معرفي
IPv4 يا IP از پايههاي پروتكل ارتباطي TCP/IP ميباشد كه براي انتقال بستههاي داده، صوت و تصوير از طريق اينترنت استفاده ميشود. IPv6 پروتكل نسل آينده شبكه هاي كامپيوتري (NGN) ميباشد كه براي جايگزين شدن پروتكل فعلي استاندارد شده است. اين پروتكل بستر اصلي اينترنت نسل آينده خواهد بود كه نسبت به IPv4 پيشرفتهاي بهسزايي در زمينه امنيت، تحرك، همگرايي و مقياس پذيري دارد. چهارچوب اوليه IPv6 توسط IETF (Internet Engineering Task Force) در دهه 1990 استاندارد شد، اگر چه هنوز توسعههاي مستمري در زمينه جنبههاي پيشرفته مشخصي از اين پروتكل در حال انجام ميباشد.
فوايد IPv6
ويژگيهاي جديد IPv6 فوايد زيادي را براي كسب و كارهاي مختلف به ارمغان ميآورد:
كاهش هزينههاي مديريت شبكه: ويژگيهاي auto-configurationو آدرسدهي سلسله مراتبي IPv6 مديريت شبكه را آسان ميكند.
بهينه سازي براي شبكههاي نسل آينده(NGN): رها شدن از NAT مدل Peer-To-Peer را مجددا ً فعال ميكند و به پياده سازي application ها، ارتباطات و راهحلهاي متحرك جديد مثل VOIP كمك ميكند.
محافظت از داراييهاي شركت: IPSEC مجتمع، IPv6 را ذاتا ً امن ميكند و امكان داشتن يك استراتژي متحد براي كل شبكه را فراهم ميكند.
محافظت از سرمايهگذاري: امكان گذر و انتقال آسان و برنامهريزي شده از IPV4 به IPV6 ضمن اينكه امكان حضور هر دو پروتكل در فاز انتقال وجود دارد.
پروتكل IPv6
پروتكل IPv6 اوليه داراي ساختار هدر متفاوتي نسبت به IPv4 ميباشد.شكلهاي زير هدر هر دو پروتكل را نشان ميدهد:
هدر IPv6 نسبت به IPv4 ساده تر شده است. فيلد جديد Flow Label براي به كارگيري Enhanced QoS در آينده اضافه شده و با حذف Options پردازش بستهها در نودهاي مياني آسانتر شده است.
فوايد خاص هدر جديد به شرح ذيل ميباشد:
افزايش تعداد آدرسها:
IPv6 داراي 128 بيت آدرس ميباشد (در حالي كه IPv4 32 بيت آدرس دارد) و در نتيجه تعداد آدرس هاي IP موجود افزايش چشمگيري پيدا ميكند و اين امر مشكل سناريوهايي كه به دليل كمبود آدرس IP نياز به پيادهسازي NAT ميباشد، را حل ميكند. عدم نياز به پيادهسازي NAT تنظيمات شبكه را آسان ميكند و پيچيدگي سخت افزار و نرم افزار را كاهش ميدهد. همچنين در اختيار داشتن تعداد آدرس IPگسترده به چشمانداز آينده خانههاي شبكه شده كه در آنها كليه وسايل داراي آدرس IP مخصوص ميباشند و در نتيجه امكان كنترل آنها از طريق اينترنت فراهم ميباشد، كمك ميكند. افزايش پيادهسازي سيستمهاي موبايل و بيسيم نيز به دليل كمبود آدرسهاي IP محدود نميشود.
اتصال End-to-End:
IPv4 در موقعيتهاي معيني به دليل كمبود تعداد آدرس نياز به NAT دارد و متاسفانه NAT در كاربردهاي Peer-to-Peer مثل VOIP به خوبي كار نميكند. IPv6 نياز به NAT را حذف كرده و اتصال End-to-End را به حالت اول برميگرداند و در نتيجه كاربردهاي Peer-to-Pee با IPv6 به خوبي كار ميكند. همچنين برخي از پروتكلهاي لايه بالاتر مثل FTP براي كار كردن با NAT نياز به نرم افزارهاي خاصي دارند و در نتيجه اين قبيل پروتكلها آسانتر ميتوانند از طريق IPv6 فعال شوند.
Routing مؤثر:
همانطور كه گفته شد هدر IPv6 نسبت به IPv4 سادهتر و مؤثرتر شده است. اين امر موجب كاهش سربار پردازشي روترها و درنتيجه كاهش پيچيدگي سخت افزار و سريعتر شدن پردازش بستهها ميشود. و نيز آدرسدهي سلسلهمراتبي در IPv6 موجب اختصاص فضاي آدرس مناسب و درنتيجه كوچكتر شدن جداول Routing و مؤثرتر شدن مسيريابي در كل شبكه ميشود.
تنظيمات خودكار
IPv6 امكان آدرسدهي خودكار براي دستگاههاي IPv6-enabled را فراهم ميآورد. اين امر موجب بهبود زياد مديريت و مقياس پذيري شبكه ميشود. دستگاههاي جديد مستقيما ً به شبكه بدون نياز به تنظيم دستي IP و يا وجود سرور DHCP وصل ميشوند. همچنين مدير شبكه به راحتي ميتواند تعداد زيادي از سيستمها را از يك شبكه به شبكه ديگر منتقل كند.
امنيت
IPv6 لزوم IPSEC را اجباري ميكند و درنتيجه يك قالب امنيتي يك پارچه براي ارتباطات اينترنتي ايجادميكند. IPSEC براي پيادهسازي رمزنگاري و نيز تصديق استفاده ميشود. دربسياري از پيادهسازيهاي IPv4 امكان فعال سازي IPSEC نميباشد و در نتيجه سطح امنيت كاهش مييابد.
افزايش Mobility و Multicast
IPv6 به شبكههاي بيسيم امروزي با افزايش mobile IPv6 كمك ميكند.
اضافه شدن فيلد Scope به IPv6 موجب بهبود قالب كاري ترافيكهاي Multicast شده است.
خانواده پروتكل IPv6
IPv6 فقط يك پروتكل منفرد و تك نميباشد بلكه شامل يك خانوادهاي از پروتكلها است كه جايگزين خانواده پروتكل IPv4 ميشود. خانواده IPv6 دربرگيرنده پروتكل پايه IPv6 و معماري آدرسدهي جديد آن ميباشد.
IPv6 همچنين شامل پروتكل بسط يافته ICMPv6 كه فراهم كننده امكانات تنظيمات خودكار و كشف همسايه (همانند عملكرد ARP در IPv4) ، كشف مسير MTU (به اين دليل مهم ميباشد كه فقط نود سرچشمه در IPv6 ميتواند بستهها را Fragment كند.) ، پيغام دهي اطلاعاتي و خطا (شامل pingv6)، كشف Multicast Listener (همانند IGMP براي IPv4) و كاركردهاي مربوط به Mobile IPv6 ميباشد.
DHCPv6 نسخه جديد DHCP براي IPv6 ميباشد. از آنجايي كه IPv6 داراي امكان تنظيم خودكار آدرسهاي IP ميباشد، DHCPv6 هميشه مورد نياز نيست. DHCPv6 كاملا ً از نو طراحي شده و فقط از نظر مفهومي شبيه به DHCP ميباشد. DHCPv6 همچنين شامل كاركردهاي جديد مثل تنظيم مجدد و تصديق (authentication) سرچشمه سرور ميباشد.
پروتكلهاي Interior Routing براي IPv6 شامل RIPng (next generation RIP) و OSPFv3ميباشد. RIPng خيلي شبيه به RIPv2 ميباشد كه براي تبليغ IPv6 network prefixes درست شدهاند. بنابراين اين
پروتكل براي استفاده در شبكههاي كوچك و متوسط بسيار مناسب ميباشد.
OSPFv3 يك پروتكل Link State براساس OSPFv2 با اعمال يك سري از تغييرات ميباشد كه بيشتر بر روي يك لينك اجرا ميشود تا يك subnet. هر LSA داراي يك flooding scope ميباشد و OSPF authentication به دليل امنيت ذاتي ايجاد شده توسط IPv6-IPSEC حذف شده است. در يك اجراي نمونه به هر دو پروتكل OSPFv3 و OSPFv2 براي ايجاد افزونگي نياز ميباشد. OSPFv3 براي تبادل اطلاعات مسير يابي IPv6 و OSPFv2 براي تبادل اطلاعات مسير يابي IPv4.
گذار به IPv6
پرسش بزرگ در مورد IPv6 زمان و چگونگي قرارگرفتن موفق آن بر روي اينترنت ميباشد. سه مكانيزم براي گذار از IPv4 به IPv6 وجود دارد كه با هر تركيبي ممكن هست مورد استفاده قرار گيرند.
پشته دوگانه (Dual Stack)
در اين روش IPv4 و IPv6 هر دو هم زمان بر روي يك دستگاه يا نود قرار دارند، بسته به اينكه اين نود با چه نودي در حال صحبت باشد، برنامه در حال اجرا IP مناسب را انتخاب ميكند. انتخاب IP مناسب از طريق جواب DNS به يك
node-name نيز امكان پذير ميباشد. اگر DNS آدرس v4 برگرداند IPv4 انتخاب و اگر آدرس v6 برگرداند IPv6 انتخاب خواهد شد.
تونل (Tunneling)
در اين روش بستههاي IPv6 در بستههاي IPv4 مجدد بسته بندي ميشوند و توسط دو نود داراي IPv6 جهت برقراري ارتباط با يكديگر از طريق يك شبكه IPv4 مورد استفاده قرار ميگيرد. دو راه براي انجام اين كار وجود دارد: روش خودكار از آدرسهاي IPv6 سازگار با IPv4 براي اضافه كردن يك مسير به IPv6 Prefix كه به آدرس تونل اشاره ميكند، استفاده ميكند.هر بستهاي كه قرار هست براي يك آدرس سازگار با IPv4 فرستاده شود، از طريق تونل عبور داده ميشود.
در روش پيكربندي شده آدرس نقطه خروجي تونل در نقطه ورودي آن پيكربندي ميشود و بستهبندي مشابه مورد استفاده قرار ميگيرد. تركيبي از روشهاي خودكار و پيكربندي شده براي مسيريابي بستههاي IPv6 از طريق يك شبكه IPv4 ميتواند مورد استفاده قرار گيرد. راههاي ديگر روش تونل Teredo، ISATAP، 6to4 و 6over4هستند.
انتقال (Translation)
مكانيزمهاي انتقال پروتكل و آدرس مثلNAT-PT (Network Address translation –protocol translation) و SIIT (Stateless IP-ICMP translation) براي كمك به يك ميزبان (host) IPv6 جهت صحبت با يك ميزبان (host) IPv4 با پوشش دادن بستههاي v6 در v4 و برعكس ميتواند مورد استفاده قرار گيرد.
مقايسه مكانيزمهاي گذار
روش پشته دوگانه براي استفاده آسان و انعطاف پذير ميباشد ولي اين روش نياز به دو پشته IP و نگهداري دو جدول پردازش و پول بيشتري دارد. همچنين برنامههاي كاربردي ميبايست قابليت تشخيص اينكه همتاي مقابل از IPv6 يا IPv4 استفاده ميكند را داشته باشند. روش تونل امكان پيادهسازي تدريجي IPv6 را حتي با وجود ISPهايي كه IPv6 را پشتيباني نميكنند، تا وقتي كه شما ميتوانيد با استفاده از IPv6 از طريق يك شبكه IPv4 ارتباط برقرار كنيد، را ميسر ميسازد. در اين روش پياده سازي نقاط ورود و خروج به تونل نياز به انجام كار اضافي دارد و امكان پيش آمدن خطا در اين نقاط وجود دارد.
روش انتقال تنها در مواردي كه نياز خاصي مثل NAT وجود دارد مورد استفاده قرار ميگيرد و براي كاربرد برخي خصوصيتهاي پيشرفته v6 ناتوان ميباشد.
بنابراين روشهاي متفاوتي براي گذار به IPv6 وجود دارد كه بسته به نيازهاي مختلف كسب و كارها هر يك ميتوانند انتخاب شوند.
آناليز پياده سازي IPv6
اثرات IPv6 بر روي لايههاي مختلف شبكه
· لايه 2: سوئيچهاي لايه 2 فريمها را بر اساس آدرس MAC پردازش ميكنند كه مستقل از IPv6 ميباشد. در نتيجه پياده سازي IPv6 در شبكههاي لايه 2 موجب اعمال تغييرات مهمي در سوئيچهاي لايه 2 نميشود. اگرچه پشتيباني IPv6 براي پروتكلهاي VLANs ممكن هست به سخت افزار مناسب نياز داشته باشد.كاركردهايي مثل ACL (Access Control Lists) وMLD snooping (معادل IPv4 IGMP snooping) نياز به اعمال تغييرات براي IPv6 خواهند داشت.
· لايه 3: براي لايه 3 علاوه بر مودولهاي پايهاي IPv6 ، مكانيزمهاي routing و forwarding نيز ميبايست از وجود IPv6 مطلع باشند. بنابراين پروتكلهايي مثلRIPng و OSPFv3بايد اجرا شوند و سخت افزار مناسب پردازش بستههاي IPv6 مهيا باشد. بنابراين تغييرات مهمي هم در سخت افزار و هم نرم افراز روترها بايد اعمال شود.
نمود IPv6 براي Desktop/ Host
سيستم عاملهاي desktop براي پياده سازي IPv6 بر روي كامپيوتر ميزبان ميبايست IPv6 را پشتيباني كنند. همچنين برنامههاي كاربردي و شركتي نياز دارند كه IPv6 را پشتيباني كنند بنابراين يك حداقل كاربردي براي IPv6 وجود خواهد داشت. برنامههاي جديد IPv6 بايد به نحوي پيادهسازي شوند كه مدلهاي ارتباطي end-to-end و
peer-to-peer را در اينترنت پشتيباني كنند.
كامپيوترهاي ميزبان براي برقراري ارتباط از طريق IPv6 ميبايست زيرساختهاي لازم را داشته باشند. يك برنامه گذار براي شبكهها بايد تنظيم شود و اين استراتژي تعيين ميكند كه آيا براي گذار به پشتيباني نرم افزاري ويژهاي از طرف كامپيوترهاي ميزبان نياز هست و يا به صورت يكپارچه انجام ميشود. همچنين بسته به طرح توپولوژي شبكه به پشتيباني DHCP يا DNS نياز خواهد بود.
الزامات پيادهسازي
IPv6 متعهد به ايجاد فايدههاي بسيار براي شبكههاي ارتباطي ميباشد. ولي با وجود پيچيدگيهاي تمامي خانواده IPv6 و زيرساختهاي قويي كه ميبايست اين پروتكل را پشتيباني كنند، براي شركتها ضرورري است كه توجه متفكرانهاي به الزامات پيادهسازي IPv6 داشته باشند.
حمايت از سرمايههاي موجود
فروشندگان نياز دارند كه از سرمايهگذاريهاي موجود در سوئيچها، روترها و كامپيوترهاي ميزبان نگهداري كنند. بنابراين آنها به يك استراتژي كه بازگشت سرمايه موجود را به حداكثر ميرساند نياز خواهند داشت.
بازگشت سرمايه(ROI)
IPv6 به بهروز رساني سخت افزار و نرم افزار كامپيوترهاي ميزبان، سوئيچها و روترها نياز دارد. همچنين ممكن است كه پيادهسازي برنامههاي خاص لازم باشد. گذار به IPv6 بايد به دقت طراحي شود و در يك شبكه نمونه براي تست پيادهسازي شود تا اين استراتژي مورد ارزيابي قرار گيرد، و تمامي اين مسائل نيازمند وقت و صرف هزينه ميباشد. بنابراين يك برنامه كسب و كار شفاف براي آمادهسازي مهاجرت شبكههاي كامپيوتري شركتي به IPv6 لازم ميباشد.
طراحي شبكه
IPv6 به دو روش قابل پيادهسازي ميباشد: داشتن دو شبكه كاملا ً مجزاي IPv6 و IPv4 يا رويهم قرارگرفتن شبكههاي IPv6 و IPv4. اين استراتژي بر روي ويژگيهاي كامپيوترهاي ميزبان، سوئيچها و روترها تأثير گذار ميباشد.
عدم پايداري در برخي از ويژگيهاي IPv6
استانداردهاي مشخصي مثل mobile IPv6 و flow label هنوز به پايداري نرسيدهاند كه براي پيادهسازي موفق و به خصوص جلوگيري از پيش آمدن تداخل، ضرورري هستند.
پشتيباني Service Provider
براي شركتهايي كه به ارتباط از طريق IPv6 بر روي اينترنت نياز دارند، سرويسها و برنامههايي كه از طرف
Service Providerها پيشنهاد ميشود، ميبايست مد نظر قرار گيرد.