انتقال به IPV6

در پست قبلی خبری در مورد اجرای طرح پایلوت مترو اینترنت در قم بر اساس IPV6 اعلام شد . به همین مناسبت برای آشنایی هر چه بیشتر خوانندگان با IPV6  مقاله ای در این زمینه ارائه می شود . امیدوارم مفید واقع شود :

انتقال به IPV6

ترجمه: افسانه دشتی

ماهنامه شبکه - دی ۱۳۸۳ شماره 50

اشاره :
گسترش تقاضا برای سرویس‌های مبتنی بر IP نیاز به یک روش یا فناوری جدید را که بتواند تعداد زیادی از کاربران را پشتیبانی کند و تعداد زیادی آدرسIP را در اختیار قرار دهد بیش از پیش مشخص می‌کند. IPV6 به گونه‌ای طراحی شده است که بتوان به واسطه آن سرویس‌های مختلف IP را به شمار زیادی از کاربران چه از نظر تعداد و چه از لحاظ وسعت جغرافیایی ارایه کرد. با استفاده از IPV6 فضای آدرس‌دهی چندین برابر می‌شود، در نتیجه آدرس‌های منحصر به فرد زیادی را می‌توان از این طریق به‌وجود آورد. باوجود این آدرس‌های منحصربه‌فرد. مکانیزم‌هایی دسترسی و تأمین امنیت نیز دستخوش تغییر می‌شوند.

ویژگی‌ها

● فضای آدرس‌دهی‌در IPv6 مهمترین دلیل تغییر در پروتکل قبلی IP، نیاز به افزایش فضای آدرس‌دهی بوده است.

فضای آدرس‌دهی بزرگی ایجاد می‌شود یعنی یک فضای آدرس 128 بیتی که از طریق آن می‌توان 2 به توان 128نقطه از شبکه را آدرس‌دهی نمود.

آدرس‌ها در IPv6 نیز نظیر IPv4 به سه دسته تقسیم می شوند:

شکل 1

● آدرس‌های Unicast 

این نوع آدرس مشخص‌کننده یک واسط است. بسته‌هایی که به یک آدرس unicast ارسال می‌شوند به واسطی که با آدرس مورد نظر تطابق دارد تحویل می شوند. شکل 1 نحوه تعریف این نوع آدرس را نشان می دهد.

●  آدرس‌های Anycast 
این آدرس‌ها مشخص کننده تعدادی واسط می‌باشند. بسته‌هایی که به یک آدرس Anycast ارسال می شوند به نزدیک‌ترین واسطی که با آدرس مورد نظر تطابق دارد تحویل می‌شوند.

●  آدرس‌های Multicast 

شکل 2

● این نوع آدرس نیز تعدادی واسط را مشخص می نماید. بسته‌ای که به یک آدرس Multicast پخشی فرستاده می‌شود توسط کلیه واسط‌هایی که با آدرس مورد نظر تطابق دارند دریافت می‌شوند. شکل 2 نحوه تعریف این نوع آدرس را نشان می دهد.

در  IPv6 آدرس‌های Broadcast وجود ندارد. برای این منظور از آدرس‌های Multicast به‌صورت all-nodes استفاده می‌شود.

سرایندهاکاهش تعدادی از فیلدهای موجود در سرآیند IPV4 از سرآیند IPV6، مسیریابی روترها را آسان‌تر نموده و باعث بالا رفتن کارآیی روترها نیز می‌شود. فرمت سرایندها در IPv6 در مقایسه با IPv4 بسیار ساده تر است. این سرآیندها در جهت بهینه سازی مسیریابی طراحی شده‌اند.
 

شکل 3

روترهای موجود در مسیر بسته‌ها نیازی به Fragment کردن بسته‌ها ندارند. همچنین checksumها نیز ازبین رفته‌اند، در نتیجه برای روترهای موجود در مسیر عبور بسته‌ها، به عملیات محاسبه‌ای نیازی نیست. این سرایند 64 بیتی، پردازش را نیز سریع می‌نماید. (شکل 3 )‌

ساختار انعطاف پذیر
شبکه‌های مبتنی بر IPV6 از انعطاف‌پذیری بالاتری نسبت به شبکه‌های مبتنی بر IPV4 برخوردار می‌باشند.
این امکانات عبارتند از:

●  مجتمع سازی مسیرها به‌صورت بهینه

●  قابلیت پیکربندی خودکار

●  وجود امکانات امنیتی درون کلیه تجهیزات در شبکه مبتنی بر IPV6

●امکان ارائه سرویس به‌صورت سیار

با وجود این که موفقیت پروتکل  IPV6 به میزان applicationهایی بستگی دارد که از آن استفاده می‌کنند اما نکته کلیدی در طراحی این پروتکل قابلیت هم زیستی آن با پروتکل IPV4 می‌باشد.

در طراحی این پروتکل این نکته همیشه مد نظر طراحان شبکه بوده است که میزبان‌های هر دو پروتکل IPV4 و IPV6 لازم است تا مدتی در کنار هم به ارائه سرویس بپردازند تا بتوان پروتکل IPV6 را به‌طور کامل جایگزین پروتکل IPV4نمود. به همین منظور از ابتدا کلیه ابزارها و استراتژی‌هایی را که برای تحقق این امر لازم بوده  در طراحی این پروتکل در نظر گرفته شده است.

پیاده‌سازی IPV6
برای پیاده‌سازی پروتکل IPV6 استراتژی‌های متفاوتی وجود دارد، اما نکته مشترک در کلیه استراتژی‌های حرکت از لبه به سمت هسته مرکزی شبکه می‌باشد. با این دیدگاه، شبکه به یکباره ارتقاء پیدا نمی کند. به همین دلیل هزینه زیادی نیز در بر نخواهد داشت. به تدریج و با صرف هزینه ها در حد متعادل می‌توان IPV6 را جایگزین IPV4 نمود.


از دیدگاه ارایه‌دهندگان سرویس، پیاده‌سازی IPV6 در شبکه زمانی اهمیت بالایی پیدا می‌کند که به‌علت کمبود فضای آدرس‌دهی، ارایه‌دهندگان نتوانند سرویس‌های موردنظر خود را به‌راحتی پیاده‌سازی نمایند. با استفاده از فضای آدرس‌دهی منحصربه‌فرد در پروتکل IPV6 مکانیزم‌های دسترسی و همچنین امنیت برای کلیه سرویس‌ها و کاربران ساده‌تر می‌گردد.


پیاده سازی این پروتکل در سه فاز اصلی زیر صورت می پذیرد:

●  ارائه سرویس‌های مبتنی بر IPV6 در سطح دسترسی مشترکین.

●  پیاده سازی  IPV6 در هسته مرکزی شبکه.

● برقراری ارتباط با سایر ارائه‌دهندگان سرویس مبتنی بر IPV6.

با شروع ارائه سرویس‌های IPV6 در لایه دسترسی شبکه می‌توانیم بدون نیاز به ارتقاء تجهیزات در لایه هسته مرکزی شبکه، به مشترکین سرویس های مورد نیازشان را ارائه نمائیم. گذشته از این‌که در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی می‌کنیم، می‌توانیم  از کارآیی سرویس‌های IPV6 نیز به طور کامل مطلع شویم و در صورت اطمینان از حُسن کارایی، برای پیاده‌سازی IPV6 در کل شبکه اقدام نماییم.

پس از بررسی کامل IPV6، می‌توانیم زیرساخت موجود شبکه را برای پشتیبانی کامل از IPV6 ارتقاء دهیم. در ارتقاء تجهیزات در لایه هسته می‌توانیم به طور مثال از روترهایی استفاده کنیم که dual-stack می‌باشند. به این ترتیب هر دو پروتکل IPV6 و IPV4 را پشتیبانی خواهیم کرد. روش دیگر استفاده از روترهایی است که فقط IPV6 را پشتیبانی می‌کنند. این روش زمانی بهینه است که ترافیک غالب در شبکه،  ترافیک IPV6 باشد.

نیازمندی‌های شبکه برای پیاده‌سازی IPV6
نیازمندی‌های شبکه برای پیاده‌سازی IPV6 نیز از دو دیدگاه قابل بررسی است. دیدگاه اول، دیدگاه ارائه‌دهندگان سرویس و دیگری دیدگاه سازمان‌های بزرگی است که قصد استفاده از سرویس‌های مختلف را برای شبکه خود دارند.

برای ارائه سرویس IPV6 در سطح مشترکین، آنچه لازم است توسط ارائه‌دهندگان سرویس مد‌نظر قرار گیرد مشترکینی است که بیش از سایر نقاط نیاز به سرویس‌های IPV6 دارند. به این‌ترتیب آن‌ها می‌توانند روترهای لایه دسترسی را در آن مناطق با روش‌های مطرح در خصوص پیاده‌سازی IPV6 نظیر استفاده از روترهای dual-stack  به‌صورت مجزا جایگزین نمایند.
 
روش دیگر استفاده از یک DNS است که قادر است رکوردهای IPV4 را به همراه رکوردهای IPV6 در کنار هم پشتیبانی نماید. در صورتی که بخواهیم بین دو شبکه که هر کدام به صورت مجزا از پروتکل‌های IPV6 و IPV4 استفاده می‌کنند، ارتباط برقرار نماییم، کافی است از مکانیزم‌های موجود برای ترجمه پروتکل‌ها به یکدیگر نظیر NAT-PT در روترها استفاده کنیم.

به‌طور کلی روترهای لایه دسترسی برای برقراری ارتباط لازم است از روترهای IPV4 در لایه هسته استفاده کنند یا از زیرساخت موجود برای انتقال بسته‌ها کمک بگیرند. این زیرساخت ممکن است بسته‌های IPV6 را داخل بسته‌های IPV4 قرار دهد (روش تونل) و یا آن را از طریق یک تکنولوژی لایه 2 نظیر SDH یا ATM انتقال دهد و یا بسته‌های IPV6 را وارد پی‌بستر شبکه که مبتنی بر MPLS می‌باشد، بنماید. چگونگی انتخاب روش ارسال بسته‌ها در حقیقت پروتکل روتینگ در شبکه را مشخص می‌نماید.

دیدگاه سازمان های بزرگ
برای سازمان‌‌های بزرگ نیز توجه به این نکته که چه برنامه های کاربردی مبتنی بر  IPV6 را می‌خواهند در کدام قسمت از شبکه خود ارائه نمایند، نیز حائز اهمیت است. پس از مشخص شدن این نکته کاری که باید صورت بگیرد پیکربندی DNSها به‌گونه‌ای است که بتوانند رکوردهای IPV6 و IPV4 را پشتیبانی کنند.

روترهایی که در شبکه باید قابلیت Dual-stack بودن را پشتیبانی کنند نیز باید مشخص شوند. این روترها یک قسمت از Domain IPV6 می‌باشند که از پروتکل‌های مسیریابی IPV6 و یا IPV4 متناسب با مقصد استفاده می کنند.

استفاده از پروتکل، متناسب با نحوه اتصال به ارائه‌دهندگان سرویس است. اگر یک سازمان سرویس خود را از ارائه‌دهنده سرویسی که شبکه مبتنی بر IPV6 دارد دریافت می‌کند نیازی به پیاده‌سازی IPV6 و IPV4 در کنار هم ندارد. اما اگر لازم است برای انتقال اطلاعات خود از شبکه‌ای که مبتنی بر IPV4 است استفاده کند باید از یکی از روش‌های انتقال اطلاعات ذکر شده استفاده کند.