IPバージョン4（IPv4）は4.29 x 109個の固有のネットワークアドレスを生成しますが、これは数量が足りず、その結果インターネットのスペースが不足しています。 IPバージョン6（IPv6）は3.4 x 1038のアドレスを生成し、現在の問題に対するスケーラブルで柔軟なソリューションです。
まず最初に、インターネットプロトコルとは何かを理解しましょう。 インターネット上を移動する情報の単位としてIPデータグラムを定義するTCP / IP標準プロトコル。 これは信頼性が低く、コネクションレスのデータグラムプロトコル、つまりベストエフォート型の配信サービスです。 インターネットは物理ネットワークを抽象化したもので、パケットの受け入れや配信などの同じ機能を提供します。
IPは3つの主要なものを提供します
- 全データの正確なフォーマットの指定
- ルーティング機能を実行し、データを送信するためのパスを選択します。
- それは信頼できないパケット配送の考えを支持する規則の集まりを含みます。
比較表
| 比較の基礎 | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| アドレス設定 | 手動およびDHCP設定をサポートします。 | 自動設定と番号の付け直しをサポート |
| エンドツーエンドの接続整合性 | 達成できない | 達成可能 |
| アドレス空間 | それは4.29 x 10 9アドレスを生成できます。 | それはかなり多数のアドレス、すなわち3.4 x 10 38を生成することができます。 |
| セキュリティ機能 | セキュリティはアプリケーションに依存 | IPSECはIPv6プロトコルに組み込まれています |
| アドレス長 | 32ビット（4バイト） | 128ビット（16バイト） |
| アドレス表現 | 10進数で | 16進数で |
| によって実行されるフラグメンテーション | 送信側ルーターと転送ルーター | 送信者のみ |
| パケットフロー識別 | 利用不可 | 利用可能で、ヘッダのフローラベルフィールドを使用 |
| チェックサムフィールド | 利用可能 | 利用不可 |
| メッセージ送信方式 | 放送 | マルチキャストとエニーキャスティング |
| 暗号化と認証 | 提供されていない | 提供された |
IPv4の定義
IPv4アドレスは32ビットの2進数で、4桁の10進数で表示できます。 IPv4アドレス空間は約43億のアドレスを提供します。 43億のアドレスのうち、37億のアドレスしか割り当てることができません。 他のアドレスは、マルチキャスト、プライベートアドレス空間、ループバックテスト、および調査などの特定の目的のために保存されています。
IPバージョン4（IPv4）は、1台のコンピュータからすべてのコンピュータにパケットを転送するためにブロードキャストを使用します。 これはおそらく時々問題を引き起こします。
IPv4のドット付き10進表記
128.11.3.31
パケットフォーマット
IPv4データグラムは、ヘッダー（20バイト）とデータ（ヘッダーと共に最大65, 536）で構成される可変長パケットです。 ヘッダーには、ルーティングと配信に不可欠な情報が含まれています。
ベースヘッダ
バージョン： IPのバージョン番号を定義します。つまり、この場合は4で、バイナリ値は0100です。
ヘッダ長（HLEN）：ヘッダの長さを4バイトの倍数で表したものです。
サービスタイプ：データグラムの処理方法を決定し、スループットのレベル、信頼性、遅延などの個々のビットを含みます。
全長： IPデータグラムの全長を意味します。
識別：このフィールドはフラグメンテーションに使用されます。 データグラムは、ネットワークフレームサイズに合わせて異なるネットワークを通過するときに分割されます。 そのとき各断片はこの分野の一連番号で決定されます。
Flags： flagsフィールドのビットは断片化を処理し、最初、中間、最後の断片などを識別します。
IPv4データグラム
断片化オフセット：元のデータグラム内のデータのオフセットを表すポインタです。
存続時間：データグラムが拒否されるまでに通過できるホップ数を定義します。 簡単に言うと、データグラムがインターネット上に残る期間を指定します。
プロトコル：プロトコルフィールドは、どの上位層プロトコルデータがデータグラムにカプセル化されるかを特定する（ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＣＭＰなど）。
ヘッダーチェックサム：これは16ビットのフィールドで、ヘッダー値の整合性を確認します。残りのパケットは確認しません。
送信元アドレス：データグラムの送信元を識別する4バイトのインターネットアドレスです。
宛先アドレス：これは最終宛先を識別する4バイトのフィールドです。
オプション：これはIPデータグラムにより多くの機能を提供します。 さらに、コントロールルーティング、タイミング、管理、アライメントなどのフィールドを運ぶことができます。
IPv4は、5つのカテゴリ（A、B、C、D、およびE）に分類される2レベルのアドレス構造（ネットIDとホストID）です。
IPv6の定義
IPv6アドレスは128ビットの2進値で、32桁の16進数として表示できます。 コロンは、16ビットの16進数フィールドのシーケンスでエントリを分離します。 それは3.4 x 1038のIPアドレスを提供します。 このバージョンのIPアドレス指定は、IPを使い果たし、将来のインターネットの成長要件に十分なアドレスを提供するというニーズを満たすように設計されています。
IPv4では、アドレス空間の使用が不十分な2レベルのアドレス構造を使用しています。 それが、IPv4の欠陥を克服するためにIPv6を提案する理由でした。 IPアドレスのフォーマットと長さがパケットフォーマットとともに変更され、プロトコルも変更されました。
IPv6の16進コロン表記
FDEC：BA98：7654：3210：ADBF：BBFF：2922：FFFF
IPv6パケットフォーマット
各パケットは、ペイロードが後に続く必須ベースヘッダーで構成されています。 ペイロードは、２つの部分、すなわちオプションの拡張ヘッダと上位層からのデータとを含む。 ベースヘッダは40バイトを消費します。逆に、最上位レイヤからの拡張ヘッダとデータは、通常65, 535バイトまでの情報を保持します。
ベースヘッダー
バージョン：この４ビットフィールドはＩＰのバージョン、すなわちこの場合は６を指定する。
優先順位：トラフィックの輻輳に関するパケットの優先順位を定義します。
フローラベル：このプロトコルを設計する理由は、特定のデータフローを特別に制御することで容易になるためです。
ペイロード長：ベースヘッダを除くIPデータグラムの全長を定義します。
次のヘッダ：データグラムのベースヘッダに続くヘッダを記述する8ビットのフィールドです。 次のヘッダーは、IPが使用するオプションの拡張ヘッダーの1つ、またはUDPやTCPなどの上位層プロトコルのヘッダーです。
ホップ制限：この8ビットのホップ制限フィールドは、IPv4のTTLフィールドと同じ機能を支援します。
送信元アドレス：データグラムの送信元を識別する16バイトのインターネットアドレスです。
宛先アドレス：これは一般にデータグラムの最終宛先を記述する16バイトのインターネットアドレスです。
IPv4とIPv6の主な違い
IPv4とIPv6の実質的な違いを見てみましょう。
- IPv4は32ビットアドレス長、IPv6は128ビットアドレス長です。
- IPv4アドレスは10進数で2進数を表します。 一方、IPv6アドレスは16進数で2進数を表します。
- IPv6ではエンドツーエンドのフラグメンテーションが使用されますが、IPv4では大きすぎるデータグラムをフラグメント化するために中間ルーターが必要です。
- IPv4のヘッダー長は20バイトです。 これに対して、IPv6のヘッダ長は40バイトです。
- IPv4は、エラーチェックを処理するためにヘッダーフォーマットのチェックサムフィールドを使用します。 それどころか、IPv6はヘッダーチェックサムフィールドを削除します。
- IPv4では、ベースヘッダーにヘッダー長のフィールドは含まれておらず、16ビットのペイロード長フィールドがIPv6ヘッダーのフィールドに置き換わります。
- IPv4のオプションフィールドは、IPv6の拡張ヘッダーとして採用されています。
- IPv4の存続時間フィールドは、IPv6のホップ制限と呼ばれます。
- このバージョンではヘッダーの長さが固定されているため、IPv4に存在するヘッダー長フィールドはIPv6では削除されています。
- IPv4はブロードキャストを使用して宛先コンピュータにパケットを送信しますが、IPv6はマルチキャストとエニーキャスティングを使用します。
- IPv6は認証と暗号化を提供しますが、IPv4はそれを提供しません。
結論
IPv6は、現在のプロトコルであるIPv4のコア概念の多くを保持していますが、詳細はほとんど変わりません。 IPv4はトランスポートおよび通信手段として考案されましたが、アドレスの数が枯渇することになり、それがIPv6の開発の理由でした。 IPv6は、ネットワークの分野でスケーラビリティ、柔軟性、およびシームレスな可能性を提供します。
