /64 dolne 64 bity to identyfikator interfejsu. Jednym historycznym sposobem jego budowania był zmodyfikowany (RFC 4291, Dodatek A): weź 48-bitowy adres MAC, wstaw bajty ff:fe w środku, i odwróć siódmy bit (bit universal/local). To czyniło id interfejsu wyprowadzalnym z adresu sprzętowego. Gdy narzędzie widzi zdradzieckie ff:fe w środku id interfejsu, odwraca proces i pokazuje ci oryginalny MAC. Nowoczesne systemy często wolą zamiast tego losowane lub prywatnościowe identyfikatory interfejsu, właśnie dlatego, że wyprowadzanie id z MAC ujawnia adres sprzętowy.

Odwrotne DNS: ip6.arpa

Wyszukiwania odwrotne (adres na nazwę) dla IPv6 żyją pod domeną ip6.arpa. Adres jest rozwijany do swoich 32 szesnastkowych półbajtów, te półbajty są odwracane, i każdy staje się etykietą. Tak 2001:db8::1 staje się nazwą kończącą się na ...8.b.d.0.1.0.0.2.ip6.arpa. Narzędzie generuje tę nazwę dla dowolnego adresu, co jest dokładną wartością, którą umieściłbyś w rekordzie PTR.

Uwaga o tym, co narzędzie robi

Narzędzie IPv6 to deterministyczny, lokalny kalkulator. Parsuje, kanonizuje, klasyfikuje, i oblicza, wszystko w twojej przeglądarce, bez żadnego wyszukiwania względem żywej sieci. Mówi ci, czym adres strukturalnie jest. Nie mówi ci, czy ten adres jest osiągalny, przydzielony, czy w użyciu, co są osobnymi pytaniami wymagającymi odpytania sieci lub rejestru.