ipv6 چیست و چه تفاوتی با ipv4 دارد؟

آی پی  (ip) چیست و چه کاربردی دارد؟

IP به طور کلی مخفف Internet Protocol است که یک پروتکل ارتباطی است که برای شناسایی و آدرس‌دهی دستگاه‌ها در شبکه‌های اینترنتی و محلی استفاده می‌شود.
ip ها به دستگاه‌های متصل به شبکه امکان می‌دهند که به یکدیگر متصل شده و داده‌ها را تبادل کنند.

این آدرس‌ها به دو صورت اصلی وجود دارند: IPv4 که از آدرس‌های 32 بیتی استفاده می‌کند و IPv6 که از آدرس‌های 128 بیتی بهره می‌برد. وظیفه اصلی IP، ارسال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از طریق شبکه است و تعیین می‌کند که اطلاعات به کدام مقصد ارسال شوند.

معرفی ipv4

ipv4 (Internet Protocol version 4) پروتکلی است که برای شناسایی دستگاه‌ ها در شبکه اینترنت استفاده می‌شود.
این پروتکل از آدرس‌های 32 بیتی استفاده می‌کند که به صورت چهار گروه از اعداد دوتایی تقسیم می‌شود، هر گروه بین 0 تا 255 است. به این ترتیب، تعداد آدرس‌های ممکن در ipv4 محدود به حدود 4.3 میلیارد آدرس است. با توجه به افزایش دستگاه‌ها و نیاز به آدرس‌های بیشتر، این محدودیت باعث شد که نیاز به یک نسخه جدیدتر از پروتکل اینترنت احساس شود.

معرفی ipv6

ipv6 (Internet Protocol version 6) نسخه جدیدتر و پیشرفته‌تر پروتکل اینترنت است که برای رفع محدودیت‌های ipv4 طراحی شده است. در ipv6 از آدرس‌های 128 بیتی استفاده می‌شود که به طور چشمگیری تعداد آدرس‌های ممکن را افزایش می‌دهد و به تریلیون‌ها آدرس منحصر به فرد می‌رسد. این پروتکل همچنین بهبودهایی در زمینه امنیت و کارایی دارد و مشکلاتی مانند پیکربندی خودکار دستگاه‌ها و تخصیص آدرس‌ها را به شکل بهتری حل می‌کند.

به طور مثال، آی پی  192.168.1.1 یک  آدرس IP خصوصی است که معمولا برای روترهای خانگی استفاده می‌شود.

این آی پی در شبکه‌های داخلی (مانند شبکه Wi-Fi خانه یا دفتر) به عنوان دروازه پیش‌فرض برای دستگاه‌های مختلف در شبکه محلی به کار می‌رود. هر دستگاهی که به این شبکه متصل می‌شود، معمولا آدرسی مشابه مانند 192.168.1.2، 192.168.1.3 و غیره دریافت می‌کند.

برای  IPv6، یک آدرس ممکن است به این صورت باشد: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

این آدرس یک نمونه از آدرس‌های IPv6 است که ساختار پیچیده‌تری نسبت به IPv4 دارد و به راحتی آدرس‌های منحصر به فرد بیشتری را در اختیار دستگاه‌ها قرار می‌دهد.

تفاوت های IPv4 و IPv6

IPv4 و IPv6 هر دو پروتکل‌های اصلی اینترنت هستند، اما تفاوت‌هایی با هم دارند.
یکی از این تفاوت ها این است که IPv4 از آدرس‌های ۳۲ بیتی استفاده می‌کند و حدود ۴.۳ میلیارد آدرس را پشتیبانی می‌کند، درحالی‌ که IPv6 با آدرس‌های ۱۲۸ بیتی، می تواند به تعداد  2 به توان 128 آدرس دهی کند و مشکل کمبود آدرس را حل می کند.

عدد دقیق  (340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456) می باشد که توسط ipv6  می توان  آدرس دهی کرد.
IPv4 برای مقابله با کمبود آدرس، از NAT استفاده می‌کند، اما IPv6 این مشکل را با تخصیص آدرس‌های منحصر‌به‌فرد برای هر دستگاه حل کرده است.

همینطور، امنیت در IPv6 بالاتر است، زیرا به‌صورت داخلی از IPSec پشتیبانی می‌کند، اما در IPv4 این ویژگی اختیاری است.
کانفیگ شبکه در IPv6 ساده‌تر است و از کانفیگ خودکار (Stateless Autoconfiguration) پشتیبانی می‌کند، درحالی‌ که IPv4 نیاز به DHCP یا تنظیم دستی دارد. با این وجود، IPv4 همچنان به دلیل سازگاری گسترده در حال استفاده است، اما IPv6 در آینده کاربرد و استفاده بیشتری خواهد داشت.

مقدمه ای در مورد IPv4

تاریخچه IPv4

IPv4  مخفف (Internet Protocol version 4) یکی از اصلی‌ترین پروتکل‌های اینترنت است که وظیفه آدرس‌دهی و مسیریابی بسته‌های داده را در شبکه بر عهده دارد.

این پروتکل در اوایل دهه ۱۹۸۰ توسط آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPA) که امروزه با نام DARPA شناخته می‌شود، توسعه یافت.

اولین نسخه عملیاتی IPv4 در سال ۱۹۸۱ در RFC 791 منتشر شد. در ابتدا، IPv4 برای شبکه‌های محدود تحقیقاتی طراحی شده بود، اما با رشد سریع اینترنت، به پروتکل اصلی ارتباطات در سراسر جهان تبدیل شد.

نحوه تفسیر آدرس‌های IPv4

یک آدرس IPv4 شامل ۳۲ بیت است که معمولاً به صورت چهار بخش دهدهی جدا شده با نقطه (dotted decimal notation) نمایش داده می‌شود.

هر بخش یک مقدار ۸ بیتی (1 بایت) است و می‌تواند عددی بین ۰ تا ۲۵۵ باشد.

مثال آدرس IPv4:

192.168.1.1

این آدرس در قالب دودویی به شکل زیر است:

11000000.10101000.00000001.00000001

کلاس‌های IPv4

در ابتدا، آدرس‌های IPv4 به ۵ کلاس مختلف تقسیم شدند:

Subnet Mask

Subnet Mask برای تعیین محدوده شبکه و دستگاه‌های موجود در آن استفاده می‌شود. برای مثال:

adress: 192.168.1.1  
Subnet Mask: 255.255.255.0  

این بدان معناست که ۲۴ بیت اول متعلق به شبکه و ۸ بیت آخر برای دستگاه‌ها رزرو شده است.

نحوه عملکرد فنی IPv4

مسیریابی و انتقال داده:
IPv4 از پروتکل مسیریابی بسته‌ای (Packet-Switching) استفاده می‌کند، به این معنی که داده‌ها به قطعات کوچکتر تقسیم شده و هر قطعه (packet) شامل موارد زیر است:

• آدرس مبدأ (Source IP)
• آدرس مقصد (Destination IP)
• اطلاعات کنترل و ترتیب بسته‌ها
• اطلاعات محتوای اصلی داده‌ها

بسته‌ها می‌توانند از مسیرهای مختلفی به مقصد برسند و در آنجا دوباره به هم متصل شوند.

پروتکل‌های مرتبط با IPv4

• ARP (Address Resolution Protocol): تبدیل آدرس IP به آدرس MAC
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): تخصیص خودکار آدرس‌های IP
• ICMP (Internet Control Message Protocol): ارسال پیام‌های خطا و اطلاع‌رسانی در شبکه

معایب استفاده از IPv4

با وجود محبوبیت IPv4، این پروتکل مشکلاتی دارد که باعث ایجاد IPv6 شد:

1-  کمبود آدرس‌ها در IPv4

با توجه به رشد سریع اینترنت، تعداد آدرس‌های IPv4 محدود بوده و دیگر پاسخگوی نیازها نیست.
راه‌حل موقت: NAT (Network Address Translation) برای استفاده چندین دستگاه از یک آدرس عمومی، اما این روش کارایی شبکه را کاهش می‌دهد.

2-  امنیت پایین IPv4

IPv4 به‌طور داخلی از رمزنگاری و احراز هویت پشتیبانی نمی‌کند و به IPSec نیاز دارد که به‌صورت اختیاری اضافه می‌شود.

3-  پیکربندی دستی یا وابستگی به DHCP در IPv4

در IPv4 برای تخصیص آدرس به دستگاه‌ها نیاز به پیکربندی دستی یا DHCP است، درحالی‌که در IPv6 پیکربندی خودکار وجود دارد.

4- عدم پشتیبانی داخلی از چندپخشی (Multicast) بهینه در IPv4

پشتیبانی IPv4 از Multicast محدود بوده و نیازمند پروتکل‌های اضافی است.

5- عدم مقیاس‌پذیری برای اینترنت اشیا (IoT) در IPv4

با افزایش دستگاه‌های متصل به اینترنت (مانند سنسورها، خودروهای هوشمند و لوازم خانگی)، IPv4 دیگر کارایی لازم را ندارد.

IPv4 از ابتدا پروتکل اصلی اینترنت بوده و هنوز هم در بسیاری از شبکه‌ها استفاده می‌شود. اما محدودیت‌های آن، به‌ویژه کمبود آدرس، امنیت پایین و نیاز به NAT، باعث شد IPv6 توسعه پیدا کند . امروزه، اینترنت به تدریج در حال مهاجرت به IPv6 است، اما IPv4 همچنان تا سال‌ها کاربرد خواهد داشت.

آیا IPv6 کاملاً جایگزین IPv4 خواهد شد؟

بله، بسیاری از شرکت‌ها و ارائه‌دهندگان اینترنت در حال اجرای دو پروتکل به‌صورت هم‌زمان (Dual Stack) هستند تا انتقال به IPv6 بدون مشکل انجام شود.

در آینده، IPv6 پروتکل اصلی اینترنت خواهد شد، اما IPv4 برای مدتی طولانی به عنوان یک فناوری پشتیبان باقی خواهد ماند.

تاریخچه و بررسی IPv6

IPv6 مخفف  (Internet Protocol version 6)  است و برای حل مشکلات IPv4، به‌ویژه کمبود آدرس‌ها، در اواخر دهه ۱۹۹۰ توسط IETF (Internet Engineering Task Force) طراحی شد.

این پروتکل در RFC 2460 در سال ۱۹۹۸ معرفی شد و نسخه‌ی RFC 8200 در سال ۲۰۱۷ آن را به‌عنوان استاندارد نهایی تعیین کرد.

با توجه به رشد سریع اینترنت، اینترنت اشیا (IoT)، و افزایش تعداد دستگاه‌های متصل، IPv6 توسعه یافت تا جایگزین IPv4 شود و نیازهای آینده را برآورده کند.

مزایای IPv6 نسبت به IPv4

۱. تعداد آدرس‌های بسیار بیشتر IPv6

IPv6 دارای ۱۲۸ بیت آدرس‌دهی است که ۳۴۰ تریلیون تریلیون تریلیون آدرس ممکن را فراهم می‌کند، درحالی‌که IPv4 فقط ۴.۳ میلیارد آدرس دارد.

۲. عدم نیاز به NAT  در IPv6

IPv6 برای هر دستگاه یک آدرس منحصر‌به‌فرد دارد، بنابراین دیگر نیازی به ترجمه آدرس شبکه (NAT) که باعث تأخیر و پیچیدگی می‌شد، نیست.

۳. امنیت داخلی بهتر در IPv6

IPv6 به‌طور پیش‌فرض از IPSec پشتیبانی می‌کند، که شامل رمزنگاری داده‌ها و احراز هویت است، درحالی‌که در IPv4 باید به‌صورت دستی اضافه شود.

۴. پیکربندی خودکار (Auto-Configuration)  در IPv6

دستگاه‌های IPv6 بدون نیاز به DHCP می‌توانند به‌صورت خودکار آدرس دریافت کنند (Stateless Address Autoconfiguration – SLAAC).

۵. بهبود کارایی و سرعت شبکه  با استفاده از IPv6

– بسته‌های IPv6 ساده‌تر و سریع‌تر پردازش می‌شوند.
– جریان‌های داده‌ای بهتر مدیریت می‌شوند و کیفیت خدمات (QoS) بهبود یافته است.
– Multicast و Anycast بهینه‌تر شده‌اند و باعث کاهش ترافیک غیرضروری در شبکه می‌شوند.

۶. پشتیبانی بهتر از اینترنت اشیا (IoT)  با کمک IPv6

با افزایش دستگاه‌های متصل (سنسورها، خودروهای هوشمند، خانه‌های هوشمند)، IPv6 امکان ارتباط مستقیم و سریع را فراهم می‌کند.

IPv6 برای رفع مشکلات IPv4، به‌ویژه کمبود آدرس، طراحی شده و مزایای متعددی از جمله امنیت بهتر، کارایی بالاتر و پیکربندی آسان‌تر دارد. با وجود اینکه هنوز IPv4 در بسیاری از شبکه‌ها استفاده می‌شود، مهاجرت به IPv6 اجتناب‌ناپذیر است و آینده اینترنت را شکل خواهد داد.

تفاوت بین  IPv4  و IPv6

خلاصه تفاوت‌های IPv4 و IPv6 :

– تعداد آدرس‌ها: IPv6 فضای آدرس بسیار گسترده‌تری دارد که مشکل کمبود آدرس در IPv4 را حل می‌کند.
– کارایی و سرعت: IPv6 نیاز به NAT را حذف می‌کند، که باعث کاهش تأخیر و بهبود کارایی شبکه می‌شود.
– امنیت: در IPv6، پروتکل امنیتی IPSec به‌صورت پیش‌فرض وجود دارد، درحالی‌که در IPv4 به‌عنوان یک ویژگی اختیاری است.
– پیکربندی آسان‌تر: IPv6 از پیکربندی خودکار پشتیبانی می‌کند، که نیاز به DHCP را کاهش می‌دهد.

چرا هنوز IPv4 استفاده می‌شود؟

– بسیاری از دستگاه‌ها و شبکه‌ها هنوز فقط از IPv4 پشتیبانی می‌کنند.
– مهاجرت به IPv6 هزینه‌بر و پیچیده است.
– پروتکل‌های مختلف هنوز به IPv4 متکی هستند.

با این حال، به دلیل رشد سریع اینترنت اشیا (IoT) و نیاز به آدرس‌های بیشتر، IPv6 آینده اینترنت است و در حال گسترش می باشد.