IPv4 vs IPv6: Qual é a diferença exata

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A diferença entre IPv4 e IPv6:

Nisso Série de tutoriais de rede , nós exploramos tudo sobre WAN em detalhes junto com exemplos .

Este tutorial explicará mais sobre IPv4 e IPv6 junto com suas diferenças. A Internet tornou-se um sistema global para a rede que está atendendo à necessidade de bilhões de assinantes em todo o mundo e isso aconteceu devido à ampla aceitabilidade do protocolo da Internet.

O Versão IPv4 do protocolo da Internet tem um espaço de endereçamento de 32 bits de cerca de 4,3 bilhões de endereços IP.

Mas, devido ao uso imediato da Internet, da tecnologia sem fio e da implementação da tecnologia LTE, a gama de endereços IP se esgotou em grande medida.

Para superar essa falta de pool de IP, Protocolo de Internet versão 6 (IPv6) que aprimora os recursos de endereço do IPv4 implantando endereçamento de 128 bits em vez de 32 bits, foi introduzido. Assim, formulando racionalmente um conjunto infinito máximo de endereços IP.

Além disso, o IPv6 deve fornecer vários aprimoramentos com referência à segurança, endereços de roteamento, configurações automáticas, mobilidade e QoS.

Neste tutorial, exploraremos a arquitetura detalhada e várias aplicações dos protocolos IPv4 vs IPv6, juntamente com sua importância no setor de TI e comunicação.

O que você aprenderá:

• Diferença entre IPV4 vs. IPV6
• O que é IPv4
  • Cabeçalho IPv4
  • Modos de endereçamento IPv4
  • Fluxo de pacotes em IPv4
  • Necessidade de uma nova versão IP
• O que é IPv6
  • Recursos do IPv6
  • Cabeçalho IPv6
  • Modos de endereçamento IPv6
  • Estrutura de Endereço
  • Exemplos ao vivo de aplicações de IPv6
• Conclusão
  • Leitura recomendada

Diferença entre IPV4 vs. IPV6

O que é IPv4

O protocolo da Internet versão 4 está trabalhando na camada da Internet do modelo TCP / IP e é responsável por reconhecer os hosts dados nos endereços IP e por rotear o pacote de dados de acordo na rede ou entre várias redes.

A maioria dos elementos da Internet usa o esquema de endereçamento IPv4. Um endereço IPv4 tem um espaço de endereçamento de 32 bits, o que significa 2 ^ 32 = 4,3 bilhões de dispositivos.

Cabeçalho IPv4

• Versão: O IPv4 tem a versão número 4.
• Comprimento do cabeçalho: Mostra o tamanho do cabeçalho.
• DSCP: Ele representa um campo de código de serviços diferenciados e é implantado para a construção de pacotes.
• Comprimento total: Ele denota o tamanho do cabeçalho mais o tamanho do pacote de dados.
• Identificação: Se o pacote de dados for fragmentado durante o período de transmissão, o campo é usado para alocar cada um, e o mesmo número para que ajude na construção do pacote de dados original.
• Bandeiras: É usado para denotar o procedimento de fragmentação.
• Deslocamento de fragmento: Ele indica o número do fragmento e o host de origem que os utiliza para reorganizar os dados fragmentados na ordem correta.
• Hora de partir: Para evitar as chances de loop na rede, cada pacote é transmitido com algum conjunto de valores TTL, que indica o número de saltos que ele pode percorrer. A cada salto, o valor TTL é degradado em 1 e quando atinge zero, o pacote é abandonado.
• Protocolo: Ele denota o protocolo que está usando para transmitir dados. O TCP tem o protocolo número 6 e o ​​UDP tem o protocolo número 17.
• Header Checksum: Este campo é usado para detecção de erros.
• Endereço IP de origem: Ele salva o endereço IP do host final de origem. O comprimento é de 32 bits.
• Endereço IP de destino: Ele salva o endereço IP do host de destino. O comprimento é de 32 bits.

Modos de endereçamento IPv4

Existem três tipos de modos de endereçamento:

(i) Modo de endereçamento Unicast : Neste modo, o remetente pode enviar o pacote IP apenas para um host final de destino. O endereço IP do host de destino está contido no campo IP do endereço de destino de 32 bits do cabeçalho.

(ii) Modo de endereçamento de difusão : Neste modo, o pacote de dados é transmitido ou enviado para todos os dispositivos finais do host presentes na rede. O endereço IP de transmissão é 255.255.255.255. Quando o host receptor analisa este endereço, todos irão entreter os pacotes de dados.

(iii) Modo de endereçamento multicast : Neste modo , o host de origem pode enviar pacotes, não para todos, mas mais de um, o que significa vários hosts de destino. O host determina o endereço de destino para entrega a partir do campo de cabeçalho de destino, que possui uma gama especial de endereços de rede com permissão para entregar o pacote de dados.

Esquema de endereçamento hierárquico:

O endereço IP de 32 bits contém as informações do endereço IP da rede, as sub-redes e os hosts conectados a ela. Isso permite que o esquema de endereço IP seja hierárquico, pois pode servir a várias sub-redes e, por sua vez, aos hosts.

Lembre-se, conforme explicado no tutorial anterior sobre endereçamento IP e sub-rede, o endereço de rede consiste em endereço IP e máscara de sub-rede. Todas as cinco classes de uma sub-rede são aplicáveis ​​aqui e usadas conforme descrito no tutorial.

Endereços IP privados em IPv4:

Cada classe de IP tem parte da faixa de IP reservada para endereços IP privados. Eles podem ser implantados em uma rede como a rede LAN de um escritório, mas não podem ser usados ​​para rotear o tráfego na Internet. Assim, os dispositivos de rede, como roteadores e switches, perderão pacotes desta faixa mencionada abaixo durante a transmissão.

Não podemos desperdiçar essa enorme variedade de endereços IP apenas para serem usados ​​na Intranet. Assim, o processo de tradução de IP, conhecido como NAT, é usado para convertê-los em IPs públicos, para que possam ser usados ​​para comunicação com a extremidade oposta.

Endereços IP de loopback em IPv4:

O intervalo do IP de 127.0.0.0 a 127.255.255.255 é reservado para fins de loopback, o que significa endereçamento automático do nó do host. O IP de loopback tem um grande significado no modelo de comunicação cliente-servidor.

Ele é usado para testar a conectividade adequada entre dois nós. Por exemplo, Um cliente e um servidor no mesmo sistema. Se o endereço de destino do host em um sistema for definido como o endereço de loopback, o sistema o enviará de volta para si mesmo e não haverá nenhum requisito de NIC.

Com o ping 127.0.0.1 ou qualquer IP do intervalo de IP de loopback, foi limpo que a conectividade foi estabelecida entre dois sistemas em uma rede e eles estão funcionando corretamente.

Fluxo de pacotes em IPv4

Todos os dispositivos no ambiente IPv4 são alocados com um conjunto de endereços IP lógicos distintos. Quando um dispositivo final deseja transmitir qualquer dado para o dispositivo final remoto em uma rede, ele primeiro obtém o endereço IP enviando uma solicitação ao servidor DHCP.

O servidor DHCP reconhece a solicitação e, em resposta, envia todas as informações necessárias, como endereço IP, endereço de sub-rede, gateway, DNS, etc., para o dispositivo host solicitante.

Agora, quando o usuário no ponto de origem deseja abrir uma página da web como o google, que denota apenas o nome de domínio, o computador não está tendo inteligência de comunicação com servidores que possuem um nome de domínio.

Assim, enviará uma consulta DNS ao servidor DNS que armazena o endereço IP de cada um dos nomes de domínio nele contidos, de forma a obter o endereço IP respetivo ao site solicitado. Em resposta, o servidor DNS fornece o endereço IP desejado.

Se o endereço IP de destino for da mesma rede, ele entregará os dados de acordo. Mas se o IP de destino for de alguma outra rede, a solicitação irá para o roteador do gateway ou para o servidor proxy para que o pacote seja roteado para o destino.

Como os computadores trabalham no nível de endereço MAC, o computador host enviará a solicitação ARP para obter o endereço MAC do roteador do gateway. Em resposta, o roteador do gateway devolve o endereço MAC. Assim, o host de origem enviará um pacote de dados ao gateway.

Desta forma, o endereço IP roteia os dados logicamente, mas o endereço MAC entrega os dados no sistema no nível físico.

Necessidade de uma nova versão IP

A seguir estão alguns dos pontos-chave para os quais precisamos de uma nova versão de IP:

• O espaço de endereçamento oferecido pelo IPv4 é limitado a 4,3 bilhões de usuários, o que está esgotado devido ao aumento do uso da Internet nos dias de hoje.
• O IPv4 não oferece um modo seguro de transmissão.
• IPv4 não oferece suporte a recursos de configuração automática.
• O recurso QoS não está à altura.

O que é IPv6

O IPv6 fornece uma solução direta e de longo prazo para resolver o problema de espaço. Os endereços definidos no IPv6 são enormes. O IPv6 permite que os dispositivos de rede, grandes organizações e até mesmo cada pessoa no mundo se conectem a cada roteador, switch e dispositivo final para serem conectados diretamente à Internet global.

Recursos do IPv6

Os recursos avançados são os seguintes:

(i) Um grande número de endereços: O principal motivo para projetar o IPv6 é a escassez de endereços no IPv4. IPv6 possui endereçamento de 128 bits. Este espaço de endereço suporta um total de 2 ^ 128 (próximo a 3,4 * 10 ^ 38) endereços, o que é potencialmente suficiente para se conectar a um grande número de dispositivos em muitos anos vindouros.

(ii) Configuração automática de endereço: Os hosts IPv6 podem se configurar automaticamente quando conectados a uma rede IPv6 usando mensagens ICMPv6. Isso está em total contraste com as redes IPv4, nas quais um administrador de rede precisa configurar manualmente os hosts.

Quando uma placa adaptadora de rede IPv6 é acionada, ela aloca um endereço IP com base em um prefixo padrão anexado ao seu endereço MAC. Isso permite que o dispositivo se comunique na rede interna e busque quaisquer servidores com os quais tenha permissão para se comunicar.

Eles podem usar DHCPv6, AAAA ou outros mecanismos para baixar os endereços de gateway, configurações de segurança, atributos de política e outros serviços.

(iii) Multicast: A capacidade de enviar um único pacote de dados a vários hosts de destino é uma das especificações do IPv6.

(iv) Segurança obrigatória na camada de rede: O IPv4 foi criado quando a segurança não era a preocupação principal. A autenticação de protocolos como a segurança do protocolo da Internet (IPsec) faz parte do conjunto de protocolos baseados em IPv6. Todas as sessões IPv6 em conformidade podem, portanto, ser autenticadas.

(v) Processamento de roteador simplificado: Para generalizar o processo de roteamento, os cabeçalhos foram reprojetados e diminuídos no IPv6 para processamento rápido.

No IPv4, o comprimento do cabeçalho é variável, mas no IPv6 é fixado em 40 bytes. As funções opcionais foram movidas para separar os cabeçalhos de extensão. TTL é substituído por um limite de salto. A soma de verificação não é calculada.

No caminho, os roteadores não fragmentam os pacotes, pois a descoberta do MTU do caminho é feita pelo roteador de origem.

(vi) Mobilidade de host IP: Durante as últimas décadas, a Internet funcionou em um modo pull, em que os usuários solicitam informações da Internet. Mas, ao longo dos anos, o cenário mudou, agora aplicativos push como alertas de ações, notícias ao vivo, atualizações esportivas, mensagens multimídia, etc., estão surgindo onde os ISP têm que empurrar esses serviços para um usuário.

Mas então os ISPs precisam alcançar o usuário sempre usando o mesmo identificador de rede, independente do ponto de conexão com a rede. A mobilidade do host IP foi projetada para essa necessidade.

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O IPV6 móvel permite que um nó móvel altere arbitrariamente sua localização em uma rede IP enquanto mantém as conexões existentes.

Um dos cabeçalhos de extensão é o cabeçalho de mobilidade, que é usado para implementar essa função no IPv6.

Alguns dos usos práticos do MIPv6 são os seguintes:

1. Mobilidade empresarial: Serviços de correio como um dardo azul ou transporte público como UBER, táxi OLA, etc., usam isso para seus respectivos trabalhos.
2. Redes domésticas globalmente acessíveis: No IPv6, o tamanho mínimo fornecido a um usuário é / 64. Com este espaço de endereçamento, um usuário pode criar uma rede doméstica conectando-se a vários dispositivos como câmeras, AC e outros equipamentos. Eles podem ser acessados ​​e gerenciados pela Internet. Quando uma família se muda de um lugar para outro, toda a rede pode se mover usando a mobilidade IP.
3. Transporte habilitado para Internet (ônibus, caminhões e táxis): A comunicação entre veículos pode ser facilmente feita usando MIPv6. Os veículos podem se organizar em uma rede mesh e retransmitir as informações do pacote entre si, enquanto todos estão se movendo.

(vii) Fluxo de QoS Lebel: Todos os serviços diferenciados e integrados, atributos de qualidade de serviço do IPv4 são transportados para o IPv6. Além disso, o IPv6 possui exclusivamente um campo de rótulo de fluxo de 20 bytes. Ele foi desenvolvido para fornecer um rico conjunto de atributos de QoS para o crescente mundo IPv6.

Cabeçalho IPv6

O cabeçalho IPv6 tem 40 bytes e consiste nos seguintes campos:

• Versão: É de 4 bits e contém a versão do IP que é 6.
• Classe de tráfego: É de 8 bits e denota o tipo de serviço usado para o roteamento de pacotes.
• Etiqueta de fluxo: É de 20 bits. É usado para garantir o fluxo sequencial do tráfego. O dispositivo de origem rotula as sequências para os pacotes de dados para que seja mais fácil para o roteador rotear os pacotes em sequência. Este campo é muito útil em streaming em tempo real.
• Comprimento da carga útil: É de 16 bits. Este campo passará as informações para um roteador sobre quantos dados um pacote específico pode transportar em sua carga útil.
• Próximo cabeçalho: Este campo é de 8 bits e denota a presença de um cabeçalho de extensão e, se não existir, denota a PDU da camada superior.
• Limite de salto: É de 8 bits e é usado para proibir que o pacote de dados faça um loop infinito no sistema. Isso funciona de forma semelhante ao TTL como no cabeçalho IPv4. A cada salto, o valor do limite de salto é degradado para 1 e quando chega a zero, o pacote é rejeitado.
• Endereço de Origem: É de 128 bits e denota o endereço do host de origem da rede.
• Endereço de destino: Também é de 128 bits e denota o endereço do host receptor do pacote da rede.
• Cabeçalhos de extensão: O cabeçalho fixo IPv6 consiste apenas nos campos que contêm uma parte da informação essencial e se esquivam daqueles que não são usados ​​regularmente. Essas informações são definidas entre o cabeçalho fixo e o cabeçalho da camada superior e são conhecidas como cabeçalhos de extensão. Cada cabeçalho de extensão tem algum valor e é atribuído a uma tarefa.

Os detalhes estão listados na tabela abaixo:

Modos de endereçamento IPv6

O IPv6 oferece muitos modos de endereçamento que são os mesmos definidos no IPv4 e um novo modo, ou seja, o modo de endereçamento anycast é introduzido.

Vamos entender com a ajuda de um exemplo.

www.softwaretestinghelp.com o servidor web está localizado em todos os continentes. Suponha que todos os servidores estejam alocados no mesmo endereço IP anycast IPv6, quando um usuário da Índia procura o site, então o DNS direcionado ao servidor está fisicamente presente na própria Índia.

Da mesma forma, se um usuário de Nova York deseja acessar o mesmo site, o DNS novamente o direcionará para o servidor presente localmente na América. Assim, o mais próximo é usado com um custo de roteamento apropriado.

Estrutura de Endereço

A estrutura de endereço do IPv6 é de 128 bits e é dividida em 8 blocos hexadecimais, cada um de 16 bits, separados por dois pontos.

Por exemplo , a estrutura do endereço será assim:

3C0B: 0000: 2667: BC2F: 0000: 0000: 4669: AB4D

Endereço Unicast Global:

A imagem acima mostra os endereços unicast globais no esquema IPv6 que é dividido em várias sub-partes, cada uma denotando algumas informações sobre a rede.

Endereço local do link:

O endereço configurado automaticamente no IPv6 é chamado de endereço local de link. Os 16 bits do início são mantidos como um endereço fixo, FE80, e os próximos 48 bits são colocados como zero.

Assim, a estrutura terá a aparência mostrada na figura abaixo:

Eles são usados ​​para comunicação interna nos dispositivos de host IPv6 para transmissão apenas.

Endereço local exclusivo:

Isso é globalmente excepcional e sempre começa com FD. É usado para comunicações de área nativa ou regional.

As especificações de endereço são mostradas abaixo na figura:

Escopo para endereços IPv6:

Os endereços unicast globais são usados ​​para roteamento pela Internet, enquanto os outros dois são usados ​​apenas na organização e no nível local.

Exemplos ao vivo de aplicações de IPv6

Exemplo 1:

Logística e cadeia de suprimentos nas ferrovias indianas: As ferrovias indianas são o melhor exemplo da maior rede de logística e cadeia de suprimentos da Índia, pois consiste no transporte de milhões de mercadorias e pacotes que viajam por vários estados do país todos os dias.

Devido ao esgotamento dos endereços IP do IPv4, tornou-se difícil construir a cadeia de suprimentos em expansão usando IPv4. O grande espaço de endereço e os recursos de autoconfiguração do IPv6 ajudarão no rastreamento e na operação do status de vagões, vagões e pacotes no sistema. Com a ajuda disso, o usuário final também pode rastrear o status de suas mercadorias.

O banco de dados de logística pode ser mantido por meio do sistema online e pode ser monitorado 24 horas por dia, 7 dias por semana e, assim, auxilia na redução dos casos de atrasos na entrega e roubo ou perda de mercadorias.

Exemplo 2:

Sistema de transporte inteligente: A Índia ainda está lutando para gerenciar o sistema de trânsito em várias cidades e a situação é ainda pior nas cidades metropolitanas.

Para superar isso, precisamos de monitoramento e gerenciamento em tempo real do sistema de tráfego. Principalmente, a necessidade do homem comum é ter acesso fácil aos veículos de serviço público, como ônibus, vans escolares, ambulâncias e bombeiros.

O IPv6 provisiona os recursos de ITS como IPv6 móvel, grande espaço de endereço e modelo de segurança aprimorado que é necessário para a implementação de ITS.

As ambulâncias, vans escolares e bombeiros podem ser equipadas com biossensores, telefones sem fio e câmeras de vídeo, que facilitam a localização e o monitoramento desses veículos e para os usuários finais, torna-se simples acessá-los para uso .

A plataforma IPv6 habilita o sistema com monitoramento em tempo real do tráfego e seu gerenciamento, comissionando os vários sensores e software de monitoramento no ponto de pico do tráfego e, assim, fornece uma visão em tempo real das condições do tráfego.

(i) Cuidados de saúde de emergência: IPv6é uma dessas tecnologias que pode trazer uma mudança revolucionária na indústria da telemedicina e cuidados de saúde de emergência.

A Internet é uma plataforma que pode se conectar em todo o mundo em uma única rede. Por meio dos recursos avançados da tecnologia IPv6 e 4G LTE (que é a conectividade móvel baseada em IP para voz, dados e multimídia), podemos fornecer a um paciente suporte médico online e em tempo real em caso de emergência.

Na verdade, hospitais governamentais como AIMS e SGPGI estão implementando isso e realizam muitos tratamentos de saúde em colaboração com médicos estrangeiros conectados por videoconferência, buscando suporte online para fornecer uma unidade de saúde aprimorada.

Os hospitais também podem manter um registro de seus caros equipamentos de saúde equipando-os com bio-sensores.

(Ii) IPTV; A televisão com protocolo de Internet é a tecnologia que mais cresce no mercado.

Por meio dos recursos do IPv6 como IPv6 móvel, autoconfiguração e grande espaço de endereçamento, além de apenas assistir a todos os canais de televisão, também podemos assistir a filmes, vídeos, músicas, esportes online e jogos online.

Usando o recurso de multicast do IPv6, podemos assistir TV online e streaming de vídeos em tempo real . Não precisamos nos inscrever em todos os canais e podemos selecionar no decodificador de IPTV, qualquer canal que necessitemos assistir.

Como o IPTV precisa de uma Internet de altíssima velocidade para provisionar os serviços acima, o IPv6 é a plataforma mais adequada para implementá-lo. JIO TV, JIO CINEMA, JIO MUSIC são exemplos de streaming de IPTV e a MobiTV dos EUA está gerenciando todos os serviços relacionados a streaming de vídeo e TV da empresa JIO na Índia.

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Conclusão

Durante o início da Internet, o IPv4 era amplamente utilizado em todos os lugares, mas devido ao aumento do uso da Internet para diversos fins, além de organizações para uma rede doméstica e telefones celulares, o espaço de endereço está esgotado.

Portanto, foi introduzida a tecnologia IPv6, que possui capacidade de endereço infinito com recursos avançados como configuração automática e mobilidade, etc.

Neste tutorial, estudamos os vários recursos dos esquemas de endereçamento IPv4 e IPv6 com a ajuda de exemplos ao vivo e vários diagramas. Enquanto isso, a transição do IPv6 do IPv4 não é muito fácil, e ainda muitas organizações estão usando a técnica IPv4 e estão em fase de transição.

Portanto, é necessário compreender os recursos e o modo de funcionamento de ambos os esquemas de endereçamento IPv4 e IPv6.

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