В чём различия между IPv4 и IPv6? Что быстрее?

IPv4 и IPv6 — это два поколения интернет-протоколов, разработанных для обеспечения связи между устройствами, но они значительно различаются по философии дизайна, технической реализации и эффектам применения. Эта статья предоставляет всесторонний анализ различий между IPv4 и IPv6 и рассматривает их производительность с точки зрения скорости, чтобы помочь вам лучше понять эти два протокола.

Основные понятия IPv4 и IPv6

IPv4 (Internet Protocol version 4) — четвёртая версия интернет-протокола, созданная в конце 1970-х годов и в настоящее время является самым широко используемым протоколом в Интернете. Использует 32-битный двоичный адрес, теоретически обеспечивающий около 4,2 миллиарда уникальных IP-адресов.

IPv6 (Internet Protocol version 6) — шестая версия интернет-протокола, разработанная для решения проблемы исчерпания адресов IPv4. Использует 128-битные адреса, способные обеспечить примерно 3,4 × 10³⁸ IP-адресов — практически неограниченное количество — гарантируя уникальную идентификацию будущих интернет-устройств.

Основные различия между IPv4 и IPv6

1. Длина и ёмкость адреса

Длина адреса IPv4 — 32 бита, представлена в формате десятичных чисел с точками, например 192.168.0.1, поддерживает около 4,2 миллиарда адресов. По состоянию на январь 2018 года количество пользователей Интернета в мире достигло 4,021 миллиарда, и с ростом числа подключенных к Интернету устройств эти адреса почти исчерпаны.

Длина адреса IPv6 — 128 бит, представлена в шестнадцатеричном формате с разделением двоеточиями, например 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334, предоставляя чрезвычайно большой адресный пространство, достаточное для удовлетворения потребностей на десятилетия и даже дольше.

2. Представление и упрощение адресов

IPv4 использует десятичную нотацию с точками, которая интуитивно понятна, но ограничена по количеству адресов.

IPv6 использует шестнадцатеричные цифры, разделённые двоеточиями, которые более сложны, но поддерживают сокращение адресов (например, последовательные нули можно заменить двойным двоеточием ::) для облегчения записи и чтения.

3. Автоматическая настройка

Настройка сети IPv4 в основном зависит от ручной настройки или распределения через DHCP-сервер.

IPv6 поддерживает Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC), позволяя устройствам автоматически генерировать IP-адреса, упрощая управление сетью и повышая эффективность подключения.

4. Безопасность

Безопасность IPv4 зависит от дополнительных протоколов, таких как IPSec, требующих дополнительной настройки и развертывания.

IPv6 изначально поддерживает IPSec, обеспечивая более мощные встроенные механизмы шифрования и аутентификации, делая передачу данных более безопасной.

5. Эффективность маршрутизации и структура пакета

IPv6 упрощает структуру заголовка, удаляя ненужные поля, присутствующие в IPv4, тем самым улучшая эффективность маршрутизации.

Использует иерархический дизайн адресации, уменьшая размер таблиц маршрутизации и оптимизируя скорость пересылки пакетов.

6. Совместимость и переход

IPv4 и IPv6 несовместимы и требуют технологий туннелирования или устройств с двойным стеком для перехода.

Большинство сетей по всему миру по-прежнему в основном используют IPv4, при этом внедрение IPv6 происходит постепенно.

Таблица сравнения

Что быстрее: IPv4 или IPv6?

Теоретическое сравнение скорости

С точки зрения дизайна IPv6 имеет преимущества в упрощении протокола и оптимизации маршрутизации, что теоретически обеспечивает более высокую скорость передачи:

Упрощённая структура заголовка сокращает время обработки маршрутизаторами.

Больший адресный пространство снижает необходимость в трансляции сетевых адресов (NAT), уменьшая задержки.

Автонастройка и поддержка мобильности повышают эффективность подключения устройств.

Факторы, влияющие на фактическую скорость

Однако скорость сети зависит не только от протокола, но и от различных практических факторов:

Сетевая инфраструктура: Поддержка и оптимизация IPv6 интернет-провайдером, а также производительность маршрутизаторов и коммутаторов.

Поддержка серверов: Поддерживает ли целевой веб-сайт или сервис IPv6.

Загруженность сети: Загруженность сети влияет на скорость независимо от IPv4 или IPv6.

Промежуточные устройства и настройки брандмауэра: Некоторые брандмауэры или устройства безопасности недостаточно поддерживают IPv6, что может привести к снижению скорости.

Причины постепенного замещения IPv4 IPv6

Истощение адресных ресурсов: Нехватка адресов IPv4 стала узким местом, в то время как IPv6 предлагает практически неограниченные адресные ресурсы.

Повышение требований к безопасности сети: Встроенные функции безопасности IPv6 лучше соответствуют современным требованиям интернет-безопасности.

Рост количества IoT и мобильных устройств: Большое количество умных устройств требуют независимых IP, которые IPv6 легко может предоставить.

Упрощённый дизайн сети: Снижает зависимость от NAT, повышая гибкость и эффективность сети.

Как справиться с переходом с IPv4 на IPv6

Поддержка двойного стека: Многие устройства и операционные системы поддерживают одновременную работу с IPv4 и IPv6 для обеспечения совместимости.

Технологии туннелирования: Такие как 6to4 и Teredo, помогают передавать IPv6 данные через сети IPv4.

Активное продвижение внедрения IPv6: Интернет-провайдеры, предприятия и пользователи должны постепенно обновлять оборудование и настройки сети, чтобы перейти в эпоху IPv6.

Итог

IPv4 и IPv6 — это два основных поколения интернет-протоколов, каждое со своими особенностями. IPv4 остаётся незаменимым из-за своей широкого распространения и зрелой экосистемы, но IPv6 — с его огромным адресным пространством, оптимизированным дизайном и встроенной безопасностью — предназначен стать основным интернет-протоколом будущего. Что касается скорости, IPv6 теоретически быстрее и может снизить задержки и нагрузку, но реальный опыт зависит от сетевой среды и поддержки устройств. С ростом внедрения IPv6 всё больше пользователей смогут наслаждаться более стабильным и быстрым интернет-соединением. IPDeep предоставляет все виды прокси IP для удовлетворения различных сценариев использования.