- •А. М. Шабалин
- •Предисловие
- •Введение
- •1 Современные классификации операционных систем
- •1.1 Основные аспекты изучения современных операционных систем
- •1.2 Определение сетевых операционных систем
- •1.3 Характеристика популярных операционных систем по различным классификационным критериям
- •1.3.1 Операционные системы компании Microsoft
- •1.3.2 Альтернативные операционные системы
- •2 Современные сетевые протоколы
- •2.1 Стандартная семиуровневая эталонная модель взаимодействия открытых систем и стек протоколов tcp/ip
- •2.2 Протоколы межсетевого взаимодействия семейства ip
- •2.2.1 Протокол iPv4
- •2.2.2 Протокол iPv6
- •2.3 Основы адресации в ip-сетях
- •2.3.1 Адресация iPv4
- •2.3.2 Адресация iPv6
- •2.4 Проблема установления соответствия между адресами различных типов
- •00-18-F3-4a-a1-55
- •192.168.200.199
- •194.85.135.75 – 008048Ев7е60.
- •2.5 Протоколы транспортного уровня стека tcp/ip
- •2.5.1 Протокол udp
- •2.5.2 Протокол tcp
- •2.6 Протоколы маршрутизации
- •2.6.1 Классификации протоколов маршрутизации
- •2.6.2 Внутренние протоколы маршрутизации rip и ospf
- •2.6.3 Внешний шлюзовый протокол bgp
- •2.6.4 Дополнительные протоколы маршрутизации icmp и igmp
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение а
- •Синтаксис:
- •Приложение б Настройка iPv6 в операционной системе ms WindowsXp
- •Приложение в Контрольно-измерительные материалы
- •Словарь терминов и определений
- •Часть ip-адреса, соответствующая сетевой части адреса.
- •Алфавитно-предметный указатель
- •Часть 71
- •Список сокращений
- •Учебное издание
2.3.2 Адресация iPv6
Главным отличием IPv6 от IPv4 является длина сетевых адресов. IPv6-адреса имеют длину128 битов (16 байт), в то время как IPv4-адреса – всего 32 бита (4 байта). Следовательно, адресное пространство IPv4 содержит около 4 млрд адресов, IPv6 имеет 3,4 × 1038 уникальных адресов.
Как правило, адрес IPv6 состоит из двух логических частей: 64-битного префикса подсети и 64-битного адреса узла, который либо автоматически генерируется на основе MAC-адреса, либо устанавливается вручную [24].
Адреса IPv6 обычно записываются в виде восьми групп по четыре шестнадцатеричные цифры, где каждая группа разделяется двоеточием (:). Например, 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334 является IPv6-адресом. Следовательно, каждая из групп может изменяться: в шестнадцатиричном виде – от 0000 до FFFF, в десятичном – от 0 до 65536, а в двоичном – от 0000000000000000 до 1111111111111111. В итоге рассмотренный выше адрес имеет следующее представление:
1) 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334 – в шестнадцатеричном виде;
2) 8193:3512:34211:2259:4889:35374:880:29492 – в десятичном виде;
3) 10000000000001:110110111000:1000010110100011:100011010011: 1001100011001:1000101000101110:1101110000:111001100110100 – в двоичном виде.
Из представленного примера видно, что шестнадцатиричная запись является самой компактной, и становится ясно, откуда берется такое огромное адресное пространство, так как каждая из представленных групп может иметь 216 вариантов, а в целом, адресное пространство покрывается 2128 адресов.
Если одна или несколько из четырех групп цифр – нули (0000), они могут быть опущены и заменены двумя двоеточиями (::). Например, 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab может быть сокращен до 2001:0db8::1428:57ab. Согласно этому правилу любое число последовательных 0000-групп может быть сокращено до двух двоеточий. Ведущие нули в группе могут быть опущены (например ::1 для localhost). Таким образом, запись следующих адресов идентична [28]:
1) 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab;
2) 2001:0db8:0000:0000:0000::1428:57ab;
3) 2001:0db8:0:0:0:0:1428:57ab;
4) 2001:0db8:0:0::1428:57ab;
5) 2001:0db8::1428:57ab;
6) 2001:db8::1428:57ab.
Адрес с двумя двойными двоеточиями является недействительным, поскольку создает двусмысленность в интерпретации, и порождается большое количество противоположных вариантов. Например, сократив адрес IPv6 2001:0000:0000:FFD3:0000:0000:0000:57ab до 2001::FFD3::57ab, мы получим возможные комбинации:
1) 2001:0000:0000:0000:0000:FFD3:0000:57ab;
2) 2001:0000:FFD3:0000:0000:0000:0000:57ab и т.д.
Чтобы облегчить внедрение протокола IPv6 и обеспечить возможность существования обеих версий протоколов IP, проблемная группа проектирования Интернет установила два типа IPv6-адресов, содержащих IPv4-адреса. Они называются IPv4-совместимыми адресами (IPv4-compatible address) и IPv4-преобразованными адресами (IP-mapped address). Первые 80 бит обоих типов состоят только из нулей. Последние 32 бита каждого из них содержат IPv4-адрес, который можно представить способом, обычным для адресов протокола IPv4 (четыре десятичных числа, разделенные точками). Непосредственно предшествующие IPv4-адресу 16 бит устанавливаются по-разному, что позволяет установить различие между этими двумя типами адресов. В IPv4-совместимом адресе протокола IPv6 эти 16 бит состоят только из нулей (0х0000), а в IPv4-преобразованном адресе протокола IPv6 – только из единиц (0хFFFF), то есть IPv4 адрес 12.34.56.78 в IPv4-совместимой адресации IPv6 будет выглядеть ::12.34.56.78, а в IPv4-преобразованной адресации – ::ffff:c22:384e [11].
Узлы, туннелирующие IPv6-пакеты через IPv4-маршрутизаторы, используют IPv4-совместимые адреса. Они называются двухстековыми узлами и понимают обе версии протокола IP. IPv6-узлы, взаимодействующие с IPv4-узлами, которые не понимают протокол IPv6, используют IPv4-преобразованные адреса.
Несмотря на то что адрес имеет шестнадцатеричный вид, расчет адреса сети и хоста также осуществляется в двоичном виде, но уже с использованием технологии бесклассовой междоменной маршрутизации CIDR (Classes Inter-Domain Routing), которая была разработана для выдачи IPv4-адресов в Интернете с целью увеличения адресного пространства. Суть технологии CIDR сводится к следующему: так как маска сети представляет собой непрерывный ряд единиц, то смысл записи ее в десятичном виде отсутствует, а значит, можно изобразить только количество единиц. Так, адрес 192.168.200.35 с маской подсети 255.255.255.240 в записи технологии CIDR выглядит следующим образом: 192.168.200.35 /28. Число 28 (из 32 максимальных) показывает, сколько единиц в маске подсети отводится на маску подсети, и называется префиксом. Ситуация в IPv6 аналогичная, только, как отмечалось выше, 8 шестнадцатизначных чисел могут быть представлены 128 двоичными знаками, а соотвественно, префикс IPv6 может быть до 128. Например, 2001:0db8:1234::/48 обозначает сеть с адресами от 2001:0db8:1234:: до 2001:0db8:1234:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff [32].
Подобно адресам IPv4, есть ряд специальных адресов, которые имеют особое значение в IPv6:
1) ::/128 – адрес со всеми нулями является неопределенным адресом и будет использоваться только в программном обеспечении;
2) ::1/128 – адрес внутренней петли («loopback») localhost. Если узел посылает пакеты на этот адрес, IPv6 стек циклично возвращает эти пакеты обратно тому же узлу (соответствует 127.0.0.1 в IPv4);
3) ff00::/8 – многоадресный префикс применяется в широковещании.
Отдельно следует отметить случаи употребления IPv6 в качестве адресной строки URL (Uniform Resource Locator), используемой в браузерах. Сложность заключается в следующем: через двоеточие в адресной строке обозначается порт. Например, набранная строка 192.68.1.1:80 означает, что пользователь хочет подключиться к 80 порту (http-порт) компьютера с указанным адресом. Поэтому принято решение в качестве URL использовать IPv6 в квадратных скобках [IPv6]:80. Например, строка в браузере может иметь следующий вид: https://[2001:db8:85a3:8d3:1319:8a2e:370:7344]:443/.
Таким образом, по состоянию на май 2008 года на IPv6 приходится незначительная доля от используемых адресов в публично доступных сегментах Интернет. Пока все еще доминирует протокол IPv4. Скорость (и приблизительная дата) развертывания IPv6 определяется, в первую очередь, скоростью исчерпания адресного пространства IPv4, работу которого хотят продлить как можно дольше (Приложение Б). Так, существуют методы по увеличению объема IPv4-адресов, позволяющие использовать области адресного пространства IPv4, которые ранее были непригодны по техническим причинам. Например, существует возможность утилизации неиспользуемого адресного пространства, реорганизации хостов и маршрутизаторов, но это все искусственно затягивает повсеместное использование IPv6.