Ipv4 vs ipv6 - was es ist und wofür es in Netzwerken verwendet wird

Das Internet und die Welt der Netzwerke wären nicht so, wie wir es kennen, und würden ohne IPv4-Adressierung nicht einmal existieren. Ein Protokoll von größter Bedeutung für die Verbindungen zwischen Geräten über das Netzwerk, sowohl physisch als auch drahtlos. Heute werden wir alles sehen, was mit IP zu tun hat, und wir werden die Unterschiede zwischen IPv4 und IPv6 analysieren und die Hauptmerkmale erläutern.

Inhaltsverzeichnis

IPv4 und das OSI-Modell

Wir müssen mit der grundlegenden beginnen, nämlich zu definieren und zu verstehen, was eine IP-Adresse ist, ob es sich um IPv4 oder IPv6 handelt.

OSI modelliert den Netzwerkstandard

Dazu müssen wir kurz auf das OSI- Modell (Open System Interconection) verweisen. Es ist ein Referenzmodell und keine Netzwerkarchitektur für die verschiedenen Netzwerkprotokolle, die in die Kommunikation über Computergeräte eingreifen. Das Modell unterteilt Telekommunikationssysteme in sieben Ebenen, um die verschiedenen Phasen der Datenübertragung von einem Punkt zum anderen sowie die jeweils beteiligten Protokolle zu unterscheiden.

Was ist das OSI-Modell: vollständige Erklärung

Wir wissen bereits, dass es ein Modell gibt, das sozusagen die Netzwerkprotokolle klassifiziert, und genau IPv4 und IPv6 sind zwei dieser Netzwerkprotokolle. In diesem Fall arbeiten sie auf einer der untersten Ebenen des Modells, der Netzwerkschicht oder Schicht 3. Diese Schicht ist für das Routing von Paketen zwischen zwei verbundenen Netzwerken verantwortlich. Durch die notwendige Umschaltung und Weiterleitung von einem Punkt zum anderen werden dem Sender Daten vom Sender zur Verfügung gestellt.

Darunter befindet sich die Datenverbindungsschicht (Schicht 2), in der die Switches arbeiten, und darüber befindet sich die Schicht 4 oder die Transportschicht, in die das TCP-Protokoll eingreift, das die Pakete durch Datagramme transportiert.

Was ist eine IP-Adresse?

Wir sprechen von IP-Adresse als einer numerischen Menge in Dezimal- oder Hexadezimalzahl (wir werden sehen), die eine Netzwerkschnittstelle logisch und gemäß einer Hierarchie identifiziert. Jedem Gerät, das mit einem Netzwerk verbunden ist, muss eine IP-Adresse, eine temporäre Kennung wie unser DNI zugewiesen werden, während wir uns auf dieser Welt befinden, oder eine Telefonnummer, während wir einen Telefondienst abgeschlossen haben. Dank der IP können die verschiedenen Computer miteinander kommunizieren, sodass die Pakete über das Netzwerk übertragen werden, bis sie ihren Empfänger finden.

Die IP-Adresse kann fest ( feste IP) oder dynamisch (DHCP oder Dynamic Host Configuration Protocol) sein und immer von einem Server oder Router zugewiesen werden, der auf der Netzwerkebene arbeitet. Wenn es sich um eine feste IP handelt, bedeutet dies, dass der Host immer dieselbe IP-Adresse hat, auch wenn er aus- und wieder eingeschaltet wird. Während in DHCP die IP beim Einschalten dynamisch dem Host zugewiesen wird, erhalten die Knoten eines Netzwerks normalerweise immer dieselbe IP-Adresse, nachdem sie sich zum ersten Mal mit dem Router verbunden haben.

In der Netzwerkarchitektur müssen wir zwischen dem öffentlichen Netzwerk, bei dem es sich um das Internet handelt, und dem privaten Netzwerk unterscheiden, das sich hinter unserem Router befindet, in dem sich unsere Computer und Smartphones oder Tablets befinden, wenn wir eine Verbindung zu Wi-Fi herstellen. Im ersten Fall handelt es sich um eine externe IP- Adresse, bei der es sich um die Adresse handelt, die dem Router für die Kommunikation mit dem Internet zugewiesen wird. Diese Dynamik wird fast immer von unserem Internetdienstanbieter bereitgestellt. Im zweiten Teil sprechen wir über die interne IP an die Adresse, die der Router den Computern in unserem Netzwerk gibt, die fast immer vom Typ 192.168.xx ist

Wir dürfen IP nicht mit der MAC-Adresse verwechseln, die diesmal eine andere feste und eindeutige Adresse ist, die jeden Computer im Netzwerk identifiziert. Dies ist werkseitig eingestellt, wie die IMEI eines Telefons, obwohl es möglich ist, sie zu ändern, um den Host in der Transportschicht des OSI-Modells zu identifizieren. Tatsächlich ist der Switch oder der Router, dass er den MAC mit der IP in Beziehung setzt. Ein MAC ist ein 48-Bit-Code, der in hexadezimaler Schreibweise in 6 zweistelligen Blöcken ausgedrückt wird.

IP-Protokoll

Die IP-Adresse ist die Kennung des IP-Protokolls (Internet Protocol), bei dem es sich um das IPv4- und IPv6- Adressierungssystem als neuere Version handelt, das für die Zukunft vorbereitet ist. Es ist ein Protokoll, das auf der Netzwerkebene arbeitet und nicht verbindungsorientiert ist. Dies bedeutet, dass die Kommunikation zwischen zwei Enden eines Netzwerks und der Datenaustausch ohne vorherige Vereinbarung erfolgen können. Mit anderen Worten, der Empfänger überträgt Daten, ohne zu wissen, ob der Empfänger verfügbar ist, sodass er beim Einschalten und Anschließen beim Empfänger ankommt.

IPv4 und IPv6 übertragen geschaltete Datenpakete über die physischen Netzwerke, die gemäß dem OSI-Modell arbeiten. Dies geschieht dank Routing, einer Technik, die es dem Paket ermöglicht , die schnellste Route zum Ziel zu finden, aber ohne Garantie, dass es ankommt, wird diese Garantie natürlich von der Datentransportschicht mit TCP, UDP oder einem anderen Protokoll gegeben.

Die vom IP-Protokoll verarbeiteten Daten sind in Pakete unterteilt, die als Datagramme bezeichnet werden und keinen Schutz oder keine Fehlerkontrolle zum Senden haben. Ob ein Datagramm nur mit IP gesendet wird, kann eintreffen, fehlerhaft oder vollständig und in zufälliger Reihenfolge. Es enthält nur Informationen über die Quell- und Ziel-IP-Adresse zusammen mit den Daten. Dies scheint natürlich nicht sehr zuverlässig zu sein, daher wird dieses Datagramm in der Transportschicht genommen und in ein TCP- oder UDP-Segment eingeschlossen, das Fehlerbehandlung und viele weitere Informationen hinzufügt.

IPv4

Konzentrieren wir uns nun auf das IPv4-Protokoll, das seit 1983 in Netzwerken betrieben wird, als das erste ARPANET- Paketaustauschnetzwerk erstellt wurde, das durch den RFC 791- Standard definiert ist. Und wie der Name schon sagt, ist das IP-Protokoll in Version 4, aber es ist so, dass wir keine früheren Versionen implementiert haben und dies war die erste von allen.

IPv4 verwendet eine 32-Bit-Adresse (32 Einsen und Nullen in Binärform), die in 4 Oktetten (8-Bit-Zahlen) angeordnet ist und durch Punkte in Dezimalschreibweise getrennt ist. Dies in die Praxis umzusetzen wird eine Zahl sein, die:

192.168.0.102

Auf diese Weise können wir Adressen haben, die von 0.0.0.0 bis 255.255.255.255 reichen. Wenn wir die vorherige IP in ihren Binärcode übersetzen, haben wir:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

Mit anderen Worten, 32 Bit. Mit IPv4 können wir also insgesamt Folgendes adressieren:

2 ³² = 4 294 967 296 Hosts

Es mag viel erscheinen, aber derzeit sind IPv4-Adressen praktisch erschöpft, da 4 Milliarden Computer heute eine ziemlich normale Zahl sind. Tatsächlich wurden sie bereits 2011 knapp, als die für die Angabe von IP-Adressen in China zuständige Stelle das letzte Paket verwendete, sodass das IPv6-Protokoll zur Rettung erschien . Wir verwenden diese Adressierung seit fast 40 Jahren, daher ist sie ein Leben lang nicht schlecht.

Wir müssen berücksichtigen, dass die internen IP-Adressen in LAN-Netzwerken immer gleich sind und nicht von externen IPs beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass wir in einem internen Netzwerk einen Host mit 192.168.0.2 haben können. Dies wird auch von anderen Hosts in einem anderen internen Netzwerk verwendet, die so oft replizieren können, wie wir möchten. Externe IP-Adressen werden jedoch im gesamten Internet-Netzwerk angezeigt und können auf keinen Fall wiederholt werden.

IPv4-Header

Daher ist es zweckmäßig, die Struktur eines IPv4-Headers zu überprüfen , der eine Mindestgröße von 20 Byte und ein Maximum von 40 Byte hat.

Wir werden jeden Abschnitt schnell erklären, da einige später auf IPv6 erweiterbar sein werden

• Version (4 Bit): Gibt die Version des Protokolls an: 0100 für Version 4 und 0110 für Version 6. IHL (4 Bit): ist die Größe des Headers, die zwischen 20 und 60 Byte liegen kann oder zwischen 160 und 480 Bit. Servicezeit (8 Bit): Eine Kennung für den Fall, dass das Paket etwas Besonderes ist, z. B. wichtiger, wenn man die Dringlichkeit der Lieferung berücksichtigt. Gesamtlänge (16 Bit): Gibt die Gesamtgröße des Datagramms oder Fragments in Oktetten an. Kennung (16 Bit): Wird verwendet, wenn das Datagramm fragmentiert ist, damit es später Flags (3 Bit) und Offset oder Position des Fragments (13 Bit) verbinden kann: 1. Bit ist 0, 2. Bit (0 = teilbar, 1 nicht teilbar), 3. Bit (0 = letztes Fragment, 1 = Zwischenfragment) TTL (8 Bit): IPv4-Paketlebensdauer. Es gibt die Anzahl der Hops in Routern an, die es aufnehmen kann, nämlich 64 oder 128. Wenn das Pack erschöpft ist, wird es entfernt. Protokoll: Gibt das Protokoll an, an das das Datagramm in höheren Schichten geliefert werden muss, z. B. TCP, UDP, ICMP usw. Prüfsumme: Zur Kontrolle der Integrität des Pakets wird jedes Mal neu berechnet, wenn sich ein vorheriger Wert ändert.

IPv6 und Unterschiede zu IPv4

Obwohl die vollständige Erklärung eines dieser Protokolle eine Welt ist, können wir dies nicht für immer tun. Daher werden wir jetzt mit IPv6 oder Internet Protocol Version 6 fortfahren. Und wo ist Version 5? Nirgendwo war es nur experimentell, also mal sehen, was es ist und was die Unterschiede zu IPv4 sind.

Absolut jeder von uns wird jemals eine IP-Adresse von den vorherigen gesehen haben, aber sicherlich eine davon viel seltener, oder wir haben es nicht einmal bemerkt. IPv6 wurde 2016 mit der Definition seines RFC 2460- Standards implementiert und soll IPv4 bei Bedarf ersetzen. Dieser Standard entstand aus der Notwendigkeit heraus, Asiaten mehr IP-Adressen zu geben. IP-Adressen sind sozusagen reserviert, und das letzte Paket wurde 2011 wie oben beschrieben reserviert. Dies bedeutet nicht, dass sie alle bereits verwendet werden, da Unternehmen sie verwenden, wenn dem Netzwerk weitere Knoten hinzugefügt werden.

IPv6 wurde auch entwickelt, um allen Gerätetypen eine feste IP-Adresse bereitzustellen. Aber wie viele IP-Adressen können wir mit dieser neuen Version noch vergeben? Nun, es wird einige geben, da diese Adresse 128 Bit mit einem Mechaniker verwendet, der dem vorherigen ähnlich ist. Diesmal wird jedoch die hexadezimale Notation verwendet, um weniger Platz zu beanspruchen, da das Rendern von 128 Bit in Oktetten zu einer enorm langen Adresse führen würde. In diesem Fall besteht es also aus 8 Abschnitten mit jeweils 16 Bit.

Wenn Sie dies wieder in die Praxis umsetzen, erhalten Sie eine alphanumerische Zahl, die folgendermaßen aussieht:

fe80: 1a7a: 80f4: 3d0a: 66b0: b24b: 1b7a: 4d6b

Auf diese Weise können wir Adressen im Bereich von 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 bis ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff haben. Dieses Mal werden wir diese Adresse nicht in Binärcode übersetzen, nur um Depressionen zu vermeiden, aber sie würde 128 Nullen und Einsen haben. Wenn wir eine dieser Adressen auf unserem Computer oder einem anderen Host sehen, ist es möglich, dass sie mit weniger Gruppen dargestellt wird, und wenn wir Gruppen mit nur Nullen haben, können diese weggelassen werden, solange sie rechts sind.

Mit IPv6 und diesen 128 Bit können wir nun insgesamt Folgendes adressieren:

2 ¹²⁸ = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 Hosts

Auf diese Weise können die Chinesen ohne Einschränkung alle gewünschten Server installieren, da ihre Kapazität wirklich unverschämt ist. Obwohl es derzeit nicht alleine funktioniert, haben unsere Computer bereits eine IPv6-Adresse auf ihrer Netzwerkkarte.

IPv6 vs IPv4 Header und andere Neuigkeiten

Um eine neue Adressierung zu implementieren, ist es wichtig, sie abwärtskompatibel mit den vorherigen Protokollen zu machen und in anderen Schichten zu arbeiten. Die Verwendung von IPv6 kann mit den anderen Protokollen der Anwendungs- und Transportschicht verwendet werden, wobei die Header nur geringfügig geändert werden, mit Ausnahme von FTP oder NTP, da sie die Adressen der Netzwerkschicht integrieren.

Wir haben auch untersucht, wie der Protokollheader vereinfacht werden kann, wodurch er einfacher als in IPv4 und mit fester Länge ist, was die Geschwindigkeit der Verarbeitung und Identifizierung des Datagramms erheblich verbessert. Dies bedeutet, dass wir die Informationen mit IPv4 oder IPv6 senden müssen, jedoch nicht mit beiden gemischt. Sehen wir uns diesen Header an:

Jetzt wird der Header vereinfacht, obwohl er doppelt so lang ist wie IPv4, wenn wir keine Optionen in Form von Erweiterungsheadern hinzufügen.

• Version (4 Bit) Verkehrsklasse (8 Bit): Entspricht der Paketprioritätssteuerung. Flussbezeichnung (20 Bit): Verwaltung der QoS- Datenlänge (16 Bit): Es ist offensichtlich, wie viel der Speicherplatz für Daten gemessen wird 64 KB als Standardgröße und bestimmt durch Jumboframes Nächster Header (8 Bit): Entspricht dem IPv4-Protokollabschnitt Hop- Limit (8 Bit): Ersetzt TTL- Erweiterungsheader: Sie fügen zusätzliche Optionen für Fragmentierung, Verschlüsselung usw. hinzu. In IPv6 gibt es 8 Arten von Erweiterungsheadern

Unter den in diesem Protokoll enthaltenen Neuheiten ist es möglich, eine größere Adressierungskapazität selbst in Subnetzen oder internen Netzwerken und in einer vereinfachten Form hervorzuheben. Jetzt können wir bis zu 2 ⁶⁴ Hosts in einem Subnetz haben, indem wir nur einige Knoten- IDs ändern.

Hinzu kommt die Möglichkeit, dass jeder Knoten selbst konfiguriert werden kann, wenn er in einer IPv6-Version enthalten ist. In diesem Fall wird keine IP vom Router angefordert, sondern eine Anforderung, die von ND nach den Konfigurationsparametern fragt. Dies wird als zustandsfreie Adressautokonfiguration (SLAAC) bezeichnet. Sie können jedoch auch DHCPv6 verwenden, wenn dies nicht möglich ist.

IPsec ist in diesem Fall nicht optional, sondern obligatorisch und direkt in IPv6 für Router implementiert, die bereits mit diesem Protokoll arbeiten. Dazu kommt die Unterstützung für Jumbogramme, dh Jumbo-Datagramme, die viel größer sind als die von IPv4, die maximal 64 KB groß waren und jetzt bis zu 4 GB erreichen können.

Zusammenfassend lassen wir Ihnen die beiden Tabellen, um den Unterschied zwischen IPv4- und IPv6-Headern festzustellen.

• Blau: Gemeinsame Felder in beiden Kopfzeilen Rot: Felder, die entfernt wurden Grün: Felder, die umbenannt wurden Gelb: Neue Felder

Wie Sie unsere private, öffentliche und IPv6-IP-Adresse kennen

Bevor wir fertig sind, lernen wir, wie wir unsere IP-Adressen, die unserer Geräte und die unseres Routers kennen.

Um die lokale IPv4- und IPv6-Adresse in Windows 10 herauszufinden, gibt es verschiedene Methoden. Der schnellste Weg ist jedoch die Eingabeaufforderung. Also öffnen wir Start, geben CMD ein und drücken die Eingabetaste. Dort werden wir schreiben

ipconfig

Und wir werden das Ergebnis erhalten.

Und um die öffentliche IP-Adresse zu kennen, müssen wir auf unseren Browser oder Router zurückgreifen. wir können auf der Seite tun:

Was ist meine IP?

Und schließlich können wir auf folgende Weise überprüfen, ob wir eine öffentliche IPv6-Adresse haben:

Test-IPv6

Wir hinterlassen Ihnen einige Netzwerk-Tutorials zum Thema

Wussten Sie, dass Ihr PC IPv6 hat? Wussten Sie, dass es IPv6 gibt? Wenn Sie Fragen haben oder auf etwas hinweisen möchten, helfen wir Ihnen gerne aus den Kommentaren.