3.2. Протоколы iPv4 и iPv6

Основной целью протоколов сетевого взаимодействия IP является обеспечение возможности связи хостов сети Интернет через множество различных сетей различных конфигураций. Для этого протокол IP реализуется в конечных узлах, а также в маршрутизаторах, обеспечивающих связь между сетями.

Маршрутизаторы обеспечивают работу в сетях, имеющих следующие различия:

• Схемы адресации. Сети могут различные адресации узлов. Например, в локальных сетях IEEE 802 для устройств предусмотрены 16- и 48-битовые двоичные адреса. Сети с коммутацией пакетов X.25 используют 12-разрядные десятичные адреса, закодированные по 4 бита на разряд, в результате чего получается 48-битовый адрес.

• Максимальный размер пакета. Может оказаться необходимым разделить пакеты на части (фрагментировать), если сеть не полддреживает данный размер пакетов. Например, в Ethernet максимальным размером пакета является 1500 байт, в сетях X.25 – 1000 байт.

• Интерфейсы. Аппаратные и программные интерфейсы различных сетей могут отличаться.

• Степень надежности. Разные сетевые службы обеспечивают разный уроыень надежности – от надежного виртуального сквозного канала до простой широковешательной рассылки пакетов.

Рассмотрим передачу данных от системы A одного узла сети к другой системе узла B. Уровень IP узла А получает блоки данных от вышестоящего протокола (TCP, UDP, ICMP и др.). На уровне IP к нему присоединяется заголовок, который описывает глобальный межсетевой адрес B. Полученный пакет называется пакетом IP. Далее IP выяясняет, что адрес находится в другой сети. Поэтому следующим шагом пакет должен быть переслан маршрутизатору. Для этого пакет передается ниже, на уровень LLC (Logical Link Control – управление логическим соединением) с соответствующей информацией адресации. LLC создает протокольную единицу данных LLC, которая передается еще ниже, на уровень MAC (Nedia Access Control – упраление доступом к среде). На уровне MAC создается пакет MAC, заголовок которого содержит адрес маршрутизатора. Пакет пересылается маршрутизатору убирает заголовки и концевики пакета и LLC, а затем анализирует заголовок IP, чтобы определить адрес конечного получателя. Далее маршрутизатор определяет, находится ли адрес получателя в сети, обслуживаемой данным маршрутизатором, либо путь к нему лежит через другие сети. Во втором случае, пакет снова спускается на более низкий уровень, снабжается новым заголовком и переправляется следующему маршрутизатору и т.д., пока не достигнет конечного узла B. Протокол IP не отвечает за гарантированную доставку пакета, и если где-нибудь на промежуточном узле пакет будет отброшен, то это не вызовет никаких ответных сообщений. За доставку пакета отвечает протокол TCP, находящийся выше, который отвечает за установку двухсторонней связи с узлом получаетеля и инициирует отправку ответа. Поскольку, IP-пакеты могут доставляться по различным маршрутам, то порядок их доставки может быть изменен. Если за установленный интервал времени какой-то пакет не был доставлен, то уровень TCP узла В отправляет сообщение узлу А, который повторяет отправку потерянного пакета.

На данный момент межсетевое взаимодействие в интернете происходит по разработанному более 30 лет назад IP-протоколу четвертой версии (IPv4), который имеет множество недостатков. Главный из них — недостаточный объем адресного пространства и неэффективный способ распределения адресов. Именно по этой причине абсолютно очевидно, что переход на более совершенный стандарт IPv6 неизбежен. Новый стандарт позволит выделить отдельный IP-адрес для каждого объекта в физическом мире, будь то веб-камера или мобильный телефон. Уже сегодня IP-адресов катастрофически не хватает, так что рано или поздно придется обязательно переходить на шестую версию интернет-протокола. Однако, внедрение нового протокола требует изменения всего программного и аппаратного обеспечения, функционирующего сейчас в Сети.

Новый протокол наиболее активно внедряется в странах азиатского региона. Дльше всех в практической реализации IPv6 продвинулась Япония, Южная Корея и Китай. Крупнейшая в мире сеть IPv6 была внедренав Китае, правительство которого выделило в 2005 году бюджет $160 млн. В Японии к разработке стандартов подключились крупные корпорации и правительство. Европейский союз не против перенять передовой опыт азиатов. В частности, южно-корейский министр информации министр и коммуникации заявил, что достигнута договоренность с Евросоюзом о совместной разработке протоколов и приложений под IPv6. Еврокомиссия за последние годы выделила около 85 млн. евро на разработку приложений для IPv6. По оценкам экспертов, примерно столько же потратили европейские фирмы. Тем не менее, как считает президент Всемирного форума IPv6 Латиф Ладид, Европа как минимум на два года отстала от той же Южной Кореи по темпам внедрения IP.