Ipv4 vs ipv6 - què és i per a què s'utilitza en xarxes

Internet i el món de les xarxes no seria tal com el coneixem, i fins i tot no existiria si no fos per l'adreçament IPv4. Un protocol de summa importància en les connexions entre dispositius a través de la xarxa tant per mitjà físics com sense fil. Avui veurem tot el que té a veure amb les IP i analitzarem les diferències entre IPv4 vs IPv6 explicar-ne les principals característiques.

Índex de continguts

IPv4 i el model OSI

Caldrà començar per la bàsic, que és definir i entendre què és i per a què serveix una adreça IP sigui IPv4 o IPv6.

Model OSI l'estàndard de xarxes

I per això hem de fer una ràpida referència a el model OSI (Open System Interconection). Es tracta d'un model de referència i no una arquitectura de xarxa, per als diferents protocols de xarxa que intervenen en les comunicacions a través d'equips informàtics. El model divideix en 7 nivells els sistemes de telecomunicacions per diferenciar les diferents etapes de recorregut de les dades des d'un punt a un altre així com els protocols que intervenen en cadascuna.

Què és el model OSI: explicació completa

Ja sabem que hi ha un model que classifica per dir-ho els protocols de xarxa, i precisament IPv4 i IPv6 són dos d'aquests protocols de xarxa. En aquest cas operen en un dels nivells més baixos de el model, la capa de xarxa o capa 3. Aquesta capa s'encarrega de l'enrutament de paquets entre dues xarxes connectades. Farà que les dades puguin arribar des del transmissor a l'receptor mitjançant commutacions i encaminaments necessaris des d'un punt a un altre.

Per sota d'ella tenim la capa d'enllaç de dades (capa 2) en la qual treballen els switch, i per sobre la capa 4 o capa de transport en la qual intervé el protocol TCP que transporta els paquets mitjançant datagrames.

Que és una adreça IP

Parlem d'adreça IP com un conjunt numèric en decimal o hexadecimal (ja ho veurem) que identifica de manera lògica i atenent a una jerarquia una interfície de xarxa. A tot dispositiu connectat a una xarxa se li ha d'assignar una adreça IP, un identificador temporal com pot ser el nostre DNI mentre estiguem en aquest món o un número de telèfon mentre tinguem contractat un servei telefònic. Gràcies a la IP dels diferents equips es poden comunicar entre ells fent que els paquets viatgin per la xarxa fins a trobar el seu destinatari.

L'adreça IP pot ser fixa (IP fixa) o dinàmica (DHCP o Dynamic Host Configuration Protocol), sempre assignada per un servidor o encaminador que treballi en la capa de xarxa. Quan parlem d'IP fixa vol dir que host sempre tindrà la mateixa adreça IP, encara que s'apagui i es torni a encendre. Mentre que a DHCP la IP s'assigna de forma dinàmica a l'host quan s'encengui, és clar que als nodes d'una xarxa se'ls sol lliurar la mateixa adreça IP sempre després d'associar la primera vegada a l'encaminador.

En l'arquitectura de xarxa hem de diferenciar entre xarxa pública, que seria Internet, i la xarxa privada, la que hi ha darrere del nostre router en la qual estan els nostres equips i Smartphone o Tablets si ens connectem a una Wi-Fi. En el primer cas parlem d'IP externa, que seria l'adreça que és assignada a l'router per comunicar-se amb Internet, una dinàmica gairebé sempre que ens lliura el nostre ISP. En el segon parlem d'IP interna, a l'adreça que el router dóna als equips de la nostra xarxa, que gairebé sempre és de l'tipus 192.168.xx

No hem de confondre IP amb adreça MAC, que és una altra direcció aquesta vegada fixa i unívoca que identifica cada equip a la xarxa. Aquesta ve posta de fàbrica, com l'IMEI d'un telèfon, tot i que és possible modificar-la identifica el host en la capa de transport de el model OSI. De fet el switch o el router és que el relaciona la MAC amb la IP. Una MAC és un codi de 48 bits expressat en notació hexadecimal en 6 blocs de dos caràcters.

protocol IP

L'adreça IP és l'identificador pertanyent a el protocol IP (Internet Protocol), el qual és el sistema d'adreçament IPv4 i IPv6 com a versió més nova i preparada per al futur. És un protocol que opera a la capa de xarxa i no orientat a la connexió, això significa que la comunicació entre dos extrems d'una xarxa i intercanvi de dades es pot fer si un acord previ. És a dir, el receptor transmet dades sense saber si el recetor està disponible, així que a aquest li arribessin quan s'encengui i estigui connectat.

IPv4 i IPv6 transfereixen paquets de dades commutats a través de les xarxes físiques que operen segons el model OSI. Això es fa gràcies a l'enrutament, una tècnica que permet el paquet buscar la ruta més ràpida cap a la destinació encara que sense garanties que arribi, és clar que aquesta garantia la dóna la capa de transport de dades amb TCP, UDP, o un altre protocol.

Les dades que maneja el protocol IP es divideixen en paquets anomenats datagrames, els quals no disposen de cap tipus de protecció o control d'errors per al seu enviament. Si un datagrama s'enviarà només amb IP podria o no arribar, trencat o complet, i en un ordre aleatori. Només porta informació sobre l'adreça IP d'origen i de destinació costat de les dades. Per descomptat això no sembla molt fiable, així que en la capa de transport s'agafa aquest datagrama i s'embolica en un segment TCP o UDP que afegeix control d'errors i molta més informació.

IPv4

Ara centrem-nos en el protocol IPv4, el qual porta operant en xarxes des de 1983 quan es va crear la primera xarxa d'intercanvi de paquets ARPANET el qual està definit per la norma RFC 791. I com diu la seva denominació és el protocol IP en versió 4, però és que no tenim versions prèvies implementades i aquest va ser el primer de tots.

IPv4 utilitza una adreça de 32 bits (32 uns i zeros en binari) disposats en 4 octets (números de 8 bits) separats per punts en notació decimal. Traslladant això a la pràctica serà un nombre tal que així:

192.168.0.102

D'aquesta manera podrem tenir adreces que van des de la 0.0.0.0 fins a la 255.255.255.255. si traduïm la IP anterior al seu codi binari tindrem:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

És a dir 32 bits, així que amb IPv4 serem capaços d'adreçar un total de:

2 ³² = 4 294 967 296 hosts

Podran semblar molts però en l'actualitat les adreces IPv4 estan pràcticament esgotades, ja quals 4 mil milions d'ordinadors és una xifra bastant normal a dia d'avui. De fet ja el 2011 van començar a escassejar, quan l'organisme encarregat de donar adreces IP a la Xina va donar ús a l'últim paquet, així que va aparèixer a el rescat el protocol IPv6. Portem ja gairebé 40 anys utilitzant aquest adreçament, així que com a temps de vida no està gens malament.

Hem de tenir en compte que les adreces IP internes seran sempre les mateixes en xarxes LAN, i no es veuran influïdes per les IP externes. Això vol dir que en una xarxa interna podrem tenir un host que tingui la 192.168.0.2, i aquesta també la utilitzés altres hosts d'una altra xarxa interna, podent-replicar totes les vegades que vulguem. Però les adreces IP externes són vistes per tota la xarxa d'Internet, i aquestes no es poden repetir en cap cas.

capçalera IPv4

Per això convé donar-li un repàs a l'estructura d'una capçalera IPv4 la qual té una mida mínima de 20 Bytes i màxim de 40 Bytes.

Anem a explicar de forma ràpida cada apartat, ja que després alguns seran extensibles a IPv6

• Versió (4 bits): identifica la versió de l'protocol, sent 0100 per v4 i 0110 per v6. IHL (4 bits): és la mida de la capçalera, que pot ser de 20 bytes fins a 60 bytes o el qu és el mateix des de 160 bits a 480 bits. Temps de servei (8 bits): un identificador en cas que el paquet sigui especial, per exemple més important en compte a urgència de lliurament. Longitud total (16 bits): reflecteix la mida total que tingui el datagrama o d'el fragment en octets. Identificador (16 bits): s'usa si el datagrama és fragmentat perquè després pugui unir-se Flags (3 bits) i Offset o posició de l'fragment (13 bits): 1r bit serà 0, 2n bit (0 = divisible, 1 no es divisible), 3r bit (0 = últim fragment, 1 = fragment intermedi) TTL (8 bits): temps de vida de l'paquet IPv4. Reflecteix la quantitat de salts en encaminadors que pot donar, i és de 64 o 128. Quan s'esgota el paquet s'elimina. Protocol: indica el protocol a què s'ha de lliurar el datagrama en capes superiors, per exemple TCP, UDP, ICMP, etc. Checksum: per controlar la integritat de l'paquee recalculándose cada vegada que algun valor anterior canviï.

IPv6 i diferències amb IPv4

Encara explicar de forma completa un d'aquests protocols és un món, no podem fer això etern, així que seguirem ara amb IPv6 o protocol d'Internet versió 6. ¿I on és la versió 5? Doncs en cap banda, només va ser experimental, així que vegem què és i quines són les diferències amb IPv4.

Absolutament tots haurem vist alguna vegada una adreça IP de les anteriors, però segurament una d'aquestes moltes menys vegades, o ni tan sols ens hem fixat. IPv6 es va implementar l'any 2016 amb la definició de la seva norma RFC 2460, i bàsicament està destinat a substituir quan sigui el cas, a IPv4 de forma definitiva. Aquest estàndard va néixer de la necessitat de donar-li als asiàtics més adreces IP. Les adreces IP es reserven per així dir-ho, i l'últim paquet es va reservar el 2011 com s'ha comentat abans. Això no vol dir que ja estiguin totes utilitzades, ja que les companyies les van utilitzant quan se sumen més nodes a la xarxa.

IPv6 també està pensat per proporcionar IP fixes a tot tipus de dispositius. Però ¿Quantes adreces IP més podrem donar amb aquesta nova versió? Doncs van a ser unes quantes, ja que aquesta direcció utilitza 128 bits amb una mecànica similar a l'anterior. Però en aquesta ocasió es fa mitjançant notació hexadecimal perquè ocupi menys espai, ja que representar 128 bits en octets desembocaria en una direcció enormement llarga. Així que en aquest cas es compon de 8 seccions, cadascuna d'elles de 16 bits.

Traslladant de nou això a la pràctica serà un nombre alfanumèric que es veurà així:

fe80: 1a7a: 80f4: 3d0a: 66b0: b24b: 1b7a: 4d6b

D'aquesta manera podrem tenir adreces que van des de la 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 fins a la ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Aquesta vegada no anem a traduir en codi binari aquesta direcció simplement per no caure en depressió, però tindria 128 zeros i uns. Quan veiem alguna d'aquestes adreces en el nostre equip o qualsevol altre host és possible que es representi amb menys grups, i és que si tenim grups amb només zeros aquests es poden ometre sempre que estiguin a la dreta.

Ara amb IPv6 i aquests 128 bits serem capaços d'adreçar un total de:

2 ¹²⁸ = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 hosts

D'aquesta forma els xinesos podran instal·lar tots els servidors que vulguin sense cap limitació, ja que la seva capacitat és una veritable barbaritat. Encara que en l'actualitat encara no està funcionant en solitari, els nostres equips ja disposen d'una adreça IPv6 a la targeta de xarxa.

Capçalera IPv6 vs IPv4 i altres novetats

L'important d'implementar un nou adreçament és fer-ho retrocompatible amb els protocols anteriors i que operant en altres capes. L'ús d'IPv6 es pot utilitzar amb els altres protocols de les capes d'aplicació i transport gairebé sense fer modificacions en les capçaleres, excepte FTP o NTP per integrar-hi les adreces de la capa de xarxa.

També s'ha estudiat la forma de simplificar la capçalera de el protocol, fent-la més senzilla que en IPv4 i de longitud fixa, el que ajuda molta a la velocitat del seu processat i identificació de l'datagrama. Això vol dir que hem d'enviar la informació amb IPv4 o IPv6 però no amb tots dos barrejats. Vegem aquesta capçalera:

Ara la capçalera es simplifica tot i ser el doble més llarga que la de IPv4 si no afegim opcions en forma de capçaleres d'extensió.

• Versió (4 bits) Classe de trànsit (8 bits): és igual que el control de prioritat de l'paquet Etiqueta de flux (20 bits): gestiona el QoS Longitud de dades (16 bits): òbviament és quant mesura l'espai per a dades sent de 64 KB com mida estàndard i determinat pels jumboframes Capçalera següent (8bits): correspon a l'apartat de protocol d'IPv4 Límit de salts (8 bits): substitueix TTL Capçaleres d'extensió: afegeixen opcions extres per fragmentació, per xifrat, etc. Hi ha 8 tipus de capçaleres d'extensió en IPv6

Entre les novetats que inclou aquest protocol es pot destacar una major capacitat d'adreçament fins i tot en subxarxes o xarxes internes i d'una forma més simplificada. Ara podrem tenir fins a 2 ⁶⁴ amfitrió en una subxarxa amb només canviar uns quants identificadors de nodes.

A això se li suma la possibilitat que cada node es pugui autoconfigurar quan s'inclou en un cap de bestiar IPv6. En aquest cas no se sol·licitarà una IP a l'encaminador, sinó una sol·licitud demanant els paràmetres de configuració per ND, a això se li crida autoconfiguració d'adreces lliures d'estat (SLAAC). Encara que també es pot utilitzar DHCPv6 si no és possible fer-ho.

IPsec en aquest cas no és opcional, sinó obligatòria i implementat directament en IPv6 per als routers que operen ja amb aquest protocol. A això li afegim suport per Jumbogramas, és a dir, datagrames Jumbo molt més grans que els de IPv4 que eren màxim de 64KB, podent arribar ara fins als 4 GB.

En resum aquí us deixem les dues tables per fer notar la diferència entre les dues capçaleres IPv4 vs IPv6.

• Blau: camps comuns en ambdues capçaleres Vermell: camps que s'han suprimit Verd: camps que han estat anomenats Groc: camps nous

Com saber la nostra adreça IP privada, pública i IPv6

Abans d'acabar, ens ensenyem com conèixer les nostres adreces IP, la del nostre equip i la del nostre router.

Per saber l'adreça IPv4 i IPv6 local a Windows 10 existeixen diversos mètodes, però la forma més ràpida és amb el símbol de sistema. Així que vam obrir Inici, escrivim CMD i premem Enter. hi escriurem

ipconfig

I rebrem el resultat.

I per saber la direcció IP pública haurem de recórrer al nostre navegador o router. podem fer a la pàgina:

Quin-és-mi-IP

I finalment podrem comprovar si nosaltres tenim una adreça IPv6 pública de la següent manera:

Test-IPv6

Us deixem amb alguns tutorials de xarxes relacionats amb el tema

Sabies que el teu PC té IPv6, sabies que existia? Tu tens algun dubte o vols puntualitzar alguna cosa estarem encantats d'ajudar-te des dels comentaris.