Ipv4 vs ipv6 - ما هو وماذا يستخدم في الشبكات

لن يكون الإنترنت وعالم الشبكات كما نعرفه ، ولن يكونا موجودين حتى لو لم يكنا لمعالجة IPv4. بروتوكول ذو أهمية قصوى في الاتصالات بين الأجهزة من خلال الشبكة ، ماديًا ولاسلكيًا. اليوم سنرى كل ما يتعلق بالملكية الفكرية وسنقوم بتحليل الاختلافات بين IPv4 و IPv6 موضحة خصائصه الرئيسية.

فهرس المحتويات

IPv4 ونموذج OSI (الاتصال المتبادل بين الأنظمة المفتوحة)

سيتعين علينا أن نبدأ بالعنوان الأساسي ، وهو تحديد وفهم ما هو عنوان IP ، سواء كان IPv4 أو IPv6.

نموذج OSI هو معيار الشبكات

ولهذا يجب علينا أن نشير بسرعة إلى نموذج OSI (Open System Interconection). إنه نموذج مرجعي وليس بنية شبكة ، لبروتوكولات الشبكة المختلفة التي تتدخل في الاتصالات من خلال أجهزة الكمبيوتر. يقسم النموذج أنظمة الاتصالات إلى 7 مستويات للتمييز بين المراحل المختلفة لانتقال البيانات من نقطة إلى أخرى وكذلك البروتوكولات المشاركة في كل منها.

ما هو نموذج OSI: شرح كامل

نحن نعلم بالفعل أن هناك نموذجًا يصنف بروتوكولات الشبكة ، إذا جاز التعبير ، IPv4 و IPv6 بالتحديد هما من بروتوكولات الشبكة هذه. في هذه الحالة ، تعمل في أحد أدنى مستويات النموذج ، طبقة الشبكة أو الطبقة 3. هذه الطبقة مسؤولة عن توجيه الحزم بين شبكتين متصلتين. سيتيح البيانات من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال من خلال التبديل والتوجيه الضروريين من نقطة إلى أخرى.

يوجد أسفلها طبقة ارتباط البيانات (الطبقة 2) التي تعمل فيها المفاتيح ، وفوقها توجد طبقة 4 أو طبقة النقل التي يتدخل فيها بروتوكول TCP الذي ينقل الحزم عبر مخططات البيانات.

ما هو عنوان IP

نتحدث عن عنوان IP كمجموعة عددية عشرية أو سداسية عشرية (سنرى) يحدد منطقياً ووفقًا للتسلسل الهرمي واجهة شبكة. يجب تعيين عنوان IP أو معرّف مؤقت لكل جهاز متصل بشبكة ما ، مثل DNI الخاص بنا أثناء وجودنا في هذا العالم أو رقم هاتف أثناء التعاقد مع خدمة هاتف. بفضل IP ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر المختلفة التواصل مع بعضها البعض ، مما يجعل الحزم تنتقل عبر الشبكة حتى تجد المستلم.

يمكن أن يكون عنوان IP ثابتًا (IP ثابت ) أو ديناميكيًا (DHCP أو بروتوكول التكوين الديناميكي للمضيف) ، يتم تعيينه دائمًا بواسطة خادم أو جهاز توجيه يعمل في طبقة الشبكة. عندما نتحدث عن IP ثابت ، فهذا يعني أن المضيف سيكون لديه دائمًا نفس عنوان IP ، حتى إذا تم إيقاف تشغيله وتشغيله مرة أخرى. بينما في DHCP يتم تعيين IP ديناميكيًا إلى المضيف عند تشغيله ، بالطبع ، عادةً ما يتم إعطاء عُقد الشبكة نفس عنوان IP دائمًا بعد ربط المرة الأولى بجهاز التوجيه.

في بنية الشبكة ، يجب أن نفرق بين الشبكة العامة ، التي ستكون الإنترنت ، والشبكة الخاصة ، والشبكة التي تقف وراء جهاز التوجيه الخاص بنا حيث توجد أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية إذا اتصلنا بشبكة Wi-Fi. في الحالة الأولى ، نحن نتحدث عن عنوان IP خارجي ، والذي سيكون العنوان الذي يتم تعيينه للموجه للاتصال بالإنترنت ، وهو ديناميكي يوفره دائمًا مزود خدمة الإنترنت لدينا. في الثانية نتحدث عن IP الداخلي ، إلى العنوان الذي يعطيه الموجه لأجهزة الكمبيوتر الموجودة على شبكتنا ، والتي تكون دائمًا من النوع 192.168.xx

يجب ألا نخلط بين IP وعنوان MAC ، وهو عنوان آخر هذه المرة ثابت وفريد ​​من نوعه يحدد كل جهاز كمبيوتر على الشبكة. يتم تعيين هذا المصنع ، مثل IMEI للهاتف ، على الرغم من أنه من الممكن تعديله يحدد المضيف في طبقة النقل في نموذج OSI. في الواقع التبديل أو جهاز التوجيه هو أنه يربط MAC مع IP. إن MAC هو رمز من 48 بت يتم التعبير عنه بترميز سداسي عشري في 6 كتل من حرفين.

بروتوكول IP

عنوان IP هو المعرف الذي ينتمي إلى بروتوكول IP (بروتوكول الإنترنت) ، وهو نظام العنونة IPv4 و IPv6 كإصدار أحدث ومعدة للمستقبل. هو بروتوكول يعمل في طبقة الشبكة وليس موجهًا للاتصال ، وهذا يعني أن الاتصال بين طرفي الشبكة وتبادل البيانات يمكن أن يتم دون موافقة مسبقة. بمعنى آخر ، يرسل جهاز الاستقبال البيانات دون معرفة ما إذا كان جهاز الاستقبال متاحًا ، لذلك سيصل إلى جهاز الاستقبال عند تشغيله وتوصيله.

قام IPv4 و IPv6 بتحويل حزم البيانات من خلال الشبكات المادية التي تعمل وفقًا لنموذج OSI. يتم ذلك بفضل التوجيه ، وهي تقنية تسمح للحزمة بالعثور على المسار الأسرع إلى الوجهة ، ولكن بدون ضمانات بأنها ستصل ، بالطبع ، يتم تقديم هذا الضمان بواسطة طبقة نقل البيانات مع TCP أو UDP أو بروتوكول آخر.

تنقسم البيانات التي يعالجها بروتوكول IP إلى حزم تسمى مخططات البيانات ، والتي لا تحتوي على أي نوع من الحماية أو التحكم في الأخطاء للإرسال. ما إذا كان سيتم إرسال مخطط بيانات فقط مع عنوان IP قد يصل أو لا يصل ، أو مكسور أو كامل ، وبترتيب عشوائي. يحمل فقط معلومات حول عنوان IP المصدر والوجهة مع البيانات. بالطبع لا يبدو هذا موثوقًا جدًا ، لذلك في طبقة النقل يتم أخذ مخطط البيانات هذا ولفه في مقطع TCP أو UDP يضيف معالجة الأخطاء والمزيد من المعلومات.

IPv4

الآن دعونا نركز على بروتوكول IPv4 ، الذي كان يعمل في الشبكات منذ عام 1983 عندما تم إنشاء أول شبكة تبادل حزم ARPANET ، والتي تم تعريفها بواسطة معيار RFC 791. وكما يقول اسمها هو بروتوكول IP في الإصدار 4 ، ولكن ليس لدينا إصدارات سابقة تم تنفيذها وهذا كان الأول.

يستخدم IPv4 عنوان 32 بت (32 عنوانًا وأصفارًا في ثنائي) مرتبة في 4 ثمانيات (أرقام 8 بت) مفصولة بنقاط بترميز عشري. ترجمة هذا إلى ممارسة سيكون رقمًا بحيث:

192.168.0.102

بهذه الطريقة يمكننا الحصول على عناوين تتراوح من 0.0.0.0 إلى 255.255.255.255. إذا ترجمنا عنوان IP السابق إلى رمزه الثنائي ، فسيكون لدينا:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

بعبارة أخرى ، 32 بت ، لذا مع IPv4 سنتمكن من معالجة إجمالي:

2 ³² = 4 294 967296 مضيف

قد يبدو الأمر كثيرًا ، ولكن في الوقت الحاضر يتم استنفاد عناوين IPv4 عمليًا ، نظرًا لأن 4 مليار جهاز كمبيوتر هو رقم طبيعي إلى حد ما اليوم. في الواقع ، بدأوا بالفعل في عام 2011 في ندرة ، عندما استخدم الجسم المسؤول عن إعطاء عناوين IP في الصين الحزمة الأخيرة ، لذلك ظهر بروتوكول IPv6 للإنقاذ . لقد استخدمنا هذا العنوان لما يقرب من 40 عامًا ، لذا فإن هذا العمر ليس سيئًا.

يجب أن نضع في اعتبارنا أن عناوين IP الداخلية ستكون دائمًا هي نفسها في شبكات LAN ، ولن تتأثر بعناوين IP الخارجية. هذا يعني أنه في شبكة داخلية يمكن أن يكون لدينا مضيف له 192.168.0.2 ، وسيتم استخدامه أيضًا من قبل مضيفين آخرين على شبكة داخلية أخرى ، مع القدرة على النسخ المتكرر عدة مرات كما نريد. ولكن يمكن رؤية عناوين IP الخارجية عبر شبكة الإنترنت ، ولا يمكن تكرارها على أي حال.

رأس IPv4

لذلك ، من الملائم مراجعة بنية رأس IPv4 ، التي يبلغ الحد الأدنى لحجمها 20 بايت وحد أقصى 40 بايت.

سنشرح بسرعة كل قسم ، لأن البعض سيكون لاحقًا قابلاً للتوسيع إلى IPv6

• الإصدار (4 بتات): يحدد إصدار البروتوكول ، وهو 0100 للإصدار 4 و 0110 للإصدار 6. IHL (4 بتات): هو حجم الرأس ، والذي يمكن أن يتراوح من 20 بايت إلى 60 بايت أو ما هو نفسه من 160 بت إلى 480 بت. وقت الخدمة (8 بت): معرّف في حال كانت الحزمة خاصة ، على سبيل المثال أكثر أهمية بالنظر إلى إلحاح التسليم. الطول الإجمالي (16 بت): يعكس الحجم الإجمالي لمخطط البيانات أو الجزء بالثمانيات. المعرف (16 بت): يتم استخدامه إذا تم تجزئة مخطط البيانات بحيث يمكنه لاحقًا ربط الأعلام (3 بت) وإزاحة أو موضع الجزء (13 بت): سيكون البت الأول 0 ، البت الثاني (0 = قابل للقسمة ، 1 غير قابل للقسمة) ، البت الثالث (0 = الجزء الأخير ، 1 = جزء متوسط) TTL (8 بت): عمر حزمة IPv4. إنه يعكس عدد القفزات في أجهزة التوجيه التي يمكن أن يستغرقها ، وهو 64 أو 128. عند نفاد الحزمة يتم إزالتها. البروتوكول: يشير إلى البروتوكول الذي يجب أن يتم تسليم مخطط البيانات إليه في طبقات أعلى ، على سبيل المثال TCP ، UDP ، ICMP ، إلخ. المجموع الاختباري: للتحكم في سلامة الحزمة ، وإعادة حساب كل مرة تتغير فيها أي قيمة سابقة.

IPv6 والاختلافات مع IPv4

على الرغم من أن شرح أحد هذه البروتوكولات بشكل كامل هو عالم ، إلا أنه لا يمكننا القيام بذلك إلى الأبد ، لذلك سنواصل الآن مع الإصدار 6 من بروتوكول الإنترنت أو بروتوكول الإنترنت. وأين هو الإصدار 5؟ حسنًا ، لم يكن الأمر تجريبيًا في أي مكان ، لذا فلنرَ ما هو وما هي الاختلافات مع IPv4.

بالتأكيد ، جميعنا قد رأينا عنوان IP من العناوين السابقة ، ولكن بالتأكيد واحدة من هذه المرات القليلة القليلة ، أو لم نلاحظها حتى. تم تنفيذ IPv6 في عام 2016 مع تعريف معيار RFC 2460 ، وهو يهدف أساسًا إلى استبدال IPv4 عند الضرورة. ولد هذا المعيار بسبب الحاجة إلى منح الآسيويين المزيد من عناوين IP. تم حجز عناوين IP إذا جاز التعبير ، وتم حجز الحزمة الأخيرة في عام 2011 كما نوقش أعلاه. هذا لا يعني أنها كلها مستخدمة بالفعل ، لأن الشركات تستخدمها عند إضافة المزيد من العقد إلى الشبكة.

تم تصميم IPv6 أيضًا لتوفير IP ثابت لجميع أنواع الأجهزة. ولكن كم عدد عناوين IP التي يمكننا تقديمها باستخدام هذا الإصدار الجديد؟ حسنًا ، سيكون هناك عدد قليل ، لأن هذا العنوان يستخدم 128 بت مع ميكانيكي مشابه لما سبق. لكن هذه المرة يتم ذلك باستخدام تدوين سداسي عشري بحيث يشغل مساحة أقل ، حيث أن تقديم 128 بت في الثماني يؤدي إلى عنوان طويل للغاية. لذلك في هذه الحالة تتكون من 8 أقسام ، كل منها 16 بت.

تحويل هذا مرة أخرى إلى التدريب سيكون رقمًا أبجديًا رقميًا سيبدو كما يلي:

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

بهذه الطريقة يمكن أن يكون لدينا عناوين تتراوح من 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 إلى ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. هذه المرة لن نقوم بترجمة هذا العنوان إلى رمز ثنائي فقط لتجنب الاكتئاب ، ولكن سيكون به 128 أصفارًا وأخرى. عندما نرى أيًا من هذه العناوين على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا أو أي مضيف آخر ، فمن الممكن أن يتم تمثيله بمجموعات أقل ، وهو أنه إذا كان لدينا مجموعات بها أصفار فقط ، فيمكن حذفها طالما أنها على اليمين.

الآن مع IPv6 وهذه الـ 128 بت سنتمكن من معالجة إجمالي:

2 ¹²⁸ = 340،282،366،920،938،463،463،374،607،431،768،211،456 مضيفين

وبهذه الطريقة ، سيكون الصينيون قادرين على تثبيت جميع الخوادم التي يريدونها دون أي قيود ، لأن قدرتهم هائلة حقًا. على الرغم من أنها لا تعمل حاليًا بمفردها ، إلا أن أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا لديها بالفعل عنوان IPv6 على بطاقة الشبكة الخاصة بهم.

رأس IPv6 مقابل رأس IPv4 وأخبار أخرى

الشيء المهم لتنفيذ عنونة جديدة هو جعلها متوافقة إلى الوراء مع البروتوكولات السابقة وتعمل في طبقات أخرى. يمكن استخدام IPv6 مع البروتوكولات الأخرى للتطبيق وطبقات النقل مع تعديل بسيط للرؤوس ، باستثناء FTP أو NTP لأنها تدمج عناوين طبقة الشبكة.

تمت أيضًا دراسة طريقة تبسيط رأس البروتوكول ، مما يجعله أبسط من IPv4 وطول ثابت ، مما يساعد بشكل كبير على سرعة معالجته وتحديد مخطط البيانات. هذا يعني أنه يجب علينا إرسال المعلومات باستخدام IPv4 أو IPv6 ولكن ليس مع كلاهما مختلط. دعونا نرى هذا العنوان:

الآن تم تبسيط الرأس على الرغم من أنه ضعف طول IPv4 إذا لم نقم بإضافة خيارات في شكل رؤوس تمديد.

• الإصدار (4 بت) فئة حركة المرور (8 بت): هو نفس تسمية تدفق التحكم في أولوية الحزمة (20 بت): يدير طول بيانات جودة الخدمة (16 بت): من الواضح أنه يقيس مساحة البيانات 64 كيلوبايت كحجم قياسي ومحددة بواسطة jumboframes الرأس التالي (8 بت): يتوافق مع الحد الأقصى لقسم بروتوكول IPv4 (8 بت): يستبدل رؤوس تمديد TTL : يضيفون خيارات إضافية للتجزئة ، للتشفير ، إلخ. هناك 8 أنواع من رؤوس التمديد في IPv6

من بين المستجدات المدرجة في هذا البروتوكول ، من الممكن تسليط الضوء على قدرة معالجة أكبر حتى في الشبكات الفرعية أو الشبكات الداخلية وفي شكل أكثر بساطة. الآن يمكننا الحصول على ما يصل إلى 2 ⁶⁴ مضيفًا في شبكة فرعية فقط عن طريق تغيير بعض معرفات العقدة.

يضاف إلى ذلك إمكانية أن كل عقدة يمكن تكوينها ذاتيًا عند تضمينها في الدقة IPv6. في هذه الحالة ، لن يتم طلب IP من جهاز التوجيه ، ولكن طلبًا يطلب معلمات التكوين بواسطة ND ، وهذا ما يسمى التكوين التلقائي لعنوان الدولة (SLAAC). على الرغم من أنه يمكنك أيضًا استخدام DHCPv6 إذا لم يكن من الممكن القيام بذلك.

IPsec في هذه الحالة ليس اختياريًا ، ولكنه إلزامي ويتم تنفيذه مباشرة في IPv6 لأجهزة التوجيه التي تعمل بالفعل مع هذا البروتوكول. إلى هذا ، نضيف دعمًا لـ Jumbograms ، أي أن مخططات بيانات Jumbo أكبر بكثير من تلك الموجودة في IPv4 التي كانت بحد أقصى 64 كيلوبايت ، ويمكنها الآن أن تصل إلى 4 جيجابايت.

باختصار هنا نترك لك الجدولين لملاحظة الفرق بين كل من عناوين IPv4 مقابل عناوين IPv6.

• الأزرق: الحقول المشتركة في كلا الرأسين الأحمر: الحقول التي تمت إزالتها الأخضر: الحقول التي تمت إعادة تسميتها باللون الأصفر: الحقول الجديدة

كيف تعرف عنوان IP الخاص بنا والعام وعنوان IPv6

قبل الانتهاء ، نعلم أنفسنا كيفية معرفة عناوين IP لدينا ، ومعداتنا وعنوان جهاز التوجيه الخاص بنا.

لمعرفة عنوان IPv4 و IPv6 المحلي في Windows 10 ، هناك عدة طرق ، ولكن أسرع طريقة هي مع موجه الأوامر. لذا نفتح Start ، ونكتب CMD ونضغط على Enter. هناك سنكتب

ipconfig

وسوف نتلقى النتيجة.

ولمعرفة عنوان IP العام ، سيتعين علينا اللجوء إلى متصفحنا أو جهاز التوجيه الخاص بنا. يمكننا القيام به على الصفحة:

Whats-my-ip

وأخيرًا ، يمكننا التحقق مما إذا كان لدينا عنوان IPv6 عام بالطريقة التالية:

اختبار IPv6

نتركك مع بعض البرامج التعليمية للشبكة ذات الصلة بالموضوع

هل تعلم أن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتوي على IPv6 ، هل تعلم أنه موجود؟ إذا كان لديك أي أسئلة أو ترغب في الإشارة إلى شيء ما ، فسيسعدنا مساعدتك في التعليقات.