Предполагается, что IPv4 уже несколько десятилетий находится в стадии исчезновения, а IPv6 готов захватить мир. Но здесь, в 2024 году, мы все еще используем IPv4, и исчерпание возможностей IPv4 остается такой же острой проблемой, как и прежде. Почему миру так трудно вырваться из лап IPv4 и сможет ли IPv6 когда-нибудь действительно заменить IPv4?
Что такое исчерпание IPv4?
IPv4, вероятно, является стандартом IP, с которым вы знакомы. 10.0.0.1, 35.67.89.20 и 192.168.0.1 — это адреса IPv4. Они повсюду, и их мощность охватывает подавляющее большинство всей нашей интернет-инфраструктуры. Они используются для поиска компьютеров в Интернете точно так же, как ваш адрес и почтовый индекс используются для определения вашего дома или улицы. Но у IPv4 есть одна серьезная современная проблема.
Когда был разработан стандарт IPv4, подключенные компьютерные сети находились в зачаточном состоянии. Компьютеры были машинами для исследований и большого бизнеса, и идея о том, что они могут быть в каждом доме, была, по меньшей мере, надуманной. Сети также работали медленно, а памяти, буфера и регистрового пространства на компьютерах не хватало. В результате разработчики стандарта IPv4 приняли простое и разумное решение, но имеющее большие последствия, с которыми мы живем до сих пор. Они ограничили объем пространства в пакете IPv4, используемом для хранения адреса, до 4 байтов или 32 битов, ограничив размер IP-адреса от 0.0.0.0 до 255.255.255.255, оставив нам скудные 4,3 миллиарда IP-адресов для работы. .
В то время это, должно быть, казалось достаточным. Но по мере развития Интернета быстро стало ясно, что у нас закончатся адреса IPv4, что привело к развитию IPv6. За прошедшие годы доступность адресов IPv4 (особенно в более крупных блоках) снизилась, а цена адресов IPv4 выросла в несколько раз. На заре Интернета IP-адреса были фактически бесплатными, и многим крупным учреждениям, таким как университеты, были предоставлены для использования огромные блоки пространства IPv4. Теперь это пространство может стоить десятки миллионов долларов.
Если вы хотите узнать больше о том, как работают IP-адресация и сеть, ознакомьтесь с нашим руководством для получения более подробной информации.
IPv6 спасает положение
IPv6 был разработан специально с учетом этой проблемы и расширяет адресное пространство до колоссальных 128 бит. Этого хватит примерно на 340 ундециллионов уникальных устройств, что больше, чем количество атомов на поверхности Земли. Также было добавлено несколько новых функций, таких как автоматическая настройка устройства, обязательный IPSec и улучшенная маршрутизация; однако все это отошло на второй план по сравнению с проблемой истощения адресов. Первые стандарты IPv6 были опубликованы в середине 1990-х годов и были завершены в 1998 году.
Источник: Викисклад.
IPv6 десятилетиями находился в миграционном аду
Однако на дворе 2024 год, а Интернет по-прежнему работает по протоколу IPv4. Так где же все пошло не так? IPv6 находился в миграционном аду на протяжении десятилетий, и все возможные инициативы по улучшению внедрения IPv6 терпели неудачу, начиная с официального Всемирного дня IPv6 в 2011 году, Всемирного «запуска» IPv6 в 2012 году и нескольких планов действий федерального правительства США в 2005 году. 2010 и 2020 годы (включая обязательную готовность государственных сетей к IPv6 — срок, первоначально установленный в 2012 году, теперь продлен до 2025 года). Было проведено множество стимулов для школ и предприятий, рекламные кампании со стороны реестров и интернет-провайдеров, конференции и образовательные кампании.
Источник: Веб-сервисы Amazon.
Внедрение IPv6 — это скучно и дорого
Однако внедрение IPv6 остается медленным и трудным по ряду причин. По данным Google о доступности IPv6 среди пользователей, по состоянию на 2024 год эта цифра составит ~ 44%. Для этого есть множество причин, но основная проблема заключается в том, что IPv4 и IPv6 несовместимы напрямую. Система, поддерживающая только IPv4, не сможет взаимодействовать с системой IPv6, и наоборот. Большинство организаций в Интернете справились с этой задачей, приняв подход «двойного стека», при котором они одновременно поддерживают как IPv4, так и IPv6. Однако это сложно и затратно и не дает явных преимуществ для бизнеса. Все уже поддерживают IPv4, поэтому большинство клиентов даже не заметят, что используют IPv6, даже если вы его поддерживаете. IPv6 также не является по своей сути более быстрым, и большинство его функциональных преимуществ скрыты далеко от области действия обычного веб-браузера. Возможно, вы читаете эту статью через IPv6, в зависимости от вашего интернет-провайдера, и, вероятно, понятия не имеете.
По данным Google о доступности IPv6 среди пользователей, по состоянию на 2024 год эта цифра составит ~ 44%.
Для бизнеса также нет никакой выгоды в будущем, поскольку поддержку IPv4 нельзя полностью отказаться до тех пор, пока все клиенты не перейдут на IPv6. Это создает проблему курицы и яйца, когда компании и организации не видят особого стимула для поддержки IPv6, хотя от них все равно требуется поддерживать поддержку IPv4.
Трансляция сетевых адресов (NAT) придет на помощь
Еще одна серьезная проблема, с которой пришлось столкнуться при внедрении IPv6, — это NAT. NAT — это технология, разработанная в 1994 году для уменьшения количества необходимых глобальных адресов IPv4. Он позволяет устройствам в частной сети использовать один IP-адрес и присутствует почти во всех домашних маршрутизаторах (и существует уже несколько десятилетий). NAT является причиной того, что ваш компьютер имеет «внутренний» IP-адрес и нуждается в переадресации портов, чтобы быть доступным непосредственно из Интернета (за исключением брандмауэра). NAT позволил нам продолжать увеличивать количество подключенных к сети устройств, значительно преодолев точку исчерпания IPv4, до колоссальных 30 миллиардов устройств.
Путаница вокруг NAT была распространена в течение многих лет, поскольку у NAT есть еще одно преимущество: он фактически действует как брандмауэр, предотвращая прямое подключение внешних устройств к вашему компьютеру. Хотя IPv6 был разработан для устранения необходимости в NAT (при этом NAT рассматривается как механизм моста), сейчас он получил настолько широкое распространение, что стал основной частью нашей сетевой инфраструктуры, что, несомненно, замедляет внедрение IPv6 в целом. Существуют и другие технологии, которые мы не будем здесь касаться, которые также помогают обеспечить NAT на уровне предприятия или интернет-провайдера, уменьшая зависимость ваших интернет-провайдеров от пространства IPv4 для удержания клиентов на борту.
[NAT] позволяет устройствам в частной сети использовать один IP-адрес и присутствует почти во всех домашних маршрутизаторах.
IPv4 никуда не денется, но ожидается, что внедрение IPv6 продолжится.
В конечном счете, маловероятно, что мы полностью избавимся от IPv4 в ближайшие десятилетия. Несмотря на то, что внедрение IPv6 продолжает расти, усилия и инвестиции, необходимые для полного перехода, остаются огромными. Тем не менее, некоторые области Интернета, вероятно, будут развиваться быстрее, чем другие. По мере того как небольшие устройства, подключенные к Интернету (когда-то известные как Интернет вещей), становятся все более повсеместными, IP-пространство, необходимое для их адресации, будет продолжать расти. Подобные устройства или виртуализированные серверы, контейнеры или кластеры внутри облачных провайдеров являются хорошими кандидатами на то, чтобы помочь перейти на IPv6. То же самое относится к операторам мобильной связи и некоторым расширенным потребительским интернет-провайдерам.
Переход на IPv6 — это долгая, долгая битва, и она закончится еще не скоро. Переход на IPv6 был «только на горизонте» в первые годы моей учебы в области компьютерных наук еще в 2016 году, и хотя с тех пор был достигнут некоторый прогресс, в лучшем случае он был медленным. Но спрос на IPv4-адреса не исчезнет в ближайшее время, как и наше бесконечное желание иметь все больше и больше устройств, подключенных к Интернету. IPv6 изо всех сил пытался предоставить убедительную причину для перехода большинства пользователей, и хотя IPv4 все еще жив, всегда будут уголки Интернета, которые сопротивляются дополнительной сложности, необходимой для обновления. Эта проблема не имеет решения, и хотя внедрение IPv6 среди крупных предприятий улучшается, полное внедрение по-прежнему остается серьезным препятствием для IPv6, которое необходимо преодолеть, прежде чем он сможет по-настоящему заменить IPv4.
