Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

лет.

Разработка IPv6 дала шанс улучшить возможности IPv4 исходя из потребностей современного Интернета. Чтобы найти протокол, удовлетворяющий всем этим требованиям, IETF издал в RFC 1550 приглашение к дискуссиям и предложениям. Был получен двадцать один ответ. Далеко не все варианты содержали предложения, полностью удовлетворяющие этим требованиям. В декабре 1992 года были рассмотрены семь серьезных предложений. Их содержание варьировалось от небольших изменений в протоколе IP до полного отказа от него и замены совершенно другим протоколом.

Одно из предложений состояло в использовании вместо IP протокола CLNP, который с его 160-разрядным адресом обеспечивал бы достаточное адресное пространство на веки вечные — этого пространства хватило бы, если бы каждая молекула воды в мировом океане захотела создать свою небольшую сеть (порядка 2 5адресов). Кроме того, это решение объединило бы два основных сетевых протокола. Однако все же сочли, что при подобном выборе придется признать, что кое-что в мире OSI было сделано правильно, что было бы политически некорректным в интернет-кругах. Протокол CLNP, на самом деле, очень мало отличается от протокола IP. Окончательный выбор был сделан в пользу протокола, отличающегося от IP значительно сильнее, нежели CLNP. Еще одним аргументом против CLNP была его слабая поддержка типа сервиса, требовавшегося для эффективной передачи мультимедиа.

Три лучших предложения были опубликованы в журнале IEEE Network Magazine (Deering, 1993; Francis, 1993; Katz и Ford, 1993). После долгих обсуждений, переработок и борьбы за первое место была выбрана модифицированная комбинированная версия Диринга (Deering) и Фрэнсиса (Francis), называемая в настоящий момент протоколом SIPP (Simple Internet Protocol Plus — Простой интернет-протокол Плюс). Новому протоколу было дано обозначение IPv6.

Протокол IPv6 прекрасно справляется с поставленными задачами. Он обладает достоинствами протокола IP и лишен некоторых его недостатков (либо обладает ими в меньшей степени), к тому же наделен некоторыми новыми особенностями. В общем случае, протокол IPv6 несовместим с протоколом IPv4, но зато совместим со всеми остальными протоколами Интернета, включая TCP, UDP, ICMP, IGMP, OSPF, BGP и DNS, для чего иногда требуются небольшие изменения для работы с более длинными адресами. Основные особенности протокола IPv6 обсуждаются ниже. Дополнительные сведения о нем можно найти в RFC с 2460 по 2466.

Прежде всего, у протокола IPv6 поля адресов длиннее, чем у IPv4. Они имеют длину 128 бит, что решает основную проблему, поставленную при разработке протокола, — обеспечить практически неограниченный запас интернет-адресов. Мы еще кратко упомянем об адресах чуть позднее.

Второе заметное улучшение протокола IPv6 по сравнению с IPv4 состоит в более простом заголовке пакета. Он состоит всего из 7 полей (вместо 13 у протокола IPv4). Таким образом, маршрутизаторы могут быстрее обрабатывать пакеты, что повышает производительность. Краткое описание заголовков будет приведено ниже.

Третье усовершенствование заключается в улучшенной поддержке необязательных параметров. Подобное изменение действительно было существенным, так как в новом заголовке требуемые прежде поля стали необязательными (потому что они и так использовались не часто). Кроме того, изменился способ представления необязательных параметров, что упростило для маршрутизаторов пропуск не относящихся к ним параметров и ускорило обработку пакетов.

В-четвертых, протокол IPv6 демонстрирует большой шаг вперед в области безопасности. У проблемной группы проектирования Интернета IETF была полная папка вырезок из газет с сообщениями о том, как 12-летние мальчишки с помощью своего персонального компьютера по Интернету вломились в банк или военную базу. Было ясно, что надо как-то улучшить систему безопасности. Аутентификация и конфиденциальность являются ключевыми чертами нового IP-протокола. После модификации IPv4 разница с точки зрения безопасности стала не так уж и велика.

Наконец, в новом протоколе было уделено больше внимания качеству обслуживания. Различные нерешительные попытки по реализации качества обслуживания предпринимались и в прошлом, но при росте мультимедийного трафика в Интернете ощущение их актуальности возрастает.

Основной заголовок IPv6

Заголовок IPv6 показан на рис. 5.49. Поле Версия содержит число 6 для IPv6 (и 4 для IPv4). На период перехода с IPv4 на IPv6, который, вероятно, займет около десяти лет, маршрутизаторы по значению этого поля смогут отличать пакеты нового стандарта от старого. Подобная проверка потребует нескольких тактов процессора, что может оказаться нежелательным в некоторых ситуациях, тем более что в заголовке с информацией о канале передачи данных обычно указан протокол для демультиплексирования, так что эту проверку можно пропустить. Например, в Ethernet у поля Тип существует несколько разных значений, определяющих полезные данные IPv4- или IPv6-пакета. Дискуссия между лагерями, руководствующимися принципами «Делай правильно» и «Делай быстро», несомненно, будет долгой и энергичной.

Поле Дифференцированное обслуживание (изначально Класс трафика ) используется для того, чтобы различать пакеты с разными требованиями к доставке в реальном времени. Оно используется для обеспечения качества обслуживания вместе с архитектурой дифференцированного обслуживания (точно так же, как и одноименное поле IPv4). Кроме того, так же как и в IPv4, младшие 2 бита отводятся под явные уведомления о перегрузке.

Поле Метка потока применяется для того, чтобы отправитель и получатель могли сообщить сети об определенных свойствах пакетов и требованиях к их обработке; при этом между ними устанавливается псевдосоединение. Например, поток пакетов между двумя процессами на разных хостах может обладать строгими требованиями к задержкам, что потребует резервирования пропускной способности. Поток устанавливается заранее и получает идентификатор. Когда прибывает пакет с отличным от нуля содержимым поля Метка потока , все маршрутизаторы смотрят в свои таблицы, чтобы определить, какого рода особая обработка ему требуется. Таким образом, новый протокол пытается соединить достоинства подсетей различных типов: гибкость дейтаграмм и гарантии виртуальных каналов.

Рис. 5.49.Фиксированный заголовок IPv6 (обязательные поля)

С целью обеспечения должного качества обслуживания каждый поток описывается адресом источника, адресом назначения и номером потока. Это значит, что для каждой пары IP-адресов можно создать до 2 20активных потоков. Кроме того, два потока с одинаковыми номерами, но различными адресами отправителя или получателя считаются разными потоками и различаются маршрутизаторами по адресам. Ожидается, что номера каналов будут выбираться случайным образом, а не назначаться подряд начиная с 1, что облегчит маршрутизаторам их распознавание.