IPv6 обещает расширить адресное пространство Internet, но переход на этот протокол будет непрост: в перегруженные до предела маршрутизаторы придется втиснуть дополнительный трафик
Одна из задач протокола IPv6 - ослабить ремень, туго стягивающий адресное пространство Сети. Но чтобы воспользоваться достоинствами этого протокола, сначала нужно будет приложить немало сил для технического переоснащения всей системы.
IPv6 имеет и другие преимущества по сравнению с сегодняшним протоколом IPv4, но его практическое воплощение потребует сил и времени сетевых администраторов. В длинный перечень необходимых мероприятий входят установка новых стеков на хост-компьютерах, обновление ПО на серверах доменной системы имен (DNS - Domain Naming System) и на маршрутизаторах, увеличение объема ОЗУ маршрутизаторов, ручное конфигурирование туннелей и многое другое.
В перспективе 128-разрядное адресное поле IPv6 способно обеспечить 60 тысяч триллионов триллионов адресов на каждого человека, жившего в 1996 г. на земном шаре. Конечно, вся эта масса IP-адресов едва ли будет использоваться скоро, но расширенная адресная часть сразу же ляжет тяжелым грузом на маршрутизаторы. А они и так уже с трудом удовлетворяют постоянно растущие запросы Internet и внутрикорпоративных частных intranet-сетей.
В используемом сегодня протоколе IPv4 на адресную часть выделено всего 32 разряда, что позволяет обслуживать 4,3 млрд. пользователей. В 1978 г., когда создавался протокол, этого казалось более чем достаточно. Однако Internet развивается настолько бурно, что ему становится тесно в любых рамках, и адресное поле - не исключение. Оно быстро насыщается, и, как предполагается, приблизительно к 2005 г. ресурсы IPv4 полностью истощатся.
Частично такое положение связано с методом распределения адресных блоков по классам. Структура смежных блоков адресов для сетей классов А, В и С проста в применении, но систему выделения адресов при этом оптимальной не назовешь. Особенно остро такая проблема стоит в организациях малого и среднего масштаба.
Чтобы решить ее, разработчики предлагают различные способы, например CIDR (Classless Inter-Domain Routing - бесклассовая междоменная маршрутизация), позволяющие распределять IP-адреса более эффективно. Но все они носят компромиссный характер и не достигают главной цели - расширения адресного пространства.
Самое примечательное отличие IPv6 от IPv4 состоит в применении более длинных адресов. Среди других преимуществ можно назвать встроенную поддержку многоадресных передач, защищенную инкапсуляцию, аутентификацию, а также управление потоками данных, необходимое для обеспечения гарантированного качества обслуживания. Ранее предпринимались попытки интегрировать все эти функции и в протокол IPv4, но результаты оказались более чем скромными.
Заголовок пакетов в IPv6 длиннее, чем в IPv4, однако содержит меньше полей. При такой структуре число операций по его обработке должно сократиться, что повысит эффективность маршрутизации.
Используемые в нынешнем протоколе IPv4 32-разрядные адреса делятся на четыре 8-разрядные группы, носящие название октетов. Подгруппы в каждой из них отделяются точками, например, 256.123.245.004. При разработке протокола IPv6 был выбран сходный формат, состоящий из 16-разрядных целых чисел, разделенных двоеточиями. Все они содержат по четыре шестнадцатеричные цифры, и весь адрес имеет вид FEDC:BA98: 7654:3210:FEDE:BA98:7655:2130.
В некоторых случаях в адрес IPv6 можно преобразовать и адрес IPv4, добавив к нему 96 нулевых разрядов. Такой способ широко используется для пересылки пакетов IPv6 по сети IPv4, поскольку операция добавления или удаления нулей особого труда не представляет.
Одна из традиционных проблем управления IP-сетями - выделение адресов хост-компьютерам. Определенную помощь в ее решении предлагает автоматическое конфигурирование с применением DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - протокол динамической настройки конфигурации).
Он используется и в IPv6, определяя функции ручной настройки место в разделе “дела давно минувших дней”. В новом протоколе бесструктурное конфигурирование (stateless configuration) осуществляется в тот момент, когда хост-компьютер дополняет адрес управления доступом к среде префиксом подсети, полученным от обслуживающего ее маршрутизатора. Адреса, созданные подобным образом, несовместимы со стандартом IPv4 и, следовательно, не могут применяться для автоматического туннелирования.
Но не спешите радоваться: на практике все не так просто и вам предстоит еще много работы. Более длинные адреса IPv6 влияют почти на каждый компонент сети. Простого обновления стеков на клиентских и хост-компьютерах будет недостаточно. На серверы доменной службы имен и маршрутизаторы также придется установить новое ПО, способное обрабатывать “длинные” адреса.
В IPv6 маршрутизация осуществляется практически так же, как и в IPv4 с установленным протоколом CIDR, если не считать применения 128-разрядных адресов. Простые программные расширения позволят использовать с пакетами IPv6 протоколы OSPF (Open Shortest Path First - протокол предпочтения кратчайшего пути), RIP (Routing Information Protocol - протокол маршрутной информации) и ряд других.
Замена ПО на маршрутизаторах труда не составит, но может возникнуть необходимость модернизации аппаратных средств. Возможно, придется повысить емкость ОЗУ, так как таблицы маршрутизации нового протокола имеют большие размеры. Дополнительная память потребуется и для обслуживания сетей, сочетающих IPv6 с IPv4.
Если перевод сетей IPv4 на стандарт IPv6 осуществляется поэтапно, потребуется установить на имеющихся хост-компьютерах двойные стеки и пересылать пакеты IPv6 в оболочке IPv4.
А для связи оставшихся островков IPv4 с сетью IPv6 (такая необходимость обязательно возникнет в процессе перехода) не обойтись без двойных стеков и на маршрутизаторах. Их придется инсталлировать по меньшей мере на нескольких сетевых устройствах. Лишь в этом случае аппаратные средства смогут преобразовывать IP-пакеты различных версий и осуществлять так называемое “туннелирование”.
Прокладка туннелей
Протокол IPv4 не обеспечивает полной совместимости с новой версией IPv6. Причина в том, что устройства, предназначенные для работы с ним, не способны распознавать IP-пакеты версии 6. Для того чтобы избавиться от такого недостатка, была предложена технология туннелирования. Она предусматривает предварительную упаковку пакетов IPv6 в оболочку дейтаграмм IPv4, которые пересылаются по существующим сетям. Такой подход обеспечивает мирное сосуществование двух протоколов в ходе всего процесса развертывания инфраструктуры IPv6.
На сегодняшний день разработано два типа туннелирования - настраиваемый и автоматический, и каждому из них свойственны собственные достоинства и недостатки.
Первый тип требует тщательного планирования, поскольку в нем приходится вручную настраивать таблицы маршрутизации и указывать адреса, по которым можно направлять инкапсулированные данные. Однако он обеспечивает и большую гибкость использования, позволяя пересылать не только пакеты IPv6 по унаследованным сетям, но и пакеты IPv4 по сетям IPv6. Первое очень важно в начале перехода на новый протокол, а второе начинает играть все более существенную роль по мере завершения этого процесса. Возможность пересылать пакеты IPv4 по сети IPv6 приобретает особое значение на заключительной фазе реорганизации сети, когда в ней остаются считанные хост-компьютеры и клиенты, использующие протокол IPv4, и возникает необходимость обеспечить их связь с остальными компонентами.
Автоматическое туннелирование, напротив, позволяет осуществлять лишь упаковку пакетов IPv6 в оболочку дейтаграмм IPv4 для пересылки их по унаследованным сетям. Кроме того, оно требует, чтобы оба узла (как передающий, так и принимающий) имели адреса, совместимые с протоколом IPv4. В этом случае пакеты IPv6 упаковываются передающим хост-компьютером в оболочку IPv4, а маршрутизаторы обрабатывают ее и доставляют данные адресату. Такая технология позволяет устанавливать новый протокол в первую очередь на серверах, и лишь затем - на маршрутизаторах.
Гибкий график
Какое бы впечатление ни произвели на вас возможности IPv6, какой бы твердой ни была ваша решимость как можно быстрее перейти на новый протокол, не забывайте - Рим был построен не за один день. Не пытайтесь заменить сразу все ПО IPv4 на его аналоги для IPv6, сегодня это попросту невозможно. Некоторые производители пока лишь экспериментируют с первыми бета-версиями подобных продуктов, а другие и вовсе молчат о своих планах в области IPv6.
И все же новое ПО должно вскоре появиться и его ассортимент в ближайшие месяцы будет неуклонно расширяться.
Корпорация Digital Equipment, компания Hewlett-Packard, фирма Sun Microsystems и ряд других производителей уже ведут работу по переводу своих ОС Unix на стандарт IPv6. Новый протокол нашел поддержку в Winsock 2.0, что намного упрощает разработку приложений, использующих уникальные возможности IPv6. Фирмы Bay Network, Cisco Systems, Ipsilon Networks и корпорация Digital намерены уже в первом полугодии выпустить ПО маршрутизации на базе IPv6, которое сможет работать со стандартными протоколами маршрутизации, обеспечивать как настраиваемое, так и автоматическое туннелирование.
Как бы активно вы ни переводили свою сеть на IPv6, вам все же придется какое-то время (возможно, даже несколько лет) существовать в двойственном мире IPv6 и IPv4. Виновниками такого положения могут стать сервис-провайдеры Internet, многие из которых не торопятся внедрять новый протокол. К счастью, устранить зависимость от внешних факторов помогает технология туннелирования. Благодаря ей вы можете перевести свою корпоративную сеть на IPv6 и при этом сохранить связь с консервативным миром IPv4.
Дейв Козюр
Дейв Козюр - независимый автор и консультант по сетевым вопросам из Рестона (шт. Виргиния). Связаться с ним можно через Internet по адресу: drkosiur@ix.netcom.com.
Туннелирование позволяет хост-компьютерам IPv6 поддерживать связь по существующим сетям IPv4. При этом инкапсулирование и выделение пакетов производится на маршрутизаторах, поддерживающих оба стандарта - IPv6 и IPv4. В этом процессе могут принимать участие и хост-компьютеры, на которых установлены стеки для обоих стандартов. В их задачу входит присвоение адресов, совместимых с протоколом IPv4, которые устраняют необходимость в маршрутизаторах, поддерживающих оба стандарта.
