Ipv6: что это и зачем

Автоконфигурированные адреса для протокола IPv6 для Windows Server 2008 и Windows Vista

По умолчанию для IPv6-протокола для Windows Server 2008 и Windows Vista автоматически настроены следующие адреса IPv6:

• Локальные адреса, использующие случайные производные интерфейсные идентификаторы, назначаются всем интерфейсам локальной сети (LAN).
• Если он включен в качестве префикса локального сайта в опции «Информация о префиксах» в рекламе маршрутизатора с установленным в 1 Автономным флагом, локальный адрес сайта, используя случайный идентификатор интерфейса, назначается интерфейсу LAN, который получил рекламу маршрутизатора.
• Если он включен в качестве глобального или уникального локального префикса в опцию «Информация о префиксах» в рекламе маршрутизатора с установленным значением 1 для автономного флага, глобальный или уникальный локальный адрес с использованием случайного производного постоянного идентификатора интерфейса назначается интерфейсу LAN, который получил рекламу маршрутизатора.
• Если он включен в качестве глобального или уникального локального префикса в опцию «Информация о префиксах» в рекламе маршрутизатора с установленным в 1 Автономным флагом, временному глобальному или уникальному локальному адресу с использованием временного идентификатора временного интерфейса назначается интерфейс LAN, который получил маршрутизатор Реклама. Это поведение по умолчанию для Windows Vista. Окно Server 2008 не создает временные адреса по умолчанию. Вы можете включить временные адреса с помощью интерфейса netsh ipv6, установленного для обеспечения конфиденциальности.
• Если флаг M установлен в 1 в принятом рекламном сообщении маршрутизатора, для IP-адреса с поддержкой протокола IPv6 на основе области DHCPv6 для подсети назначается интерфейс LAN, который получил сообщение ответа DHCPv6.
• Если общедоступные IPv4-адреса назначены на интерфейсы компьютера, и нет глобальных или уникальных локальных префиксов автоконфигурации, полученных в рекламных сообщениях маршрутизатора, соответствующие 6to4-адреса с использованием идентификаторов интерфейса 6to4 назначаются интерфейсу туннелирования 6to4. 6to4 описывается в RFC 3056.
• Для компьютеров под управлением Windows Vista для всех адресов IPv4, назначенных для интерфейсов компьютера, соответствующие локальные локальные адреса с использованием идентификаторов интерфейса внутрисайтового автоматического туннельного адресата (ISATAP) (::0:5EFE:w.x.y.z or ::200:5EFE:w.x.y.z) назначаются интерфейсу туннелирования ISATAP. ISATAP описан в RFC 4214.
• Если он включен как глобальный, уникальный локальный или локально-локальный префикс в информации о префиксах рекламы маршрутизатора, полученной на интерфейсе ISATAP, глобальном, уникальном локальном или локальном адресе сайта с использованием идентификатора интерфейса ISATAP, соответствующего IPv4 адрес, который является лучшим источником для доступа к маршрутизатору ISATAP, назначается интерфейсу ISATAP. Адрес петлевой петли (::1) присваивается псевдошуму Loopback 1.

Два шага к автоконфигурации IPv6

Автоконфигурированные Состояния Адресов

Адреса Autoconfigured находятся в одном или нескольких из следующих состояний

• Ориентировочный адрес в процессе проверки на уникальность. Проверка выполняется путем обнаружения дубликатов адресов. Узел не может получать одноадресный трафик на предварительный адрес. Это может, однако, получить и обработать сообщения объявления Многоадресного соседа, отправленные в ответ на сообщение запроса соседа, которое было отправлено во время обнаружения дублирующего адреса.
• Действительный адрес может быть использован для отправки и приема одноадресного трафика. Допустимое состояние включает предпочтительное и устаревшее состояния. Сумма времени, в течение которого адрес остается в предварительном, предпочтительном и устаревшем состояниях, определяется полем допустимое время жизни в опции Префикс Information Сообщения объявления маршрутизатора или поле допустимое время жизни опции адреса DHCPV6 IA (Identity Association).
• Выбранный адрес является действительным, его уникальность была проверена, и он может быть использован для неограниченного общения. Узел может отправлять и получать одноадресный трафик с предпочтительного адреса. Период времени, в течение которого адрес может оставаться в предварительном и предпочтительном состояниях, определяется предпочтительным полем времени жизни в опции информации о Префиксе Сообщения объявления маршрутизатора или предпочтительным полем времени жизни опции адреса IA DHCPv6.
• Устаревший адрес является действительным, и его уникальность была проверена, но ее использование не рекомендуется для новых коммуникаций. Существующие сеансы связи могут по-прежнему использовать устаревший адрес. Узел может отправлять и получать одноадресный трафик на устаревший адрес и с него.
• Неверный адрес не может быть использован для отправки и приема одноадресного трафика. Адрес переходит в недопустимое состояние после истечения срока действия.

Использование IPv6

В феврале 2011 г., по данным , только менее 0,25% пользователей выходят в интернет с помощью IPv6.

Некоторые сайты, в том числе и , уже поддерживают IPv6, но на отдельном наборе Web-адресов. 8 июня 2011 г. Google включило поддержку IPv6 на своих главных адресах: www.google.com и www.youtube.com.

По данным Google’s IPv6 Statistics, 17 ноября 2012 года количество пользовательских действий на веб-сайтах в нативной среде IPv6 впервые в истории достигло 1 процента. На первый взгляд, эта цифра не впечатляет, но для такой обширной сети, как Интернет, где к 2016 году будет насчитываться 19 млрд активных фиксированных и мобильных сетевых соединений, даже один процент составляет внушительный показатель. Миллиарды приложений, устройств, маршрутизаторов и коммутаторов, составляющих Интернет, подключены между собой таким образом, что если на всем маршруте между пользователем и источником контента хотя бы одно устройство не поддерживает IPv6, вся система автоматически откатывается на IPv4. Это сделано для поддержки непрерывной работы Интернета в процессе перехода на новый протокол. В результате все преимущества сквозной передачи трафика по каналам IPv6 станут доступны лишь после того, как IPv6 станут поддерживать все без исключения звенья сетевой цепочки.

Чтобы лучше понять, как идет процесс модернизации каждого компонента, Cisco использует несколько важнейших индикаторов и статистику внедрения IPv6 в разных регионах. Все эти данные собираются интерактивным инструментом, работающим на сайте 6lab.cisco.com, где можно ознакомиться с ходом внедрения IPv6 с разных точек зрения. С помощью этого интерактивного инструмента вы можете `заглянуть` в любую страну, чтобы получить представление о том, как там идет процесс перехода на протокол IPv6. К примеру, наведя курсор на Соединенные Штаты Америки, вы увидите, что в этой стране 57 процентов сетей, выступающих как транзитные сети IPv4, уже поддерживают и IPv6. Вы также увидите, что, по оценке компании , численность американских пользователей, работающих с IPv6, на 1,93 процента превышает среднемировой уровень и что средний американец, работая в Интернете, 45 процентов времени проводит на сайтах, поддерживающих IPv6. Кроме того, на сайте 6lab.cisco.com вы можете познакомиться с методологией, использованной для составления рейтингов и определения процентных показателей.

В 2007 году, когда Google впервые опубликовал метрики IPv6, частота нативного использования IPv6 составляла всего 0,04 процента. За последние пять лет совместными усилиями наша отрасль увеличила этот показатель на 2 500 процентов, заодно увеличив количество пользователей Интернета на 1 млрд человек. Все это было достигнуто во многом благодаря таким событиям, как Всемирный день IPv6 в 2011 году и Всемирный день IPv6 в 2012 году. При планировании всемирного запуска IPv6 я имел честь работать с другими отраслевыми лидерами и «Обществом Интернета»1.

Добавление шлюзов по-умолчанию

Чтобы настроить шлюз по-умолчанию, вы можете использовать команду и добавить маршрут по умолчанию (::/0) со следующим синтаксисом:

netsh interface ipv6 add route ::/0 InterfaceNameorIndex
IPv6Address] Length] MetricValue] 
no|yes|immortal] Time|infinite] Time|infinite]
active|persistent]

• prefix Префикс адреса IPv6 и длина префикса для маршрута по умолчанию. Для других маршрутов вы можете заменить ::/0 на AddressPrefix / PrefixLength.
• interface Имя интерфейса или интерфейса или индекс интерфейса.
• nexthop Если префикс предназначен для адресатов, которые не находятся в локальной ссылке, адрес IPv6 следующего шага соседнего маршрутизатора.
• siteprefixlength Если префикс предназначен для адресатов по локальной ссылке, вы можете указать длину префикса для префикса адреса, назначенного сайту, к которому принадлежит этот узел IPv6. metric Значение, определяющее предпочтение использования маршрута. Более низкие значения являются предпочтительными.
• publish. Как маршрутизатор IPv6, этот параметр указывает, будет ли префикс подсети, соответствующий маршруту, включенным в рекламные объявления маршрутизатора, и являются ли сроки жизни для префиксов бесконечными (бессмертная опция).
• validlifetime Время жизни, по которому маршрут действителен. Значения времени могут быть выражены в днях, часах, минутах и ​​секундах (например, 1d2h3m4s). Значение по умолчанию бесконечно.
• preferredlifetime Время жизни, по которому маршрут является предпочтительным. Значения времени могут быть выражены в днях, часах, минутах и ​​секундах. Значение по умолчанию бесконечно.
• store Как сохранить маршрут, активный (маршрут удален при перезапуске системы) или постоянный (маршрут остается после перезапуска), который является значением по умолчанию.

Например, чтобы добавить маршрут по умолчанию, который использует интерфейс с именем «Подключение по локальной сети» со адресом следующего перехода fe80::2aa:ff:fe9a:21b8, вы используете следующую команду:

netsh interface ipv6 add route ::/0 "Local Area Connection" fe80::2aa:ff:fe9a:21b8

Чем же плох NAT?

Есть мнение, что новый протокол не нужен, а можно жить с NAT и дальше.

Чем же он плох? Да всем. Пока мы устанавливаем соединения изнутри сети, все не так уж и плохо. Но тоже не особо хорошо, поскольку машин существенно больше, чем реальных адресов, а для защиты от атак на отказ в обслуживании многие сервера ставят ограничение на число соединений с одного адреса. Можно получить самый настоящий бан на гугле.

А вот с соединениями из Интернета в нашу сеть проблем куда больше. Многие протоколы, в том числе SIP (для голоса поверх IP), FTP, да те же p2p-сети через NAT в его чистом виде работать не могут. Приходится строить костыли, либо встроенные в протокол (как у Skype и BitTorrent), либо на стороне маршрутизатора.
Кроме этого, в больших сетях NAT становится очень ресурсоемкой операцией. На десятимегабитном канале какой-нибудь DIR-300 вполне справляется, чтобы NAT’ить 100 мегабит, уже нужно достаточно мощное железо.

Что NAT повышает безопасность — это тоже миф. Закрыть лишние входящие соединения с тем же успехом можно и межсетевым экраном.

Предпосылки к IPv6

Основной протокол, по которому в Интернете передадаются данные, называется IP (Internet Protocol). Всякие HTTP, ICQ и сервисы работают поверх него (с TCP или UDP в промежутке). IP умеет упаковывать данные в пакеты и передавать их между компьютерами. Понятно, желающим обменяться данными нужно как-то друг друга идентифицировать. Для этой цели используются IP-адреса.

А вот с адресами и начинаются проблемы. IP был придуман в 80-х годах XX века, когда никто и не предполагал, что доступ в Интернет через какие-то пятнадцать лет будет не то, что у каждой уважающей себя фирмы, а вовсе у каждого школьника. Поэтому адреса сделали длиной в четыре байта (от 0.0.0.0 до 255.255.255.255). Их 2^32 = 4294967296, казалось, что хватит всем. Прямо как 640 килобайт.

Но это еще не самый большой просчет. На ранних этапах развития сети адреса можно было получать не сколько тебе реально надо, а только блоками по 16777216, 65536 или 256 адресов. Если тебе надо 500 адресов, бери сразу 65536. Если надо 66000, бери 16 миллионов. Явно не самый эффективный расход адресного пространства.

Есть и еще один прикол: сеть 224.0.0.0/4 (268435456 адресов) выделили для многоадресной рассылки (через нее, в частности, работает IPTV), а адреса после нее зарезервировали для использования в будущем. Многие разработчики сетевого оборудования поставили аппаратный фильтр на эти зарезервированные адреса, и теперь если разрешить их использование, часть исторической инфраструктуры не сможет с ними работать.

Но до какого-то момента это все не имело значения, поскольку Интернет был только у военных и в университетах.

Когда число пользователей сети начало стремительно возрастать, стало ясно, что адресов не так уж и много. В первую очередь отказались от дурацкой классовой адресации (той самой выдачи блоками фиксированного размера) и сделали возможным выдавать адреса в минимально нужном количестве.
Потом и это перестало помогать, тогда подумали, что во имя спасения сети можно отказаться от уникальности адреса каждой машины и выдавать по одному уникальному адресу на сеть, чтобы все машины сети ходили в Интернет через него. Так появился NAT (Network Address Translation), который подменяет адрес источника у соединений вовне сети на адрес маршрутизатора. Для сетей за такими маршрутизаторами выделили всем теперь известные сети 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16.

Но это все временные меры, которые только помогли бы продержаться до внедрения нового протокола с большим адресным пространством.

Настройка протокола IPv6 через графический интерфейс

Как правило, особенно в последней версии системы от Майкрософт всё происходит автоматически и данное подключение не является исключением. Всё-таки если произошла неполадка и есть надобность выполнить проверку и исправление, то нужно попасть в окно сетевых подключений. Для этого на кнопке «Пуск» рабочего стола следует кликнуть правой кнопкой мышки, а затем выбрать строку «Сетевые Подключения». Если у вас восьмая версия ОС, то после проделанного вы окажитесь на требуемом месте, для пользователей десятки нужно следовать дальше. Затем в открывшемся окне состояния сети следует выбрать пункт «Настройка параметров адаптера». Также всю процедуру можно проделать, используя горячие клавиши. Первое, вызвать утилиту «Выполнить» горячие клавиши Win + R. В поле окна программы вбить ncpa.cpl и нажать на «ENTER» или кнопку «OK» находящуюся справа. Обладателям Windows 7 нужно кликнуть левой кнопкой мышки по значку пуск рабочего стола и в появившемся поле поиска ввести слово «Выполнить» затем нажать на «ENTER». Далее следовать указаниям из предыдущего предложения (воспользоваться командой ncpa.cpl).

Затем в окне «Сетевые подключения» требуется выбрать ваше актуальное соединение, кликнуть по нему правой кнопкой мышки и зайти в пункт «Свойства». В окошке свойств актуального соединения нужно найти строку, отвечающую за подключения протокола IPv6 (IP версии 6 TCP/IPv6) и убедится, что там поставлена галочка если нет тогда исправьте. В большинстве случаев отсутствие галочки и является проблемой. 

Затем для большей уверенности зайдите в свойства подключения протокола версии IPv6. Для этого фокус должен стоять на строке, обозначающей данное соединение, после чего нужно нажать на кнопку «Свойства» находящуюся справа. Во вновь появившемся окне радиокнопки должны быть установлены в положении обозначающим автоматическое определение.

Если в автоматическом режиме существуют неполадки тогда можно воспользоваться альтернативными адресами DNS от Google. В поле напротив предпочитаемого введите 2001:4860:4860::8888. Там, где нужен альтернативный следует прописать 2001:4860:4860::8844. После всех изменений требуется нажать на кнопку «OK». Радиокнопку, отвечающую за получение адреса IPv6 трогать не следует.

Выполнить проверку корректности подключения можно несколькими способами. Чтобы далеко не ходить в окне сетевых подключений кликните правой кнопкой мышки на своём соединении и выберите строку «Состояние». Во вновь открывшемся окошке нужно нажать на кнопочку «Сведения». После чего откроется новое и напротив строчки «Адрес IPv6» должен появиться ваш сетевой адрес. Также можно запустить Windows PowerShell (или командную строку) там вбить команду ipconfig /all затем нажать на «ENTER». В появившемся списке следует искать строку «IPv6-адрес» где будет требуемая запись. Также в конце стать я дам две ссылочки перейдя по которым вы сможете протестировать подключение.

Нахождение части подсетей IPv6-адреса

Допустим, на ПК клиента установлен такой адрес: 2000:1234:5678:9ABC:1234:5678:9ABC:1111/64. Так как максимальный префикс для IPv6 =128, то 64 — есть половина — то есть 4 гекстета из 8, таким образом, 2000:1234:5678:9ABC — часть подсети, а 1234:5678:9ABC:1111 — часть хостов.

Для написания номера подсети приводим часть хостов к нулю и получаем такое: 2000:1234:5678:9ABC:0000:0000:0000:0000/64, а в сокращенном виде: 2000:1234:5678:9ABC::/64

Разберем несколько примеров:

А теперь разберем несколько более сложных примеров:

Дано: 2000:1234:5678:9ABC:1234:5678:9ABC:1111/56Каждый гекстет есть 16 бит, так как всего 8 гекстетов и 128 бит, таким образом 16*8 = 128, значит половина гекстета = 8 бит.В данном случае, нам нужно отсчитать 3 целых гекстет и половину 4-го, получаем 3*16+8=56 бит.

Итого получаем такую часть подсети: 2000:1234:5678:9A00:0000:0000:0000:0000/56или в сокращенном виде: 2000:1234:5678:9A00::/56

Тут можно легко допустить ошибку, посчитав, что, так как у нас префикс=56 бит, то после 9A мы должны были отсечь 2 символа, но это не так. Они остаются: 9A00, потому что, если отсечь два нуля в конце в дальнейшем может превратится в 009А, что является уже другим адресом.

Разберем несколько примеров с различными префиксами:

Цели создания IPv6

Может возникнуть вопрос, зачем нужен еще один протокол сетевого уровня, если уже есть протокол IPv4, который работает хорошо. Проблема протокола IPv4 заключается в нехватке IP адресов. Длина IP адресов в протоколе IPv4 — 4 байта, то есть максимальное количество адресов IPv4 примерно 4,3 миллиарда. Когда протокол создавался это было большое количество IP адресов, но сейчас, когда интернет стал очень популярной сетью, стало понятно, что 4 миллиарда адресов это не так уж и много.

Для сравнения, население Земли сейчас составляет более, чем 7 миллиардов, при этом многие люди используют не одно устройство, а несколько, это может быть ноутбук, планшет, смартфон, умные часы и многое другое.

Также, необходимо учитывать сервер и сетевое оборудование в инфраструктуре интернет и сетевых сервисов, а такие технологии, как интернет вещей еще больше увеличивают требования к количеству IP адресов.

Количество доступных адресов IPv4 стремительно сокращается, последний крупный блок адресов IPv4 класса А, был выдан в 2011 году, и уже близко то время, когда какая-то компания или человек захотят подключиться к интернет, но не смогут этого сделать, из-за того что им не хватит адреса IPv4.

Было предложено несколько временных решений, проблемы нехватки IP адресов, которые оказались достаточно успешными. Самые популярные это технология трансляции сетевых адресов NAT, эта технология позволяет подключиться к сети интернет используя всего лишь один IP адрес, сеть, состоящую из большого количества устройств с использованием частных или приватных IP адресов.

Также справиться с проблемой нехватки IP адресов помогла технология бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Inter-Domain Routing, CIDR), которая обеспечила возможность использовать маски переменной длины, и распределять IP адреса блоками разной длины, а не классами A, B и C как было раньше.

Протокол IPv6 создан для долговременного решения проблемы нехватки IP адресов. Для этого длина IP адресов в протоколе IPv6 увеличена до 16 байт, количество IP адресов в протоколе IPv6 — 3,4*1038. Такого количества IP адресов хватит, для того чтобы подключить к интернету все устройства, как сейчас так и в достаточно далеком будущем.

Также при разработке IPv6 постарались упростить протокол, для того чтобы маршрутизаторы могли обрабатывать пакеты  IPv6 быстрее, и обеспечили возможность защиты данных с помощью шифрования.

IPv6 считается новым протоколом, однако работа над ним началась еще в 1990 году, когда впервые задумались о возможной проблеме исчерпания адресов IPv4. Первый вариант стандарта протокола IPv6 был принят в документе RFC 1883 в 1995 году, а действующий стандарт протокола IPv6 документ RFC 2460 был принят в 1998 году. Таким образом протоколу IPv6 уже больше 20 лет, и новым его можем называть только по сравнению с протоколом IPv4.

Какой IP-протокол безопаснее: IPv6 или IPv4?

Собственно говоря, теоретически они одинаково безопасны. Смотрите, после того, как запустили IPv6, появилась возможность зашифровывать трафик посредством довольно распространённого (но не так, как SSL) стандарта IPSec. Этот стандарт шифрования не позволяет прочитать содержимое интернет-трафика во время его перехвата. Однако как шифрование, так и расшифровка требуют наличия оборудования, которое стоит недёшево. Кроме того, возможна реализация IPSec и на IPv4, что в принципе означает, что оба этих IP-протокола безопасны в одинаковой степени.

Теме не менее некоторые специалисты утверждают, что пока ещё переход на IPv6 полностью не завершён, пользователи IPv6 более уязвимы, чем пользователи четвёртой версии IP-протокола. Это связано с тем, что провайдеры предоставляют пользователям IPv4 доступ к IPv6-контенту, используя для этого IPv6-туннели. Как раз эти туннели и могут применять злоумышленники для проведения своих атак.

Идём дальше. Очередная потенциальная проблема касается автоконфигурации — это новая функция IPv6. Опция позволяет устройствам назначать себе IP-адрес на основе MAC-адреса самостоятельно. Это уже могут использовать посторонние лица для отслеживания некоторых пользователей. Однако для решения этого вопроса на устройствах, работающих под управлением известных операционных систем, уже предусмотрены расширения для конфиденциальности, а значит, для большинства людей данная проблема перестаёт быть актуальной.

Баг IPv6 на Cisco

Яркий пример того, что даже крупным операторам не так просто дается переход на протокол шестой версии: в начале декабря была опубликована новость о том, что из-за ошибки Cisco ASR оператор Австралии Aussie Broadband приостановил тестирование IPv6.

По словам провайдера, испытания были приостановлены после того, как в патче, выпущенном Cisco для ошибки, затрагивающей микропрограмму маршрутизаторов Cisco ASR, обнаружилась новая ошибка.

Cisco ASR действуют как BNG (Broadband Network Gateway) или точки доступа, через которые абоненты подключаются к широкополосной сети. «Когда устанавливается соединение между BNG и абонентским оборудованием (CPE), абонент может получить доступ к широкополосным услугам, предоставляемым поставщиком услуг Интернета», сказано в документации Cisco.

На ASR влияет ошибка встроенного программного обеспечения, которая «приводит к сбою процесса DHCP на маршрутизаторах, из-за чего клиенты не могут повторно пройти аутентификацию», — пояснили представители оператора Aussie Broadband.

Чтобы исправить проблему, требуется полная перезагрузка маршрутизатора, затрагивающая не только IPv6-абонентов, но и всех остальных. Это происходит каждые 10-15 дней и, очевидно, отрицательно сказывается на лояльности клиентов оператора.

Эта ошибка официально признана Cisco — и является одной из пяти, которые Aussie Broadband обнаружил в коде Cisco за последние 18 месяцев, «которые ранее не были обнаружены».

Обновление, необходимое для исправления проблемы с DHCP, одновременно нарушает работу протокола PPPoE. Патч прошивки, исправляющий ошибку PPPoE, оставляет нерешенной первоначальную проблему утечки памяти DHCPv6. Таким образом, у оператора возникает либо ошибка утечки памяти DHCPv6, либо ошибка PPPoE.Испытания IPv6 возобновятся, когда обе проблемы будут устранены.