IPv6 とは

IPv6、またはインターネットプロトコルバージョン 6 は、現在のインターネットのほとんどで使用されているネットワークプロトコルである IPv4 に続くものです。1998 年に最初に提案された IPv6 は、2000 年代初頭から開発者によって使用されてきました。しかし、それが実際のインターネット標準として IETF ( Internet Engineering Task Force ) によって批准されたのは 2017 年のことでした。

論理的には、IPv4 と IPv6 の間に IPv5 がありました。ただし、バージョン 5 では適応が標準と見なされることはありませんでした。これは、ビデオのストリーミングを支援するために特別に開発されたもので、ストリームプロトコルまたは ST として知られています。ただし、IPv4 と同様に、使用可能なアドレスが非常に限られているという問題がありました。IPv4 と IPv5 は 32 ビットのアドレッシングを使用します。一方、IPv6 はアップグレードされ、代わりに 128 ビットアドレスを使用するようになりました。これは、他の問題の中でも特に、プロトコルの実装に関する限り、IPv5 が本質的にスキップされることにつながりました。

なぜIPv6なのか?

IPv4 が被った主な制限の 1 つは、可能なアドレスの数が限られていることでした。この問題を包括的に解決するために、IPv6 では、IPv4 の 32 ビットアドレッシングスキームとは異なり、128 ビットアドレッシングスキームを使用します。IPv6 プロトコルのアドレスの制限は 2128 です。または、IPv4 の 232 と比較して、SI 表記を好む場合は 3.4×1038 です。IPv4 には「ちょうど」43 億の可能なアドレス、正確には 4,294,967,296 がありますが、IPv6 は 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 の可能なアドレスを提供します。それは340兆兆兆です。これにより、限られたアドレスの問題はほぼ解消されます。

それに加えて、IPv6 は追加の改善点も提供します。IPv4 では、これはオプション機能でしたが、基本仕様としてマルチキャストが許可されます。マルチキャストを使用すると、さまざまな操作を行うのではなく、一度に複数の宛先にデータパケットを送信できます。

その他の改善点には、より広範なデータパケットの処理、簡素化された処理および構成オプションが含まれます。IPv6 に付属する多くの基本機能は、いずれ追加実装する必要がありました。これは、比較的簡単に修正できる問題に対して、いくつかの複雑な解決策をもたらしました。とはいえ、IPv6 は「より優れた」バージョンであるという単純なものではありません。また、IPv4 に欠けていた新しい一連の問題ももたらします。

課題と実装

利用可能なアドレスやその他のいくつかの点に関して、IPv4 プロトコルは絶え間なく改善されていますが、IPv6 をすぐに実装できない問題があります。主な障害は、2 つのプロトコルが相互運用できないため、相互に直接通信できないことです。デュアルスタックと呼ばれる構成で、両方を同時に使用してコンピューターを実行することができます。デュアルスタックデバイスが標準になりました。ただし、ISP によって積極的にサポートされていない場合、IPv6 は使用されない可能性があります。

長年の課題は、ISP ルーターやインターネットバックボーンアーキテクチャなどのミドルボックスで IPv6 がサポートされていないことでした。エンドユーザーのデバイスとサーバーは比較的定期的にアップグレードされ、かなり早い段階で IPv6 をサポートしていましたが、多くのミドルボックスは IPv6 をサポートしておらず、基本的にそれを使用しようとしても失敗していました。現在、ほとんどの ISP は IPv6 を積極的にサポートしており、顧客の大半が IPv6 を使用している ISP もあります。

考慮すべきもう 1 つの点は、過去の設計ミスを繰り返す可能性です。IPv6 は広大なアドレス空間を提供しますが、その実装計画は IPv4 の本来の用途に非常に似ています。限られた IPv4 アドレス空間の効率的な使用を最適化する最新の CIDR 設計ではありません。領域を効率的に使用する代わりに、264 のサブネットが存在し、それぞれに 264 の可能なアドレスがあります。

この設計アーキテクチャは、264 が可能な IPv4 アドレスの 40 億倍のネットワークであることに気付くまで、アドレス空間の消費を避けるために IPv4 の設計変更を繰り返す運命にあるように見えるかもしれません。それぞれには、可能な IPv4 アドレスの 40 億倍の可能なアドレスがあります。この設計上の決定は、アドレス割り当てとルート集約を簡素化するために行われました。

「ファイアウォール」の死

NAT は、長い間 IPv4 アドレスの枯渇を食い止めるのに役立った重要な機能の 1 つです。NAT を使用すると、ルーターは多くの内部 IP アドレスを 1 つのパブリック IP アドレスに変換できるため、ネットワークに必要なアドレスの数を減らすことができます。これには、本質的にファイアウォールとして機能するという追加の利点がありました。予期しない着信通信が内部ホストに変換できず、ドロップされたためです。

IPv6 には膨大な量のアドレスがあるため、アドレス空間を積極的に節約する必要はなくなりました。そのため、設計意図は、アドレスを変換する 1 つまたは複数の NAT システムを使用するのではなく、両方のデバイスが直接通信するエンドツーエンドの概念に戻ることです。これは、すべてのデバイスがパブリック IPv6 アドレスを持ち、NAT の使用は通常意図されていないことを意味します。

これにより、NAT が提供するファイアウォール効果の保護が無効になります。一部のネットワークは、ファイアウォール機能に依存している可能性があります。これは、実際のファイアウォールが実装されていない場合、ハッカーによって制御される可能性のあるインターネット上の外部デバイスが、内部デバイスのパブリック IP アドレスに直接接続しようとする可能性があることを意味します。

結論

IPv6 は、長年にわたるインターネットの IPv4 アドレッシングスキームの後継です。IPv4 は、その限られたアドレス空間が危険にさらされ、現在使い果たされているため、交換が必要でした。IPv6 は広大なアドレス空間を提供するため、アドレス空間の枯渇が長期間問題になることはありません。

IPv6 のロールアウトは長い間行われてきましたが、IPv4 との相互運用性の欠如や、長年にわたって多くの中間ネットワークデバイスで IPv6 がサポートされていなかったことは、助けにはなりませんでした。それにもかかわらず、IPv6 を使用するトラフィックの割合は依然として IPv4 トラフィックを大幅に下回っていますが、サポートは現在ほぼ普遍的です。