IPv6

TCP/IP-pino
sovelluskerros; sovelluskerros	BGP · DHCP · DNS · ESMTP · FTP · HTTP · IMAP · IRC · LDAP · MGCP · NNTP · NTP · POP3 · RPC · RTP · RTSP · SIP · SMTP · SNMP · SOCKS · SSH · Telnet · TLS/SSL · XMPP · (..lisää..)
kuljetuskerros; kuljetuskerros	TCP · UDP · QUIC · DCCP · SCTP · RSVP · RIP · ECN
verkkokerros; verkkokerros	IP (IPv4 ja IPv6) · ICMP (ICMPv6) · IGMP · IPsec
siirtoyhteyskerros	ARP · IS-IS · NDP · OSPF · L2TP · PPP
fyysinen kerros

IPv6 on IP-protokollan versio, joka on kehitetty IPv4:n seuraajaksi. IPv6 tunnettiin varhaisessa kehitysvaiheessaan myös nimellä IPng eli IP next generation. Sen tärkein ero IPv4:ään on IP-osoitteen pituus ja osoiteavaruuden laajuus. IPv6:ssa käytetään 128-bittisiä osoitteita, jossa on yli 340 sekstiljoonaa (340 · 10³⁶) yksilöllistä osoitetta kun taas IPv4-osoitteen pituus on 32 bittiä, jossa on noin neljä miljardia (4 · 10⁹) yksilöllistä osoitetta.

IPv6 on verkossa toimivalle laitteelle vastaava asia kuin puhelinnumero puhelimelle: jokaisella laitteella on oma osoitteensa ja siihen saadaan suora kaksisuuntainen yhteys. IPv6-protokollaa voi hyödyntää esimerkiksi IoT-palveluissa.[1]

IPv4-osoitteiden puute

Tärkein syy IPv6:n kehittämiseen oli IPv4-protokollan osoiteavaruuden pienuus. IPv4-osoitteiden loppumisesta on esitetty useita arvioita. Euroopassa IP-osoitteita hallinnoivan RIPEn vuonna 2007 esittämän arvion mukaan IPv4-osoiteavaruus olisi loppunut vuoteen 2011 mennessä.[2]

IPv4-osoitteiden loppumista on kyetty siirtämään käyttämällä osoitteenmuunnostekniikoita ja muuttamalla IP-osoitteiden jakamista tehokkaammaksi. Osoitteenmuutoksien avulla suurikin joukko koneita voi jakaa yhtä aikaa yhden IP-osoitteen. Toisaalta juuri osoitteenmuunnostekniikat vaikeuttavat monien uusien palvelujen, kuten IP-puheen tai vertaisverkkojen käyttöä. Osoitteiden jakamista on tehostettu jakamalla organisaatioille entistä sopivamman kokoisia osoitenippuja, mikä on vähentänyt käyttämättömien mutta varattujen osoitteiden määrää. Toisaalta muuttamalla verkkojen konfigurointia dynaamisemmaksi esimerkiksi DHCP-protokollan avulla on voitu kierrättää entistä pienempää määrää osoitteita niille jotka sitä sillä hetkellä tarvitsevat.

Kun IPv4:ssä on 4 294 967 296 mahdollista osoitetta IPv6:ssa on 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456 mahdollista osoitetta.[3]

IPv6:n uusia ominaisuuksia

IPv6:ssa on pyritty siihen, että tietoliikenneverkon perustehtävä – pakettien välittäminen päätelaitteelta toiselle – on mahdollisimman yksinkertainen. Ylimääräisistä tarkistussummien laskemisesta on luovuttu.

Perus-IPv6:n ohella on kehitetty myös muita tekniikoita täydentämään IPv4:n puutteita:

IPsec on Internetin tietoturva-arkkitehtuuri, joka suojaa yhteyksiä salakuuntelulta ja väärinkäytöksiltä
Mobile IPv6 mahdollistaa Internet-laitteiden liikkumisen verkosta toiseen ilman, että yhteydet katkeavat
SSM (Single Source Multicasting) on tehokas ja skaalautuva tapa lähettää vaikkapa videolähetettä Internetissä monille vastaanottajille
Tilaton autokonfiguraatio (stateless autoconfiguration) on IPv6:n uusi tapa konfiguroida IP-laitteelle osoite ja muut asetukset automaattisesti ilman, että käyttäjän tarvitsee tehdä laitteelle muuta kuin kytkeä se verkkoon

Kaikki näistä tekniikoista on sovitettu myös nykyisen IPv4:n päälle. IPsec on saanut kohtalaisen hyvin suosiota etäkäytössä ja lähiverkkojen yhdistämisessä. Osa salaustarpeista ratkaistaan jo nyt TLS:llä (ent. SSL).

MobileIPv6:n käyttö on vielä vähäistä. Osan liikkuvuuden hallinnasta pystytään toteuttamaan peruskerroksen ratkaisuilla (esimerkiksi GPRS).

SSM edellyttää Internetin runkoreitittimien tukea. Operaattorit eivät ole nähneet SSM:lle vielä olevan kysyntää eivätkä tue sitä.

Tilaton autokonfiguraatio on toteutettu IPv4:n yhteydessä APIPA-standardina (Automatic Private IP Addressing). Niin APIPA kuin IPv6:n tilaton autokonfiguraatio eivät kykene konfiguroimaan kaikkia verkon ominaisuuksia, kuten DNS-palvelimia, joten automaattiseen konfigurointiin käytetty protokolla DHCP (DHCPv6) on edelleen tarpeellinen IPv6:n kanssa.

ICMPv6 on ICMP-protokollan versio, joka toimii IPv6-protokollan kanssa ja on myös keskeinen osa IPv6:n toimintaa (RFC 4443).

IPv6-sanastoa

IPv6:n yhteydessä on pyritty irtautumaan vanhasta ARPANET-verkon ajoilta periytyvästä sanastosta, kuten verkkoasemista (isäntäkone, host computer) ja yhdyskäytävistä (gateway). IPv6-verkossa on solmuja (node), solmu joka yhdistää verkkoja toisiinsa on nimeltään reititin (router).

Osoitteen esitys

IPv6-osoitteen esitysmuodon purkaminen binäärimuotoon.

Tekstimuodossa esitettäessä 128-bittiset IPv6-osoitteet jakautuvat kahdeksaan 16-bittiseen heksadesimaalisarjaan. Esimerkiksi 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334 on kelvollinen IPv6-osoite. Kaikki sarjan etunollat voidaan jättää esittämättä. Pelkkiä nollia sisältävät peräkkäiset sarjat voidaan lyhentää kahdella kaksoispisteellä '::' yhdessä kohtaa osoitetta. Esimerkiksi seuraavat osoitteet ovat kaikki kelvollisia ja viittaavat samaan osoitteeseen:

 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1420:57ab
 2001:0db8:0000:0000:0000::1420:57ab
 2001:0db8:0:0:0:0:1420:57ab
 2001:0db8:0:0::1420:57ab
 2001:0db8::1420:57ab
 2001:db8::1420:57ab

IPv6-paketti

IPv6-paketti koostuu otsikkotiedoista ja data-osiosta. Otsikkotiedot ovat tarpeen mukaan vaihtelevan mittaisia.

Pakolliset otsikkotiedot

+	0–3	4–11	12–15	16–23	24–31
0	Versio	Luokkakenttä	Vuon tunniste
32	Kuorman pituus			Seuraava otsikko	Elinaika
64	Lähdeosoite
96
128
160
192	Kohdeosoite
224
256
288

Versio

Ilmoittaa protokollan version, joka tässä tapauksessa on kuusi.

Luokkakenttä

Ilmoittaa paketille halutun luokan sen tarvitseman palvelun perusteella.

Vuon tunniste

Ilmoittaa mihin vuohon paketti kuuluu. Lähdeasemasta kohdeasemaan saattaa olla samanaikaisesti useampi vuo, jotka voidaan tällä kentällä eritellä.

Kuorman pituus

Ilmoittaa IPv6-paketin pakollisen otsikon jälkeisen osan pituutta okteteissa eli kahdeksan bitin mittaisissa tavuissa. Arvo 0 tarkoittaa poikkeuksellisesti suurempaa jumbopakettia, jossa pituus on suurempi kuin 65 535 oktettia (kentän maksimiarvo).

Seuraava otsikko

Ilmoittaa mahdollisen seuraavan otsikon tunnisteen.

Elinaika

Ilmoittaa paketille halutun elinajan. Normaalisti tämä asetetaan maksimiin eli 255:een, koska jokainen reititin vähentää vastaanottamansa paketin elinikää yhdellä. Eliniän saavuttaessa arvon 0 reitittimen on pudotettava se liikenteestä.

Lähdeosoite

Ilmoittaa lähettävän verkkosovittimen 128-bittisen IPv6-osoitteen.

Kohdeosoite

Ilmoittaa kohteena olevan verkkosovittimen 128-bittisen IPv6-osoitteen.

Hyppyoptio-otsikko

(Pituus on 32 bitin monikerta)

0-7								8-15								16-31
Seuraava otsikko								Lisäotsikon pituus								Optiot
Optiot jatkuvat

Kohdeoptio-otsikko

Rakenne täsmälleen sama kuin Hyppyoptio-otsikolla.

Reititysotsikko

(Pituus on 32 bitin monikerta)

0-7								8-15								16-23								24-31
Seuraava otsikko								Lisäotsikon pituus								Reititystyyppi								Solmuja jäljellä
Data

Lohkomisotsikko

(Pituus: 64-bittiä)

+	0-7								8-15								16-28													29-30		31
0	Seuraava otsikko								Varattu								Fragment Offset													Res		M
32	Tunnistus

Todennusotsikko

(Pituus on 32 bitin monikerta)

+	0-7	8-15	16-31
0	Seuraava otsikko	Kuorman pituus	Reserved
32	Turvallisuusindeksi
64	Järjestysnumero
96-	Autentikointidata (pituus vaihtelee)

Salausotsikko

(Pituus on 32-bitin monikerta)

0-7	8-15	16-23	24-31
Turvallisuusindeksi
Järjestysnumero
Dataa (pituus vaihtelee)
lisää dataa	Täyte (0-2040 bittiä)
lisää täytettä		Täytteen pituus	Seuraava otsikko
Autentikointidataa (pituus vaihtelee)

Jumbogram

Jumbogram on IPv6-paketti, joka on suurempi kuin 65 535 oktettia (RFC 2675). IPv6-paketissa kuorman pituuden kertova kenttä on 16-bittinen ja Jumbo-paketeissa on lisäkenttä, jossa on 32-bittinen pituuskenttä. 32-bittinen lisäkenttä mahdollistaa kuormat, joiden pituus on 65 536 oktetin (2¹⁶-1) ja 4 294 967 295 oktetin (2³²-1) välillä.

Suurempien pakettien siirron tarkoitus nostaa verkon suorituskykyä.[4]

Standardit

RFC 2675 - IPv6 Jumbograms
RFC 4291 - IP Version 6 Addressing Architecture
RFC 4193 - Unique Local IPv6 Unicast Addresses
RFC 4443 - Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification
RFC 4862 - IPv6 Stateless Address Autoconfiguration
RFC 6437 - IPv6 Flow Label Specification
RFC 6724 - Default Address Selection for Internet Protocol Version 6 (IPv6)
RFC 7045 - Transmission and Processing of IPv6 Extension Headers
RFC 8200 - Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification

Katso myös

Lähteet

IPv6 avittaa kännyköiden lisäksi IoT-yhteyksiä - Uusiteknologia.fi Uusiteknologia.fi. 7.12.2017. Viitattu 9.5.2018.
http://www.ripe.net/news/community-statement.html
Fall, Kevin R. & Stevens, W. Richard: TCP/IP Illustrated, Volume. Second Edition. Addison-Wesley. ISBN 978-0-321-33631-6.
Performance evaluation of IPv6 jumbogram packets transmission using jumbo frames ieeexplore.ieee.org. 25.12.2017. doi:10.1109/EECSI.2017.8239188. Viitattu 26.5.2022. (englanniksi)

Aiheesta muualla

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] IPv6 avittaa kännyköiden lisäksi IoT-yhteyksiä - Uusiteknologia.fi Uusiteknologia.fi. 7.12.2017. Viitattu 9.5.2018.

[2] ttp://www.ripe.net/news/community-statement.html

[illustrated-3] Fall, Kevin R. & Stevens, W. Richard: TCP/IP Illustrated, Volume. Second Edition. Addison-Wesley. ISBN 978-0-321-33631-6.

[4] Performance evaluation of IPv6 jumbogram packets transmission using jumbo frames ieeexplore.ieee.org. 25.12.2017. doi:10.1109/EECSI.2017.8239188. Viitattu 26.5.2022. (englanniksi)