ipv6
DESCRIPTION
Referat despre IPv6TRANSCRIPT
MINISTERUL EDUCAŢIEI AL REPUBLICII MOLDOVA
UNIVERSITATEA TEHNICĂ A MOLDOVEI
FACULTATEA INGINERIE ŞI MANAGEMENT ÎN
ELECTRONICĂ ŞI TELECOMUNICAŢII
Catedra Radiocomunicaţii
REFERATla disciplina “Reţele Inteligente de Comunicaţii”
Tema: IPv6
A efectuat Andrei Ciobanu
studentul grupei IMTC-101
A verificat Ion Avram
Conf. univ. dr.
Chişinău 2012
INTRODUCERE
Internetul a devenit o noţiune familiară pentru societatea din prezent. Cu
toate acestea, în urmă cu 20 de ani prea puţini vizionari au intuit dezvoltarea pe
care acesta urma să o cunoască. Multe dintre conceptele fundamentale ale
infrastructurii IP de azi au fost definite în acea perioadă, precum formatul
adresei IP, protocolul ARP, VLSM. Protocolul IP trebuia să răspundă schimbării
paradigmei de comunicaţie de la o reţea cu câteva locaţii, precum reţeaua
DARPA, la o reţea cu mii de locaţii cum era privit Internetul la mijlocul anilor
`80. Apariţia calculatoarelor personale şi extinderea reţelei globale de
comunicaţie dincolo centrele universitare au redefinit Internetul ca o reţea cu
sute de milioane de noduri.
În prezent, majoritatea internetului folosește versiune a 4-a a internet
protocolului, sau IPv4, care acum are aproximativ 20 de ani. IPv4 după cum este
demonstrat a fost creat pentru a oferi adrese IP, dar acum este nevoie de multe
îmbunătățiri. Numărul de adrese oferit de IPv4 este limitat și necesită o creștere
dramatică pentru a înlătura probleme majore în viitor. Problema dată oferă
următoarele întrebări: Ce este aceasta anume? Ce va face? Ce înseamnă pentru
bussiness și pentru utilizatori aceasta și cum va afecta internetul care îl
cunoaștem așa cum este el astăzi?
Versiunea 6 a protocolului IP a fost iniţial proiectată să asigure un spaţiu
de adrese mult mai generos, dar şi un număr de servicii ce lipsesc din IPv4,
precum QoS sau prelucrarea mai rapidă a pachetelor. Cu toate acestea,
prelucrarea suplimentară presupusă de un antet de 40 de octeţi faţă de unul de
20, precum şi popularitatea deosebită de care se bucură IPv4 fac ca ponderea
reţelelor IPv6 în structura actuală a Internetului să rămână de sub 5%. Prin
urmare, pe parcursul acestei cărţi, prin protocolul IP se va subînţelge doar
referinrea la IPv4.
IPv4
Adresa IP a fost standardizată
ca fiind o valoare de 32 biţi unică
pentru fiecare sistem conectat la
Internet, exprimată prin 4 grupuri a
câte 8 biţi, constituită din 2 părţi,
prima este adresa de reţea (network number sau network prefix) iar a doua este
adresa gazdei (host number).
Structura antetului IPv4
Din analiza antetului se identifică nu mai puţin de 10 câmpuri în afara
celor ce precizează adresele destinaţie şi sursă. De-a lungul timpului
semnificaţia acestor câmpuri a fost redefinită.
Câmpul versiune stabileşte versiunea IP folosită, antetul de IPv6 diferind
de antetul IPv4.
Lungimea antetului este precizată explicit în cel de al doilea câmp în
vederea flexibilizării dezvoltărilor ulterioare ale standardului IPv4, prin setări
făcute în câmpul de opţiuni aflat în finalul antetului IP. Totuşi vasta majoritate a
traficului în Internet foloseşte antete de lungime fixă, de 20 de octeţi,
performanţele de referinţă ale echipamentelor de reţea (precum numărul de
pachete comutate pe secundă) fiind calculate pentru trafic IP cu antet de lungime
fixă.
Câmpul TOS (Type of Service) este folosit pentru implementarea unor
politici distincte pentru tipuri de trafic diferit. Cea mai importantă utilizare a sa
este pentru identificarea şi prioritizarea traficului de voce.
Câmpul de lungime totală este exprimat pe 16 biţi, rezultând o dimensiune
maximă a cadrelor IP de 65535 de octeţi. Nu există o dimensiune maximă pentru
segmentele TCP, cea ce înseamnă că segmentele ce depăşesc 64 KB vor fi
fragmentate la nivelul reţea. Deşi dimensiunea maximă prevăzută de standard
este de 64KB, impunerea Ethernetului ca tehnologie dominantă pentru reţelele
locale are drept consecinţă faptul că traficul TCP, după ce este segmentat în
pachete de 64 KB la nivelul 4, va mai fi încă odată segmentat în cadre de 1500
octeţi la nivelul 3. Pentru a reduce complexitatea prelucrărilor asupra pachetelor,
implementările curente ale stivei TCP/IP evită să realizeze două operaţii de
fragmentare, impunând ca dimensiune maximă a cadrelor IP 1500 B şi nu 64
KB.
Mecanismul de secvenţiere a cadrelor reprezintă principalul mecanism de
control al fluxului în TCP; cu toate acestea, se observă că un mecanism de
secvenţiere există şi la nivelul antetului IP. Câmpul identificator stabileşte
numărul datagramei şi este folosit în conjuncţie cu câmpul decalaj fragment
pentru a reordona cadrele IP ajunse într-o altă ordine decât au fost transmise.
Ambele câmpuri sunt în general stabilite de staţia ce emite pachetul, dar dacă pe
calea către destinaţie mai are loc o fragmentare a pachetului valorile lor vor fi
modificate.
Biţii de opţiune sunt folosiţi tot pentru a controla fragmentarea. Spre
exemplu, bitul 50 din antetul IP este denumit bitul M sau bitul “more
fragments”. Acesta indică faptul că a avut loc o fragmentare şi că pachetul de
faţă nu este ultimul din cadrul segmentului TCP. Bitul 51 este denumit Z sau
bitul “zero fragments” şi are rolul de a semnaliza că pachetul actual este ultimul
(sau singurul) din segmentul TCP.
Un câmp important din antetul IP este TTL (Time To Live), câmp ce
defineşte numărul maxim de routere prin care un pachet poate să treacă.
Principala sa funcţie este de a evita ciclarea la infinit a unor pachete IP în cazul
unor topologii cu bucle de rutare. O utilizare mai recentă a acestui câmp permite
unui ISP să controleze conectarea unei staţii, pentru o legătură dată. De
exemplu, un ISP poate întrerupe conectivitatea atunci când pe o legătură în loc
de o staţie se conectează neautorizat un router ce are în spate o întreagă reţea
locală.
Marea majoritate a traficului în Internet călătoreşte între sursă şi destinaţie
păstrând aceleaşi valori pentru câmpurile antetului IP, sigurul câmp modificat
fiind câmpul TTL. Deşi operaţia de decrementare a valorii câmpului TTL este
una simplă, ea determină o încărcare semnificativă a routerului, deoarece în
urma modificării acestui câmp va trebui să fie recalculată şi suma de control a
antetului. Suma de control se bazează pe un algoritm de redundanţă ciclică (un
algoritm CRC) ce are proprietatea că se poate verifica uşor, dar se calculează
mult mai greu (verificarea se poate efectua fără a calcula explicit valoarea sumei
de control). Câmpul protocol specifică ce protocol a fost folosit pentru
încapsularea de nivel transport. În figura de mai jos sunt prezentate câteva dintre
valorile cele mai întâlnite ale acestui câmp. Valorile 4 şi 41 sunt folosite în cazul
tunelării iar valoarea 59 este folosită pentru a indica că nu mai există un alt
antet, o astfel de conexiune fiind numită IP raw.
Valorile câmpului protocol pentru antetul IP
IPv6
Protocolul IPv6 este standardizat prin RFC 2460, cele mai importante
două diferenţe faţă de IPv4 fiind lungimea fixă a antetului de 40 de octeţi şi
eliminarea sumei de control a antetului.
Din structura unui
pachet IPv6 se observă că
cinci dintre câmpurile
antetului IPv4 nu se mai
regăsesc în antetul de IPv6:
lungimea antetului,
identificatorul de secvenţă,
biţi de control, decalaj fragment, suma de control a antetului.
Se observă că toate mecanismele de fragmentare din antetul IPv4 au fost
eliminate. IPv6 realizează fragmentarea precum şi alte funcţii prin folosirea unor
antete de extensie. Precizarea tipului de antet de extensie folosit se face prin
câmpul „Antet următor” (Next Header), câmp ce foloseşte aceleaşi valori ca şi
câmpul „Protocol” din antetul IPv4 (vezi Error! Reference source not found.).
Valoarea 43 a acestui câmp indicǎ existenţa unui antet IPv6 de fragmentare dupǎ
antetul curent.
Eliminarea sumei de control din antet este motivată de numărul mult mai
mic al erorilor în reţelele actuale (în urma trecerii de la legăturile de cupru la
cele optice sau prin folosirea cablurilor de cupru de o calitate mai bună).
Rezultatul acestei modificari este creşterea vitezei de prelucrare a antetului de
reţea, deoarece nu mai este necesar calcului sumei de control la fiecare
modificare a câmpului „limită hopuri” (echivalentul câmpului TTL din Ipv4).
Singurul câmp din antetul IPv6 ce nu are un echivalent în antetul IPv4
este câmpul „Etichetă de flux”. Acest câmp permite routerelor să comute cadrele
pe baza unei valori de 20 de biţi şi nu pe baza adresei destinaţie. Această metodă
de comutare (folosind doar o etichetă de 20 de biţi), înlesneşte implementarea
reţelelor IPv6/ MPLS (MultiProtocol Label Switching).
Clase de adrese
O adresă IP este un şir de 32 de biţi ce identifică două lucruri: o reţea şi o
staţie în cadrul acelei reţele.
Pentru a simplifica utilizarea adreselor IP se foloseşte formatul decimal.
Astfel, o adresă IP dată: 10110001000001000001011000001000, se împarte mai
întâi în grupuri de câte 8 biţi: 10110001.00000100.00010110.00001000 şi apoi
fiecare grup este convertit în sistem zecimal: 177.4.22.8.
Deşi această nouă exprimare înlesneşte semnificativ lucrul cu adrese IP,
aduce şi unele limitări în uşurinţa de a discerne porţiunea de reţea şi cea de staţie
din cadrul adresei IP, pentru cazurile în care sunt definite subreţele. Încercarea
de a păstra reprezentarea zecimalǎ ca model de referinţă pentru IP şi, în acelaşi
timp de a pune în evidenţǎ distincţia dintre cele două componente a dus la
definirea claselor de adrese IP.
Odată cu definirea primelor trei clase pentru rutare a mai fost definit un
spaţiu de adrese folosit pentru adresarea multicast, anume clasa D. Restul
adreselor vor constitui clasa E, reprezentând adrese rezervate. În 3-1 sunt
prezentate cele cinci clase definite pentru spaţiul de adrese IP.
Spațiul de adrese IP
Clasa A a fost proiectată pentru a satisface cerinţele ridicate de reţelele de
mari dimensiuni. Astfel, pentru definirea reţelei va fi folosit doar primul octet,
pentru identificarea staţiei fiind disponibili 24 de biţi, ceea ce oferă mai mult de
16,7 milioane de posibilităţi. În figura de mai sus se poate observa că domeniul
de valori pentru clasa A nu include reţelele 0.0.0.0 şi 127.0.0.0, acestea fiind
rezervate. Clasa de adrese 0.0.0.0 nu este folosită datorită posibilelor confuzii cu
rutele implicite, în vreme ce clasa 127.0.0.0 este rezervată pentru adrese de
loopback, în scopul monitorizării şi testării.
Tot din 3-1 se observă eliminarea a câte două adrese dintre cele ce pot fi
alocate staţiilor, pentru fiecare dintre clasele rutabile. Cele două adrese sunt:
adresa de reţea şi adresa de difuzare.
O adresă IP de reţea este o adresă pentru care toţi biţii de staţie sunt 0.
O astfel de adresă este folosită pentru identificarea întregii reţele. Aceasta
este, de fapt, partea relevantă a oricărei adrese de staţie ce călătoreşte peste
Internet pentru toate routerele de pe parcurs.
O adresă IP de difuzare sau adresă de broadcast este o adresă pentru
care toţi biţii de staţie sunt 1. Un pachet destinat unei astfel de adrese va ajunge
la toate staţiile din acea reţea.
O clasă de adrese B este definită de valorile primilor doi biţi din adresa IP,
aceşti primi doi biţi fiind 10. Din această constrângere rezultă că toate adresele
IP ale căror prim octet se află între 10000000 şi 10111111, adică între 128 şi
191, aparţin unei clase B.
Câmpul de reţea pentru o clasă B va cuprinde primii doi octeţi, dar
deoarece primii doi biţi ai primului octet sunt fixaţi, rămân doar 14 biţi
disponibili pentru a crea clase B. Pentru definirea staţiilor sunt folosiţi ultimii
doi octeţi, adică 16 biţi. Astfel pot fi obţinute 16.384 reţele, fiecare având un
număr maxim de 65.533 de staţii.
Clasa C se defineşte prin alocarea primilor 3 octeţi pentru definirea reţelei
şi doar a ultimilor 8 biţi pentru identificarea staţiilor din aceeaşi reţea. Primii trei
biţi din primul octet trebuie să fie 110, adică valoarea acestui prim octet trebuie
să se afle între 192 şi 223 pentru ca o adresă să aparţină unei clase C. Numărul
reţelelor de clasă C depăşeşte 2 milioane, fiecare dintre acestea putând să
cuprindă 254 de staţii.
Clasa de adrese D este folosită pentru reţele multicast. În decursul
ultimilor 15 ani au existat numeroase standarde şi propuneri de standardizare
pentru asigurarea unei infrastructuri de multicast, dar realitatea anului 2008 este
că traficul de multicast reprezintă doar o foarte mică porţiune din traficul
transferat în Internet. Cu toate acestea, convergenţa reţelelor de date cu cele de
telefonie sau de televiziune oferă o notă de optimism în legătură cu viitorul
comunicaţiilor multicast. În Romania abia în anul 2006 a devenit disponibil
comercial serviciul de trasmisiuni de multicast, un singur ISP oferind în acest
moment acces la un M-Bone naţional.
Pentru adresa multicast spaţiul de adrese este plat, toţi cei 4 octeţi fiind
folosiţi pentru definirea adresei de staţie. Deoarece primii 4 biţi ai primului octet
sunt fixaţi, şi anume 1110, numărul adreselor de multicast este de 268 milioane.
Cu toate acestea au fost definite mai multe regiuni disjuncte, regiuni menite să
servească obiective diferite: de la asigurarea integrării cu o infrastructură de
unicast, până la definirea unor spaţii de adrese de multicast private. Primele 256
de adrese (cele cuprinse între 224.0.0.0 şi 224.0.0.255) sunt definite ca
aparţinând zonei Local Network Control Block, aceastea fiind adresele folosite şi
de protocoalele de rutare: spre exemplu OSPF rezervă două dintre aceste adrese
de multicast: 224.0.0.5 şi 224.0.0.6 pentru procesul de alegere a routerului
desemnat, iar RIPv2 foloseşte adresa 224.0.0.9 pentru trimiterea actualizărilor.
Clasa de adrese E este rezervată şi nu poate fi folosită în reţelele publice
sau în soluţii de multicast.
Concluzie
Aparația și în special implementarea unei noi versiuni de protocol IP este
vitală în momentul de față deoarece internetul se dezvoltă vertiginos și nu doar
după numărul de calculatoare noi conectate la rețea, dar și după numărul de
dispozitive mobile care cu tehnologiile prezente suportă conexiunea la internet
cu ajutorul tehnologiilor de ultimă generație.
Ministetul Apărăii al Statelor Unite ale Americii deja nu mai colaborează
cu instituții ce n-au trecut la versiunea a 6-a de adresă IP ceea ce e un pas
important în infiltrarea a noului tip de adrese în toată lumea.