Ipv6-quick-guide
IPv6-概要
インターネットプロトコルバージョン6は、インターネットバージョン2として知られている将来のインターネットのすべての可能な要件を組み込むように設計された新しいアドレス指定プロトコルです。 このプロトコルは、その前身であるIPv4として、ネットワーク層（レイヤー3）で機能します。 膨大な量の論理アドレス空間を提供するとともに、このプロトコルにはIPv4の欠点に対処する十分な機能があります。
なぜ新しいIPバージョンなのか？
これまでのところ、IPv4は堅牢なルーティング可能なアドレス指定プロトコルであることが証明されており、ベストエフォート配信メカニズムで何十年もの間私たちに貢献してきました。 80年代初期に設計されたもので、その後大きな変更はありませんでした。 誕生当時、インターネットは研究のためのいくつかの大学と国防総省に限定されていました。 IPv4は32ビット長で、約4,294,967,296（2 ^ 32 ^）個のアドレスを提供します。 このアドレス空間は、その時間よりも十分であると見なされていました。 IPv6の誕生に重要な役割を果たした主なポイントを以下に示します。
- インターネットは指数関数的に成長し、IPv4で許可されるアドレス空間は飽和状態にあります。 予想外の方法で成長すると予想される将来のインターネットアドレスのニーズを満たすことができるプロトコルを持つ必要があります。
- IPv4自体はセキュリティ機能を提供しません。 データは、インターネットに送信する前に、他のセキュリティアプリケーションで暗号化する必要があります。
- IPv4のデータの優先順位付けは最新ではありません。 IPv4にはType of ServiceまたはQuality of Service用に予約されたビットがいくつかありますが、多くの機能は提供しません。
- IPv4対応クライアントは手動で構成するか、アドレス構成メカニズムが必要です。 グローバルに一意のIPアドレスを持つようにデバイスを構成するメカニズムはありません。
なぜIPv5ではないのですか？
現在まで、インターネットプロトコルはIPv4のみを備えていると認識されています。 プロトコル自体が開発および実験プロセス中であったときに、バージョン0〜3が使用されました。 そのため、プロトコルを実稼働する前に、多くのバックグラウンドアクティビティがアクティブのままであると想定できます。 同様に、インターネット用のストリームプロトコルの実験中に、プロトコルバージョン5が使用されました。 これは、インターネットストリーム番号5を使用してデータグラムをカプセル化するインターネットストリームプロトコルとして知られています。 公に使用されることはありませんでしたが、すでに使用されていました。
IPバージョンとその使用方法の表は次のとおりです。
簡単な歴史
80年代初頭のIPv4の開発後、インターネットでアドレスの需要が指数関数的に増加したため、利用可能なIPv4アドレスプールは急速に縮小し始めました。 IETFは、発生する可能性のある状況を事前に認識して、1994年にIPv4に代わるアドレス指定プロトコルの開発を開始しました。 IPv6の進捗は、公開されているRFCを使用して追跡できます。
- 1998 – RFC 2460 –基本プロトコル
- 2003 – RFC 2553 –基本ソケットAPI
- 2003 – RFC 3315 – DHCPv6
- 2004 – RFC 3775 –モバイルIPv6
- 2004 – RFC 3697 –フローラベル仕様
- 2006 – RFC 4291 –アドレスアーキテクチャ（改訂）
- 2006 – RFC 4294 –ノードの要件
2012年6月6日に、インターネットの巨人の一部は、サーバーをIPv6に配置することを選択しました。 現在、Dual Stackメカニズムを使用して、IPv4とIPv6を並行して実装しています。
IPv6-機能
IPv4の後継は、下位互換性を保つように設計されていません。 IPアドレッシングの基本的な機能を維持しようとして、IPv6は完全に再設計されています。 以下の機能があります。
- より大きなアドレス空間 + IPv4とは対照的に、IPv6は4倍のビットを使用してインターネット上のデバイスをアドレス指定します。 この余分なビットの多くは、約3.4×10 ^ 38 ^の異なるアドレスの組み合わせを提供できます。 このアドレスは、この世界のほぼすべてのアドレス割り当ての積極的な要件を蓄積する可能性があります。 推定によると、この地球のすべての平方メートルに1564個のアドレスを割り当てることができます。
- 簡易ヘッダー + IPv6ヘッダーは、不要な情報とオプション（IPv4ヘッダーにある）をすべてIPv6ヘッダーの最後に移動することで簡素化されました。 IPv6ヘッダーがIPv4の2倍しかないのは、IPv6アドレスが4倍長いという事実です。
- エンドツーエンド接続 +すべてのシステムに一意のIPアドレスが追加され、NATまたは他の変換コンポーネントを使用せずにインターネットを通過できます。 IPv6が完全に実装された後、すべてのホストは、ファイアウォール、組織ポリシーなどの制限を伴いながら、インターネット上の他のホストに直接アクセスできます。
- 自動設定 + IPv6は、ホストデバイスのステートフルおよびステートレス自動設定モードの両方をサポートします。 このように、DHCPサーバーが存在しなくても、セグメント間通信は停止しません。
- 高速転送/ルーティング +簡素化されたヘッダーは、ヘッダーの最後に不要な情報をすべて配置します。 ヘッダーの最初の部分に含まれる情報は、ルーターがルーティングの決定を行うのに十分であるため、必須ヘッダーを見るのと同じくらい迅速にルーティングの決定を行います。
- IPSec +最初は、IPv6にはIPSecセキュリティが必要であり、IPv4よりも安全であることが決定されました。 この機能はオプションになりました。
- 放送なし +イーサネット/トークンリングはブロードキャストをサポートしているため、ブロードキャストネットワークと見なされますが、IPv6はブロードキャストをサポートしなくなりました。 マルチキャストを使用して複数のホストと通信します。
- * Anycastサポート* +これはIPv6のもう1つの特徴です。 IPv6では、パケットルーティングのエニーキャストモードが導入されています。 このモードでは、インターネット上の複数のインターフェイスに同じエニーキャストIPアドレスが割り当てられます。 ルーターは、ルーティング中に、パケットを最も近い宛先に送信します。
- 機動性 + IPv6は、モビリティを考慮して設計されました。 この機能により、ホスト（携帯電話など）が異なる地理的エリアを歩き回り、同じIPアドレスで接続されたままになります。 IPv6のモビリティ機能は、自動IP構成と拡張ヘッダーを利用します。
- 優先サポートの強化 + IPv4は6ビットDSCP（差分サービスコードポイント）と2ビットECN（明示的な輻輳通知）を使用してサービス品質を提供しましたが、エンドツーエンドデバイスがそれをサポートする場合にのみ使用できます。つまり、ソースと宛先デバイスと基盤となるネットワークがそれをサポートする必要があります。 + IPv6では、トラフィッククラスとフローラベルを使用して、基礎となるルーターにパケットを効率的に処理してルーティングする方法を伝えます。
- スムーズな移行 + IPv6の大規模なIPアドレススキームにより、グローバルに一意のIPアドレスを持つデバイスを割り当てることができます。 このメカニズムはIPアドレスを保存するため、NATは不要です。 したがって、デバイスは互いにデータを送受信できます。たとえば、VoIPやストリーミングメディアを非常に効率的に使用できます。 +他の事実は、ヘッダーの負荷が少ないため、ルーターは転送の決定を行い、到着するとすぐに転送できることです。
- 拡張性 + IPv6ヘッダーの主な利点の1つは、オプション部分により多くの情報を追加できることです。 IPv4のオプションは40バイトしか提供しませんが、IPv6のオプションはIPv6パケット自体のサイズと同じ大きさにすることができます。
IPv6-アドレス指定モード
コンピュータネットワーキングでは、アドレス指定モードはネットワーク上のアドレスをホストするメカニズムを指します。 IPv6は、単一のホストをアドレス指定できるいくつかのタイプのモードを提供します。 複数のホストを一度にアドレス指定することも、最も近い距離にあるホストをアドレス指定することもできます。
ユニキャスト
ユニキャストモードのアドレス指定では、IPv6インターフェイス（ホスト）はネットワークセグメントで一意に識別されます。 IPv6パケットには、送信元と宛先の両方のIPアドレスが含まれています。 ホストインターフェイスには、そのネットワークセグメントで一意のIPアドレスが装備されています。ネットワークスイッチまたはルーターは、単一ホスト宛てのユニキャストIPパケットを受信すると、その特定のホストに接続する発信インターフェイスの1つを送信します。 。
マルチキャスト
IPv6マルチキャストモードは、IPv4と同じです。 複数のホストを宛先とするパケットは、特別なマルチキャストアドレスで送信されます。 そのマルチキャスト情報に関心のあるすべてのホストは、最初にそのマルチキャストグループに参加する必要があります。 グループに参加したすべてのインターフェイスはマルチキャストパケットを受信して処理しますが、マルチキャストパケットに関心のない他のホストはマルチキャスト情報を無視します。
エニーキャスト
IPv6には、エニーキャストアドレッシングと呼ばれる新しいタイプのアドレッシングが導入されています。 このアドレッシングモードでは、複数のインターフェイス（ホスト）に同じエニーキャストIPアドレスが割り当てられます。 ホストがエニーキャストIPアドレスを備えたホストと通信したい場合、ユニキャストメッセージを送信します。 複雑なルーティングメカニズムの助けを借りて、そのユニキャストメッセージは、ルーティングコストに関して送信者に最も近いホストに配信されます。
すべての大陸にあるTutorialPoints.com Webサーバーの例を見てみましょう。 すべてのWebサーバーに単一のIPv6エニーキャストIPアドレスが割り当てられていると仮定します。 ヨーロッパのユーザーがfinddevguides.comにアクセスする場合、DNSはヨーロッパ自体に物理的に配置されているサーバーを指します。 インドのユーザーがfinddevguides.comにアクセスしようとすると、DNSは物理的にアジアにあるWebサーバーをポイントします。 ルーティングコストの観点から、最も近い用語または最も近い用語が使用されます。
上の図では、クライアントコンピューターがサーバーに到達しようとすると、ルーティングコストが最小のサーバーに要求が転送されます。
IPv6-アドレスの種類と形式
16進数システム
IPv6アドレス形式を導入する前に、16進数システムについて調べます。 16進数は、16の基数（基数）を使用する位置番号システムです。 読み取り可能な形式で値を表すために、このシステムは0から9の値を表すために0から9の記号を使用し、10から15の値を表すためにAからFを使用します。 16進数のすべての数字は、0〜15の値を表すことができます。
{空} [画像：変換テーブル]
アドレス構造
IPv6アドレスは、128ビットを8つの16ビットブロックに分割したものです。 各ブロックは、コロン記号で区切られた4桁の16進数に変換されます。
たとえば、バイナリ形式で表され、8つの16ビットブロックに分割された128ビットのIPv6アドレスを次に示します。
'_0010000000000001 0000000000000000 0011001000111000 1101111111100001 0000000001100011 0000000000000000 0000000000000000 1111111011111011_
次に、各ブロックは16進数に変換され、「：」記号で区切られます。
'_2001：0000：3238：DFE1：0063：0000：0000：FEFB_
16進形式に変換した後でも、IPv6アドレスは長いままです。 IPv6は、アドレスを短縮するためのいくつかのルールを提供します。 規則は次のとおりです。
- Rule.1：*先行ゼロを破棄：
ブロック5、0063では、（5番目のブロック）のように、先頭の2つの0を省略できます。
'_2001：0000：3238：DFE1：63：0000：0000：FEFB_
- Rule.2：* 2つ以上のブロックに連続するゼロが含まれる場合、それらをすべて省略し、（6番目と7番目のブロック）などの二重コロン記号::に置き換えます。
'_2001：0000：3238：DFE1：63 :: FEFB_
連続するゼロのブロックは::で1回しか置換できないため、アドレスにゼロのブロックが残っている場合は、（2番目のブロック）のように1つのゼロに縮小できます。
'_2001：0：3238：DFE1：63 :: FEFB_
インターフェースID
IPv6には、3種類のユニキャストアドレススキームがあります。 アドレスの後半（最後の64ビット）は常にインターフェイスIDに使用されます。 システムのMACアドレスは48ビットで構成され、16進数で表されます。 MACアドレスは、世界中で一意に割り当てられていると見なされます。 インターフェイスIDは、MACアドレスのこの一意性を利用します。 ホストは、IEEEの拡張一意識別子（EUI-64）形式を使用して、インターフェイスIDを自動構成できます。 最初に、ホストは自身のMACアドレスを2つの24ビットの半分に分割します。 次に、16ビットの16進数値0xFFFEがMACアドレスの2つの半分に挟まれ、EUI-64インターフェイスIDが生成されます。
{空} [画像：EUI-64インターフェースID]
- EUI-64 IDのIPv6インターフェイス識別子への変換*
EUI-64 IDをIPv6インターフェイス識別子に変換するために、EUI-64 IDの最上位の7番目のビットが補完されます。 例えば：
{空} [画像：IPV6インターフェースID]
グローバルユニキャストアドレス
このアドレスタイプは、IPv4のパブリックアドレスと同等です。 IPv6のグローバルユニキャストアドレスは、グローバルに識別可能で一意にアドレス指定できます。
{空} [画像：グローバルユニキャストアドレス]
グローバルルーティングプレフィックス：最も重要な48ビットは、特定の自律システムに割り当てられるグローバルルーティングプレフィックスとして指定されます。 グローバルルーティングプレフィックスの最上位3ビットは、常に001に設定されます。
リンクローカルアドレス
自動構成されたIPv6アドレスは、リンクローカルアドレスと呼ばれます。 このアドレスは常にFE80で始まります。 リンクローカルアドレスの最初の16ビットは、常に1111 1110 1000 0000（FE80）に設定されます。 次の48ビットは0に設定されるため、次のようになります。
{空} [画像：リンクローカルアドレス]
リンクローカルアドレスは、リンク（ブロードキャストセグメント）上のIPv6ホスト間の通信にのみ使用されます。 これらのアドレスはルーティングできないため、ルーターはこれらのアドレスをリンク外に転送することはありません。
一意のローカルアドレス
このタイプのIPv6アドレスはグローバルに一意ですが、ローカル通信で使用する必要があります。 このアドレスの後半にはインターフェイスIDが含まれ、前半はプレフィックス、ローカルビット、グローバルID、およびサブネットIDに分割されます。
{空} [画像：一意のローカルアドレス]
プレフィックスは常に1111 110に設定されます。 Lビット。アドレスがローカルに割り当てられている場合、1に設定されます。 これまでのところ、0に対するLビットの意味は定義されていません。 したがって、一意のローカルIPv6アドレスは常に「FD」で始まります。
IPv6ユニキャストアドレスの範囲：
{空} [画像：IPv6ユニキャストアドレススコープ]
リンクローカルアドレスの範囲はセグメントに制限されます。 一意のローカルアドレスはローカルにグローバルですが、インターネット経由ではルーティングされないため、範囲は組織の境界に制限されます。 グローバルユニキャストアドレスはグローバルに一意であり、認識可能です。 インターネットv2アドレッシングの本質を作ります。
IPv6-特別なアドレス
バージョン6のIPアドレスの構造は、IPv4の構造よりわずかに複雑です。 IPv6では、特別な目的のためにいくつかのアドレスとアドレス表記が予約されています。 以下の表を参照してください。
- 表に示すように、アドレス0：0：0：0：0：0：0：0：0/128は何も指定せず、未指定アドレスと呼ばれます。 単純化した後、すべての0は::/128に圧縮されます。
- IPv4では、ネットマスク0.0.0.0のアドレス0.0.0.0がデフォルトルートを表します。 同じ概念がIPv6にも適用されます。ネットマスクがすべて0のアドレス0：0：0：0：0：0：0：0はデフォルトルートを表します。 IPv6ルールを適用した後、このアドレスは::/0に圧縮されます。
- IPv4のループバックアドレスは、127.0.0.1〜127.255.255.255シリーズで表されます。 ただし、IPv6では、0：0：0：0：0：0：0：1/128のみがループバックアドレスを表します。 ループバックアドレスの後、:: 1/128として表すことができます。
ルーティングプロトコルの予約済みマルチキャストアドレス
- 上記の表は、内部ルーティングプロトコルで使用される予約済みマルチキャストアドレスを示しています。
- アドレスは、IPv4と同じ規則に従って予約されています。
ルーター/ノードの予約済みマルチキャストアドレス
- これらのアドレスは、ルーターとホストがIPv6アドレスで構成されなくても、セグメント上の使用可能なルーターとホストと通信するのに役立ちます。 ホストはEUI-64ベースの自動構成を使用してIPv6アドレスを自己構成し、これらのアドレスを使用してセグメント上の使用可能なホスト/ルーターと通信します。
IPv6-ヘッダー
IPv6の驚異は、ヘッダーにあります。 IPv6アドレスはIPv4の4倍ですが、驚くべきことに、IPv6アドレスのヘッダーはIPv4の2倍しかありません。 IPv6ヘッダーには、1つの固定ヘッダーと0個以上のオプション（拡張）ヘッダーがあります。 ルーターに不可欠なすべての必要な情報は、固定ヘッダーに保持されます。 拡張ヘッダーには、ルーターがパケット/フローの処理方法を理解するのに役立つオプションの情報が含まれています。
固定ヘッダー
{空} [画像：IPv6固定ヘッダー]
IPv6固定ヘッダーの長さは40バイトで、次の情報が含まれています。
| S.N. | Field & Description |
|---|---|
| 1 | Version (4-bits): It represents the version of Internet Protocol, i.e. 0110. |
| 2 | Traffic Class (8-bits): These 8 bits are divided into two parts. The most significant 6 bits are used for Type of Service to let the Router Known what services should be provided to this packet. The least significant 2 bits are used for Explicit Congestion Notification (ECN). |
| 3 | Flow Label (20-bits): This label is used to maintain the sequential flow of the packets belonging to a communication. The source labels the sequence to help the router identify that a particular packet belongs to a specific flow of information. This field helps avoid re-ordering of data packets. It is designed for streaming/real-time media. |
| 4 | Payload Length (16-bits): This field is used to tell the routers how much information a particular packet contains in its payload. Payload is composed of Extension Headers and Upper Layer data. With 16 bits, up to 65535 bytes can be indicated; but if the Extension Headers contain Hop-by-Hop Extension Header, then the payload may exceed 65535 bytes and this field is set to 0. |
| 5 | Next Header (8-bits): This field is used to indicate either the type of Extension Header, or if the Extension Header is not present then it indicates the Upper Layer PDU. The values for the type of Upper Layer PDU are same as IPv4’s. |
| 6 | Hop Limit (8-bits): This field is used to stop packet to loop in the network infinitely. This is same as TTL in IPv4. The value of Hop Limit field is decremented by 1 as it passes a link (router/hop). When the field reaches 0 the packet is discarded. |
| 7 | Source Address (128-bits): This field indicates the address of originator of the packet. |
| 8 | Destination Address (128-bits): This field provides the address of intended recipient of the packet. |
拡張ヘッダー
IPv6では、固定ヘッダーには必要な情報だけが含まれており、不要な情報やほとんど使用されない情報は回避されます。 そのような情報はすべて、拡張ヘッダーの形式で固定ヘッダーと上位レイヤーヘッダーの間に配置されます。 各拡張ヘッダーは、個別の値で識別されます。
拡張ヘッダーを使用する場合、IPv6固定ヘッダーの次ヘッダーフィールドは最初の拡張ヘッダーを指します。 拡張ヘッダーがもう1つある場合、最初の拡張ヘッダーの「Next-Header」フィールドは2番目のものを指し、以下同様に続きます。 最後の拡張ヘッダーの「Next-Header」フィールドは、上位レイヤーヘッダーを指します。 したがって、すべてのヘッダーは、リンクリスト方式で次のヘッダーを指します。
[次のヘッダー]フィールドに値59が含まれている場合、このヘッダーの後にヘッダーがなく、上位レイヤーヘッダーもないことを示します。
RFC 2460に従って、次の拡張ヘッダーをサポートする必要があります。
拡張ヘッダーのシーケンスは次のとおりです。
これらのヘッダー：
- {空} 1 最初と後続の宛先によって処理される必要があります。
- {空} 2。 最終目的地で処理する必要があります。
拡張ヘッダーは、次の図に示すように、リンクリスト方式で次々に配置されます。
[_ Image：Extension Headers Connected Format_]
IPv6-通信
IPv4では、ネットワーク上の別のホストと通信するホストは、DHCPまたは手動構成のいずれかによってIPアドレスを取得する必要があります。 ホストに有効なIPアドレスが装備されるとすぐに、サブネット上の任意のホストと通信できます。 レイヤー3で通信するには、ホストは他のホストのIPアドレスも知っている必要があります。 リンク上の通信は、ハードウェアに埋め込まれたMACアドレスによって確立されます。 IPアドレスがわかっているホストのMACアドレスを知るために、ホストはARPブロードキャストを送信し、代わりに、目的のホストはそのMACアドレスを送り返します。
IPv6には、ブロードキャストメカニズムはありません。 IPv6対応ホストがDHCPからIPアドレスを取得したり、手動で構成したりする必要はありませんが、独自のIPを自動構成できます。
ARPはICMPv6近隣探索プロトコルに置き換えられました。
近隣探索プロトコル
IPv6ネットワークのホストは、一意のリンクローカルアドレスを使用してそれ自体を自動構成できます。 ホストはIPv6アドレスを取得するとすぐに、多数のマルチキャストグループに参加します。 そのセグメントに関連するすべての通信は、これらのマルチキャストアドレスでのみ行われます。 ホストは、IPv6の一連の状態を通過します。
- Neighbor Solicitation ：すべてのIPv6を手動、DHCPサーバー、または自動構成のいずれかで構成した後、ホストはすべてのIPv6アドレスのFF02 :: 1/16マルチキャストアドレスにNeighbor Solicitationメッセージを送信します。他の1人が同じアドレスを占有します。
- * DAD（重複アドレス検出）*：ホストが近隣要請メッセージに関してセグメントから何もリッスンしない場合、ホストに重複アドレスが存在しないと想定します。
- ネイバーアドバタイズメント：アドレスをインターフェイスに割り当てて実行した後、ホストは再びネイバーアドバタイズメントメッセージを送信し、セグメント上の他のすべてのホストに、それらのIPv6アドレスをインターフェイスに割り当てたことを伝えます。
ホストがIPv6アドレスの構成を完了すると、次のことを行います。
- ルーター要請：ホストは、ルーター要請マルチキャストパケット（FF02 :: 2/16）をセグメントに送信して、このセグメント上のルーターの存在を認識します。 ホストがルーターをデフォルトゲートウェイとして構成するのに役立ちます。 デフォルトゲートウェイルーターがダウンした場合、ホストは新しいルーターに移行し、それをデフォルトゲートウェイにします。
- ルーターアドバタイズメント：ルーターはルーター要請メッセージを受信すると、ホストに応答し、そのリンク上でその存在をアドバタイズします。
- リダイレクト：これは、ルーターがルーター要請要求を受信するが、それがホストにとって最適なゲートウェイではないことを知っている場合があります。 この状況では、ルーターは、より良い「次ホップ」ルーターが利用可能であることをホストに伝えるリダイレクトメッセージを送り返します。 ネクストホップは、ホストが同じセグメントに属さないホスト宛てのデータを送信する場所です。
IPv6-サブネット化
IPv4では、アドレスはクラスで作成されました。 クラスフルIPv4アドレスは、ネットワークプレフィックスに使用されるビットとそのネットワーク上のホストに使用されるビットを明確に定義します。 IPv4でサブネット化するには、デフォルトのクラスフルネットマスクを使用して、ホストビットを借用してサブネットビットとして使用できるようにします。 これにより、複数のサブネットが作成されますが、サブネットごとのホストは少なくなります。 つまり、サブネットを作成するためにホストビットを借用すると、ホストアドレスに使用するビットが少なくなります。
IPv6アドレスは、サブネット化に使用されるビットを含むアドレスを表すために128ビットを使用します。 アドレスの後半（最下位64ビット）は常にホストにのみ使用されます。 したがって、ネットワークをサブネット化しても妥協はありません。
{空} [画像：IPv6サブネット]
16ビットのサブネットは、IPv4のクラスBネットワークに相当します。 これらのサブネットビットを使用すると、組織はさらに65千のサブネットを持つことができ、これははるかに十分な数です。
したがって、ルーティングプレフィックスは/64で、ホスト部分は64ビットです。 ホストビットを借用することにより、16ビットのサブネットIDを超えてネットワークをさらにサブネット化できます。ただし、自動構成には64ビットが必要なため、ホストアドレスには常に64ビットを使用することをお勧めします。
IPv6サブネット化は、IPv4の可変長サブネットマスキングと同じ概念で機能します。
/48プレフィックスを組織に割り当てると、最大/64サブネットプレフィックス（65535サブネットワーク、それぞれ2 ^ 64 ^ホストを持つ）を使用できるという利点が得られます。/64プレフィックスは、リンク上に2つのホスト（またはIPv6対応デバイス）のみが存在するポイントツーポイント接続に割り当てることができます。
IPv4からIPv6への移行
IPv6には下位互換性がないため、IPv4からIPv6への完全な移行は不可能な場合があります。 これにより、サイトがIPv6上にあるかそうでないかのいずれかの状況になります。 新しいものが後方互換性がある他の新しい技術の実装とは異なり、古いシステムは追加の変更なしで新しいバージョンで動作できます。
この欠点を克服するために、IPv4からIPv6へのゆっくりとしたスムーズな移行を保証するために使用できるいくつかの技術があります。
デュアルスタックルーター
ルーターは、関連するIPスキームのネットワークを指すインターフェース上に構成されたIPv4アドレスとIPv6アドレスの両方でインストールできます。
{空} [画像：デュアルスタックルーター]
上記の図では、IPv4アドレスとIPv6アドレスが設定されたサーバーは、デュアルスタックルーターの助けを借りて、IPv4ネットワークとIPv6ネットワークの両方のすべてのホストと通信できるようになりました。 デュアルスタックルーターは、両方のネットワークと通信できます。 ホストがそれぞれのIPバージョンを変更せずにサーバーにアクセスするための媒体を提供します。
トンネリング
さまざまなIPバージョンが中間パスまたは中継ネットワークに存在するシナリオでは、ユーザーのデータがサポートされていないIPバージョンを通過できるより良いソリューションをトンネリングが提供します。
{空} [画像：トンネリング]
上の図は、2つのリモートIPv4ネットワークがトンネルを介して通信する方法を示しています。ここでは、中継ネットワークはIPv6上にありました。 また、中継ネットワークがIPv6上にあり、通信する予定のリモートサイトがIPv4上にある場合も同様です。
NATプロトコル変換
これは、NAT-PT（ネットワークアドレス変換-プロトコル変換）対応デバイスによるIPv6への移行のもう1つの重要な方法です。 NAT-PTデバイスの助けを借りて、実際にIPv4パケットとIPv6パケットの間で起こり、その逆も起こります。 下の図を参照してください。
{空} [画像：NAT-プロトコル変換]
IPv4アドレスを持つホストは、IPv4アドレスを認識しないインターネット上のIPv6対応サーバーに要求を送信します。 このシナリオでは、NAT-PTデバイスは通信を支援できます。 IPv4ホストがIPv6サーバーに要求パケットを送信すると、NAT-PTデバイス/ルーターはIPv4パケットを削除し、IPv4ヘッダーを削除し、IPv6ヘッダーを追加してインターネット経由で渡します。 IPv6サーバーからの応答がIPv4ホストに届くと、ルーターはその逆を行います。
IPv6-モビリティ
ホストがリンクまたはネットワークに接続されると、ホストはIPアドレスを取得し、すべての通信はそのリンク上のそのIPアドレスを使用して行われます。 同じホストが物理的な場所を変更するとすぐに、つまり、別のエリア/サブネット/ネットワーク/リンクに移動し、それに応じてIPアドレスが変更され、古いIPアドレスを使用してホスト上で行われるすべての通信が停止します。
IPv6モビリティは、ホストが通信/接続とそのIPアドレスを失うことなく、さまざまなリンクをローミングするメカニズムを提供します。
このテクノロジーには複数のエンティティが関与しています。
- モバイルノード：IPv6モビリティが必要なデバイス。
- ホームリンク：このリンクはホームサブネットプレフィックスで構成され、モバイルIPv6デバイスがホームアドレスを取得する場所です。
- ホームアドレス：これは、モバイルノードがホームリンクから取得するアドレスです。 これは、モバイルノードの永続アドレスです。 モバイルノードが同じホームリンクに残っている場合、さまざまなエンティティ間の通信は通常どおり行われます。
- ホームエージェント：これは、モバイルノードのレジストラとして機能するルーターです。 ホームエージェントはホームリンクに接続され、すべてのモバイルノード、ホームアドレス、および現在のIPアドレスに関する情報を保持します。
- 外部リンク：モバイルノードのホームリンクではない他のリンク。
- 気付アドレス：モバイルノードが外部リンクに接続されると、その外部リンクのサブネットの新しいIPアドレスを取得します。 ホームエージェントは、ホームアドレスと気付アドレスの両方の情報を保持します。 複数の気付アドレスをモバイルノードに割り当てることができますが、どの場合でも、1つの気付アドレスのみがホームアドレスとバインドされます。
- コレスポンデントノード：モバイルノードと通信する予定のIPv6対応デバイス。
モビリティ運用
モバイルノードがホームリンクにとどまると、以下に示すように、すべての通信はホームアドレスで行われます。
{空} [画像：ホームノードに接続されたモバイルノード]
モバイルノードがホームリンクを離れて外部リンクに接続されると、IPv6のモビリティ機能が働きます。 外部リンクに接続すると、モバイルノードは外部リンクからIPv6アドレスを取得します。 このアドレスは気付アドレスと呼ばれます。 モバイルノードは、新しい気付アドレスを使用してバインディングをホームエージェントに送信します。 ホームエージェントは、モバイルノードのホームアドレスを気付アドレスにバインドし、両方の間にトンネルを確立します。
コレスポンデントノードがモバイルノード（ホームアドレス上）との接続を確立しようとするたびに、ホームエージェントはパケットをインターセプトし、既に確立されているトンネルを介してモバイルノードの気付アドレスに転送します。
{空} [画像：外部リンクに接続されたモバイルノード]
ルート最適化
コレスポンデントノードがホームアドレスのモバイルノードにパケットを送信して通信を開始すると、これらのパケットはホームエージェントによってモバイルノードにトンネリングされます。 ルート最適化モードでは、モバイルノードがコレスポンデントノードからパケットを受信すると、ホームエージェントに応答を転送しません。 むしろ、送信元アドレスとしてホームアドレスを使用して、パケットを通信先ノードに直接送信します。 このモードはオプションであり、デフォルトでは使用されません。
IPv6-ルーティング
IPv6の場合、ルーティングの概念は同じままですが、ほぼすべてのルーティングプロトコルがそれに応じて再定義されています。 先ほど、ホストがゲートウェイとどのように話すかについて説明しました。 ルーティングは、複数の利用可能なルートまたは宛先へのパスの中から最適なルートを選択して、ルーティング可能なデータを転送するプロセスです。 ルーターは、明示的に宛先ではないデータを転送するデバイスです。
ルーティングプロトコルには2つの形式があります。
- Distance Vector Routing Protocol ：距離ベクトルプロトコルを実行しているルーターは、接続されたルートをアドバタイズし、近隣から新しいルートを学習します。 宛先に到達するためのルーティングコストは、送信元と宛先の間のホップによって計算されます。 ルーターは一般に、「ルーティングによる噂」とも呼ばれる最適なパス選択を近隣に依存します。 RIPとBGPは、距離ベクトルプロトコルです。
- リンクステートルーティングプロトコル：このプロトコルは、リンクの状態を確認し、その近隣にアドバタイズします。 新しいリンクに関する情報は、ピアルータから学習されます。 すべてのルーティング情報が収束した後、リンクステートルーティングプロトコルは独自のアルゴリズムを使用して、使用可能なすべてのリンクへの最適なパスを計算します。 OSPFとIS-ISはリンク状態ルーティングプロトコルであり、どちらもダイクストラの最短パス優先アルゴリズムを使用します。
ルーティングプロトコルは、次の2つのカテゴリに分類できます。
- 内部ルーティングプロトコル：このカテゴリのプロトコルは、自律システムまたは組織内で使用され、境界内のすべてのルーターにルートを配布します。 例：RIP、OSPF。
- 外部ルーティングプロトコル：外部ルーティングプロトコルは、2つの異なる自律システムまたは組織間でルーティング情報を配布します。 例：BGP。
ルーティングプロトコル
- RIPng + RIPngは、Routing Information Protocol Next Generationの略です。 これはインテリアルーティングプロトコルであり、距離ベクトルプロトコルです。 RIPngは、IPv6をサポートするためにアップグレードされました。
- OSPFv3
- BGPv4 + BGPはBorder Gateway Protocolの略です。 これは、使用可能な唯一のオープン標準の外部ゲートウェイプロトコルです。 BGPは、ホップのルーターの数ではなく、計算メトリックとして自律システムを使用する距離ベクトルプロトコルです。 BGPv4は、IPv6ルーティングをサポートするためのBGPのアップグレードです。
IPv6をサポートするために変更されたプロトコル
- ICMPv6 ：インターネット制御メッセージプロトコルバージョン6は、IPv6要件に対応するためのICMPのアップグレードされた実装です。 このプロトコルは、診断機能、エラーおよび情報メッセージ、統計目的に使用されます。 ICMPv6の近隣探索プロトコルはARPを置き換え、リンク上の近隣とルーターを発見するのに役立ちます。
- DHCPv6 ：動的ホスト構成プロトコルバージョン6は、DHCPの実装です。 IPv6対応ホストは、自動設定が可能なため、IPアドレスを取得するためにDHCPv6サーバーを必要としません。 DNSはICMPv6近隣探索プロトコルを介して検出および構成できるため、DNSサーバーを見つけるためにDHCPv6も必要ありません。 それでも、DHCPv6サーバーを使用してこれらの情報を提供できます。
- DNS ：DNSの新しいバージョンはありませんが、IPv6アドレスの照会をサポートするための拡張機能が装備されています。 IPv6クエリメッセージに応答するために、新しいAAAA（quad-A）レコードが追加されました。 これで、DNSはクエリ形式を変更することなく、両方のIPバージョン（4と6）で応答できます。
IPv6-まとめ
1982年以来、IPv4はインターネットの議論の余地のないリーダーです。 IPv4のアドレススペースの枯渇により、IPv6は現在、Internet2と呼ばれるインターネットの制御を引き継いでいます。
IPv4は広く展開されており、IPv6への移行は容易ではありません。 これまでのところ、IPv6はIPv4のアドレス空間に1％未満しか侵入できませんでした。
2011年6月8日に、インターネットでIPv6アドレスを完全にテストすることを目的に、世界は「世界IPv6デー」を祝います。 2012年6月6日、インターネットコミュニティはIPv6を正式に開始しました。 この日、IPv6を提供していたすべてのISPは、パブリックドメインでIPv6を有効にし、それを有効にしておくことになりました。 すべてのデバイスメーカーも参加して、デバイスでデフォルトで有効なIPv6を提供しました。
これは、インターネットコミュニティがIPv6に移行するよう促すための一歩でした。
組織には、IPv4からIPv6に移行する多くの方法が提供されています。 また、完全に移行する前にIPv6をテストする組織は、IPv4とIPv6の両方を同時に実行できます。 異なるIPバージョンのネットワークが通信でき、ユーザーデータをトンネルして反対側に移動できます。
IPv6の未来
IPv6対応のインターネットバージョン2は、今日のIPv4対応のインターネットを置き換えます。 IPv4でインターネットが開始されたとき、米国などの先進国 また、ヨーロッパでは、将来のニーズを念頭に置いて、それぞれの国でインターネットを展開するためにIPv4のより大きなスペースを取りました。 しかし、インターネットは世界中で爆発し、世界中のすべての国に接続して接続し、IPv4アドレス空間の要件を増大させました。 その結果、この日まで米国 また、ヨーロッパには多くのIPv4アドレススペースが残っており、インドや中国などの国では、IPv6の展開によってIPスペース要件に対処する必要があります。
IPv6展開のほとんどは、米国とヨーロッパ以外で行われています。 インドと中国は、スペース全体をIPv6に変更するために前進しています。 中国は、China Next Generation Internetという5年間の展開計画を発表しました。
2012年6月6日以降、主要なISPはすべてIPv6に移行しましたが、残りのISPはまだ動いています。
IPv6は十分なアドレス空間を提供し、今日のインターネットサービスを拡大するように設計されています。 機能が豊富なIPv6対応のインターネットバージョン2は、予想以上に配信される可能性があります。
