با رشد روزافزون تکنولوژی و گسترش اینترنت، تقریبا تمام دستگاههای دیجیتال در دنیا به شبکه اینترنت متصل هستند. این تحول، نیاز به یک سیستم آدرس‌دهی کارآمد را بیشتر از قبل آشکار کرده است. پروتکل اینترنت یا به اختصار IP، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ستون‌های ارتباطات در فضای دیجیتال، نقشی مهم در شناسایی و مسیریابی داده‌ها بازی می‌کند. از زمان معرفی اولین نسخه این پروتکل یعنی IPv4، اینترنت به طور شگفت‌انگیزی رشد کرده است. اما محدودیت‌های ذاتی این نسخه، باعث شد تا نسل جدیدی از IP به نام IPv6 توسعه داده شود. در این مقاله از بلاگ آسا به مقایسه دو پروتکل IPv4 و IPv6 می‌پردازیم.
آی پی IP چیست؟
IP (Internet Protocol) یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های ارتباطی در شبکه‌های کامپیوتری است که وظیفه اصلی آن، آدرس‌دهی و مسیریابی پکت‌های اطلاعات در شبکه‌های مختلف از جمله اینترنت است. به عبارتی دیگر، IP سیستمی است که به دستگاههای متصل به شبکه اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و داده‌ها را به مقصد مورد نظرشان ارسال کنند.
به طور کلی آی پی مجموعه‌ای از اعداد منحصر به فرد است که به هر دستگاه متصل به یک شبکه اختصاص داده می‌شود. همانطور که در زندگی واقعی، برای ارتباط با یکدیگر نیازمند یک آدرس خاص مثل شماره تلفن هستیم، در دنیای دیجیتال، IP می‌تواند نقش این آدرس را بازی کند. این اعداد به عنوان آدرس برای رایانه، تلفن یا هر دستگاه دیگری ثبت می‌شود که به آن‌ها اجازه می‌دهد با هم ارتباط برقرار کنند.
IPv4 چیست؟
آدرس‌های IPv4 یا به عبارتی Internet Protocol Version 4 شامل دو بخش اصلی هستند: آدرس شبکه و آدرس میزبان. این آدرس در سال ۱۹۸۱ توسط سازمان DARPA معرفی شد و در سال ۱۹۸۲ به طور رسمی برای تولید در SATNET و ARPANET مورد استفاده قرار گرفت. از ژانویه سال ۱۹۸۳، این نسخه به صورت گسترده در شبکه‌ها به کار گرفته شد.
آدرس‌های IPv4 از اعداد ۳۲ بیتی تشکیل شده‌اند که به صورت ده‌دهی (Decimal Notation) نمایش داده می‌شوند. این آدرس‌ها از ۴ عدد جدا شده با نقطه تشکیل شده‌اند که هر کدام در بازه ۰ تا ۲۵۵ قرار دارند. برای مثال یک آدرس IPv4 می‌تواند به شکل زیر نوشته شود:
۱۹۰.۱۲۰.۱۲۵.۸۰
بخش شبکه => 190.120.125
بخش میزبان => 80
آدرس آی پی بالا به صورت ده‌دهی نمایش داده شده اما برای درک کامپیوتر، اعداد جدا شده با نقطه به صورت مجزا به اعداد دودویی ۳۲ بیتی تبدیل می‌شوند:
۱۹۰ => 10111110
۱۲۰ => 01111000
۱۲۵ => 01111101
۸۰ => 01010000
IPv6 چیست؟
آدرس‌های IPv6 که مخفف Internet Protocol Version 6 است بر پایه IPv4 طراحی شده که به عنوان نسخه جدید IP توسط گروه مهندسی اینترنت (IETF) در دسامبر ۱۹۹۸ معرفی شد. این نسخه به دلیل کارایی و پیچیدگی بهتر، جایگزین IPv4 شده است. آدرس‌های IPv6 به صورت یک گروه ۸ تایی از اعداد هگزادسیمال نوشته می‌شوند که با علامت «:» از هم جدا شده‌اند. هر بخش می‌تواند مقداری بین ۰۰۰۰ تا FFFF داشته باشد (۱۶ بیت برای هر بخش). همچنین این آدرس‌ها به صورت اعداد باینری ۱۲۸ بیتی هم قابل نمایش هستند. یک مثال از IPv6 را ببینید:
۲۰۰۱:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
آدرس‌های IPv6 گاهی ساده‌سازی می‌شوند. به این صورت که صفر‌های پیشرو در هر بخش حذف می‌شوند و گروه‌هایی که فقط شامل صفر هستند با «::» جایگزین می‌شوند. مثال زیر ساده شده مثال بالاست:
۲۰۰۱:db8:85a3::8a2e:370:7334
مشکلات IPv4 چیست؟
یکی از دلایل پیدایش IPv6، اشکالات پایه IPv4 بود که باعث شد یک ورژن جدید‌تر از آی پی متولد شود. در ادامه به بررسی مشکلات IPv4 می‌پردازیم:
- فضای آدرس محدود: IPv4 فضای محدودی برای ادرس‌دهی دارد که برای پاسخگویی به تعداد دستگاههای متصل به اینترنت که روز به روز درحال افزایش هستند، کافی نیست.
- پیکربندی پیچیده: در IPv4، معمولا نیاز به کانفیگ دستی و یا استفاده از DHCP برای اختصاص‌‌دادن آدرس‌ها وجود دارد که می‌تواند زمان‌بر باشد و احتمال بروز خطا را افزایش می‌دهد.
- مسیریابی ناکارآمد: ساختار پیچیده هدر در IPv4 با فیلد‌های متعدد و نیاز به پردازش بیشتر، مسیریابی را کند‌تر می‌کند.
- مشکلات امنیتی: IPv4 به صورت پیش‌فرض ویژگی‌های امنیتی ندارد و برای ایمن‌سازی نیاز به اضافه‌کردن تدابیر امنیتی است که سیستم را در برابر حملات مختلف آسیب‌پذیر می‌کند.
- پشتیبانی محدود از کیفیت خدمات (QoS): IPv4 توانایی محدودی در اولویت‌بندی داده‌های خاص دارد که باعث ایجاد اثر منفی روی برنامه‌های Real-Time مثل پخش ویدئو یا تماس‌های VoIP می‌شود.
- تکه‌تکه شدن پکت‌ها (Fragmentation): در IPv4، روتر‌ها می‌توانند پکت‌ها را تکه‌تکه کنند. این فرآیند ممکن است باعث ناکارآمدی و افزایش احتمال خراب‌شدن یا از بین‌رفتن داده‌ها شود.
مزایای IPv6 نسبت به IPv4
IPv6 نسبت به IPv4 مزایای زیادی دارد. در اینجا برخی از مزایای این پروتکل را معرفی می‌کنیم:
۱- فضای آدرس بزرگ‌تر
IPv6 فضای ادرس بسیار بزرگ‌تری نسبت به IPv4 دارد که برای روند رو به گسترش دستگاههای متصل به اینترنت بسیار ضروری است. IPv6 آدرس ۱۲۸ بیتی دارد درحالی که IPv4 از آدرس ۳۲ بیتی استفاده می‌کند. می‌توان تخمین زد که اگر به ازای هر متر مربع از سطح زمین، ۴ * ۱۰۱۸ آدرس IPv6 وجود داشته باشد، امکان تمام شدن آدرس‌ها در آینده قابل پیش‌بینی هرگز وجود ندارد. همچنین رمزگذاری آدرس‌های IPv6 با استفاده از یک ساختار سلسله‌مراتبی شبیه CIDR، مسیریابی اطلاعات را ساده‌تر می‌کند.
۲- امنیت بهتر
IPv6 دارای ویژگی‌های امنیتی بهبود یافته‌ای مثل IPSec است که به طور پیش‌فرض با این پروتکل ارائه می‌شود. ویژگی‌هایی مثل تایید هویت و رمزگذاری داده‌ها در IPv6 وجود دارند تا امنیت و محرمانگی شبکه به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کند.
۳- فرمت هدر ساده‌تر
در IPv4 برخی از فیلد‌های هدر، غیر‌ضروری یا تکراری هستند که در IPv6 حذف شده‌اند یا به هدر‌های افزونه منتقل منتقل شده‌اند که این موضوع علاوه بر کاهش هزینه‌ها، باعث افزایش سرعت اتصال اینترنت می‌شود.
۴- سرعت بالا‌تر
IPv6 به دلیل حذف فناوری ترجمه آدرس شبکه (NAT) در بسیاری از موارد سریع‌تر از IPv4 است. NAT در IPv4 به دلیل کمبود آدرس‌های منحصر‌‌به‌فرد مورد نیاز بود که باعث کندی و پیچیدگی نسبی در سرعت شبکه می‌شد. طبق تحقیقات یک شرکت ارائه‌دهنده خدمات وب به نام Akamai، در شرایط معمول سایت‌ها با IPv6، پنج درصد و در شرایط خاص ۱۵درصد سریع‌تر از IPv4 بارگذاری می‌شوند. با این حال، سرعت بین IPv4 و IPv6 به عوامل دیگری مثل زیرساخت شبکه و کارایی ارائه‌دهندگان خدمات هم وابسته است.
۵- اولویت‌دهی QoS
IPv6 پشتیبانی بهتری از قابلیت‌های QoS (کیفیت خدمات) ارائه می‌دهد که با بهبود مدیریت ترافیک وب‌سایت‌ها، به افزایش کیفیت صدا و تصویر در صفحات مختلف کمک می‌کند.
۶- پشتیبانی بهبود یافته برای دستگاههای موبایل
IPv6 پشتیبانی خیلی بهتری از دستگاههای موبایل دارد. این پروتکل ارتباط سریع‌تر و ایمن‌تری بین دستگاههای موبایلی نسبت به IPv4 ایجاد می‌کند.
تفاوت‌های اصلی IPv4 و IPv6
برای درک بهتر تفاوت‌های بین IPv4 و IPv6، می‌توانیم این دو پروتکل را از جنبه‌های مختلف مقایسه کنیم. در جدول زیر، ویژگی‌های کلیدی هر دو نسخه را بررسی کردیم تا نشان دهیم چرا IPv6 به‌عنوان جایگزین IPv4 توسعه داده شده است.
| ویژگی | IPv4 | IPv6 |
| طول آدرس | ۳۲ بیت | ۱۲۸ بیت |
| پیکربندی آدرس | دستی و DHCP | خودکار و با قابلیت شماره‌گذاری مجدد |
| یکپارچگی اتصال End-to-End | غیر قابل دستیابی | قابل دستیابی |
| فضای آدرس‌دهی | تولید ۴.۲۹ * ۱۰۹ آدرس | تولید ۳.۴ * ۱۰۳۸ آدرس |
| ویژگی‌های امنیتی | وابسته به اپلیکیشن | دارای IPSEC به صورت داخلی |
| نمایش آدرس | به صورت ده‌دهی (Decimal) | به صورت هگزادسیمال (Hexadecimal) |
| تکه‌تکه شدن پکت‌ها | توسط فرستنده و روتر‌ها | فقط توسط فرستنده |
| شناسایی جریان بسته‌ها | ندارد | از فیلد Flow Label در هدر |
| فیلد Checksum | دارد | ندارد |
| روش ارسال پیام‌ها | به وسیله Broadcasting | به وسیله Multicast و Anycast |
| رمزگذاری و احراز هویت | ندارد | دارد |
| اندازه هدر | ۲۰ تا ۶۰ بایت | ۴۰ بایت ثابت |
| قابلیت تبدیل | می‌تواند به IPv6 تبدیل شود | نمی‌توان همه IPv6 ها را به IPv4 تبدیل کرد |
| ساختار آدرس | شامل ۴ بخش جدا شده با . | شامل ۸ بخش جدا شده با : |
| کلاس‌بندی آدرس‌ها | دارای کلاس‌های A، B، C، D و E | ندارد |
| پشتیبانی از VLSM | دارد | ندارد |
سخن آخر
در نهایت، IPv6 به عنوان نسل جدید آی پی با ارائه فضای آدرس بسیار گسترده‌تر، امنیت بهبودیافته، ساختار ساده‌تر و پشتیبانی بهتر از دستگاههای مدرن، به نیاز‌های روزافزون دنیای دیجیتال جواب می‌دهد. اگرچه IPv4 همچنان به‌دلیل زیرساخت های موجود و سازگاری گسترده‌اش کاربرد دارد اما محدودیت‌های آن در مقابل مزایای پیشرفته IPv6 به وضوح نشان می‌دهد که آینده اینترنت بر پایه IPv6 بنا شده است. کوچ به IPv6 باعث رفع مشکلاتی مثل کمبود آدرس و بهبود عملکرد شبکه می‌شود و قدمی بزرگ برای توسعه پایدار و امن تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات به شمار می‌رود.
منابع:
https://www.networkacademy.io/ccna/ipv6/what-is-ipv6#:~:text=Introduction%20to%20IPv6&text=After%20investigating%20many%20proposals%20and,to%20the%20Regional%20Internet%20Registries.
https://community.fs.com/article/ipv4-vs-ipv6-whats-the-difference.html
https://www.geeksforgeeks.org/differences-between-ipv4-and-ipv6/
دیدگاهتان را بنویسید