Jak powszechnie wiadomo, protokół IP (ang. Internet Protocol) jest niezbędny do działania i komunikacji w dowolnej sieci komputerowej. Od czasu powstania sieci komputerowych w latach ’70 XX wieku protokół ten przeszedł przez kilka iteracji, lecz tylko dwie były kluczowe – wersja 4 i 6. IPv6 powstało w 1995 r. a jego adopcja mniej więcej od 2013 roku zwiększa się w dynamicznym tempie i pewne jest to, że w przyszłości będzie on głównym używanym protokołem. Ma na to wpływ rozwój technologii, ilość urządzeń podłączonych do internetu (IoT) oraz fakt, że publicznych adresów IP w wersji 4 już po prostu brakuje.
Historia
Na wstępie, aby płynnie wejść w temat warto przytoczyć choćby pobieżnie historię protokołów IP. Ponieważ w powszechnym obiegu stosowana jest tylko adresacja IP w wersji 4 i 6 można by pomyśleć i zadać sobie pytanie „a dlaczego konkretnie te wersje?”
„A co z wersją 1, 2, 3 i 5?”. Tak, to może być dla niektórych zaskakujące, ale te wersje też istniały!
- IPv1, IPv2, IPv3 – wersje eksperymentalne powstałe w latach 1973-78, tworzyły one podstawę do powstania kolejnego, znanego nam już protokołu,
- IPv4 – powstanie w roku 1980 na bazie poprzednich wersji, opisuje je RFC 760 i 791,
- IPv5 – kolejna wersja eksperymentalna z roku 1990, wbrew nazwie nie jest kolejną wersją protokołu IP, ale nazwą dla zestawu protokołów ST (ang. Internet Stream Protocol). Został stworzony by działać razem z IPv4, a nie zastępować go. Wprowadził kilka nowości, które potem zostały zaimplementowane w kolejnej wersji protokołu,
- IPv6 – najnowsza wersja protokołu, następca nad którym prace zaczęły się w 1995 roku wraz z RFC 1883.
Odpowiedź na tytułowe pytanie
Mówiąc wprost gdyby odpowiedź miała być zwięzła to w kilku słowach brzmiałaby ona następująco: „ponieważ zabrakło adresów IPv4”. Jest to główny powód, ale nie jedyny. Zagłębmy się zatem w szczegóły.
Dlaczego zabrakło adresów IPv4?
Adresacja IPv4 składa się z 32 bitów -> 4 bloki po 8 bitów. Daje nam to ilość 232 unikalnych adresów.
Po podniesieniu do potęgi jest to 4,294,967,296 adresów – słownie cztery milardy, dwieście dziewięćdziesiąt cztery miliony, dziewięćset sześćdziesiąt siedem tysięcy, dwieście dziewięćdziesiąt sześć.
Jest to maksymalna liczba unikalnych adresów, natomiast w rzeczywistości jest ona o wiele mniejsza. Około 18 milionów z tych adresów ogranicza adresacja prywatna, 270 milionów adresacja typu multicast, a są jeszcze specjalne bloki zarezerwowane, które są nie do użytku.
Patrząc z obecnej perspektywy czasu nie jest to duża liczba adresów. To w przybliżeniu połowa z 8 miliardowej populacji ludzkiej. Pamiętajmy jednak, że tworząc pierwszą sieć komputerową i komunikację, nikt nie przewidział wówczas, że Internet rozrośnie się do takich rozmiarów jak dziś.
W czasach rozwijającej się koncepcji IoT (ang. Internet of Things) lub mówiąc szerzej IoE (ang. Internet of Everything) tym bardziej nie jest to dużo. Koncepcje te zakładają, że każde urządzenie może być podłączone do Internetu.
Jak widać na powyższym wykresie, w pewnym momencie nowych publicznych adresów po prostu zabrakło. Rok w którym ich zabrakło zależy od regionalnego rejestratora. IANA przydzieliła ostatni blok adresów /8 w 2010 roku.
Zatem obecnie aby dostać publiczny adres w wersji 4 musi on często wpierw zostać przez kogoś zwolniony. Aby spowolnić proces zmniejszania liczby adresów jako doraźne rozwiązanie używało się m.in CIDR, VLSM, adresację prywatną i NAT. Polecam Ci też nasz artykuł na temat klasowego podziału IPv4.
Na zbawienie IPv6!
Widzisz i rozumiesz już jaki był problem. Tutaj bohatersko cały na biało wchodzi protokół IPv6 i go po prostu rozwiązuje. Dlaczego i w jaki sposób?
O ile adresacja w wersji czwartej składała się z 4 sekcji po 8 bitów, tak wersja szósta to 8 sekcji po 16 bitów. To drastyczna różnica! Kombinacji nie jest już zatem 232, a aż 2128!
Podnieśmy tę liczbę do potęgi i rozpiszmy ją. Da to nam obraz jak wielka to różnica.
340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 adresów – słownie trzysta czterdzieści undecylionów, dwieście osiemdziesiąt dwa decyliony, trzysta sześćdziesiąt sześć nonylionów, dziewięćset dwadzieścia oktylionów, dziewięćset trzydzieści osiem septylionów, czterysta sześćdziesiąt trzy sekstyliony, czterysta sześćdziesiąt trzy kwintyliony, trzysta siedemdziesiąt cztery kwadryliony, sześćset siedem bilionów, czterysta trzydzieści jeden miliardów, siedemset sześćdziesiąt osiem milionów, dwieście jedenaście tysięcy, czterysta pięćdziesiąt sześć.
Nam jako ludziom ciężko sobie taką liczbę wyobrazić. Do mnie osobiście dociera pewna analogia którą znalazłem. Jest to tak ogromna liczba, że moglibyśmy przypisać adres IPv6 do KAŻDEGO ATOMU NA ZIEMI… i nadal mieć wystarczająco dużo adresów, aby stworzyć kolejne 100+ planet takich jak Ziemia!
Co powiesz na to, żeby np. czujnik temperatury był podłączony do sieci internet? A może pralka, lodówka, ekspres do kawy, kontakt, żarówka? Nie ma problemu!
Oczywiście pomijam kwestie takie jak bezpieczeństwo, lub fakt, że nie musiałyby one mieć adresów publicznych, a mogłyby być za NAT’em. Jednak niech to da pogląd na sprawę, że przy tak ogromnej puli adresacji jak w IPv6 nie byłby to żaden problem.
Obecnie nie ma najmniejszego prawdopodobieństwa, że w jakimkolwiek momencie w przyszłości zabraknie nam adresów IPv6. (jednak w przeszłości też tak myśleli 😅)
Adopcja IPv6
Tak jak wcześniej wspomniałem, pula adresów IPv4 miała trend malejący 📉 i wyczerpywała się. Z kolei IPv6 ma trend rosnący 📈 i coraz więcej osób oraz organizacji zaczyna go używać.
Niewątpliwie obecnie IPv4 jest częściej używanym protokołem. Dlaczego?
- jest najdłużej w użyciu,
- sieciowcy wolą wersję 4 gdyż jest ona często szybsza i prostsza w zapisie,
- firma / osoba nie widzi zysku lub potrzeby migracji na IPv6.
To oczywiście tylko część powodów.
Może być też tak, że dotyczy Cię któraś z poniższych 3 opcji:
- Wiesz jak działa IPv6, ale nikt Ci nie pozwala go wdrożyć 🥲
- Ktoś chce abyś wdrożył IPv6, ale nie wiesz jak/obawiasz się tego 🙃
- Nie myślisz wcale o IPv6, ale temat wydał Ci się interesujący 😁
Przyjrzyjmy się wykresom i statystykom adopcji:
Jak widać na powyższym wykresie, od około 2013 roku liczba implementacji IPv6 stale rośnie. Na luty 2023 jest to 40,69% całego światowego ruchu Google.
Na mapie świata możemy zaobserwować, że IPv6 zostało najbardziej przyjęte w:
- Europie zachodniej (Francja 75,49% – Niemcy 66,67%),
- Indiach (69,08%),
- Arabii Saudyjskiej (61,24%),
- Japonii (46,64%),
- Ameryce Północnej (USA 47,95%) i Południowej (Brazylia 44,27%),
- Australii (30,19%).
Przybliżając mapę Europy, możemy zobaczyć, że nasi zachodni sąsiedzi tacy jak Francja i Niemcy posiadają dość duży współczynnik adopcji. Polska zaś jak na ten moment jeszcze dość przeciętny (18,56%).
Podsumowanie
Adopcja IPv6 na świecie prężnie się rozwija. Warto się edukować w tym temacie i rozważyć implementację również w swojej firmie. Różnice w ilości adresów to nie wszystko – IPv6 ma szereg innych usprawnień, ale to już temat na osobny artykuł. W skrócie:
Dlaczego migrować z IPv4?
- niedostępność adresów,
- problematyczny NAT,
- mało zoptymalizowany routing.
Co da nam IPv6?
- olbrzymia pula adresowa,
- eliminacja NATu (aczkolwiek dalej można go używać – NAT66, aczkolwiek nie powinien być postrzegany jako mechanizm bezpieczeństwa, dodatkowo brak NATu usprawnia działanie rozwiązań IoT),
- zoptymalizowane mechanizmy routingu,
- i więcej… zintegrowany QoS, wbudowane wsparcie dla IPsec, autokonfiguracja adresów itd.
W tym artykule to wszystko i mam nadzieję, że teraz już wiesz, po co powstała adresacja IPv6.
Ciekawostki
Wymienione w artykule wersje protokołu IP to nie wszystko – były w planach też jego kolejne wersje! Dodatkowo fakt używania notacji heksadecymalnej w IPv6 umożliwia tworzenie śmiesznych i ciekawych adresów 😉 Przeczytasz o tym w naszym darmowym NSSletterze – mailingu dla sieciowców głodnych wiedzy.
Dołączając uzyskasz dostęp również do archiwum – tematykę tego artykułu rozszerzyliśmy w NSSletterze 22. Rozwiń swoją wiedzę już teraz i zapisz się używając formularza poniżej.
