Ipv4 vs ipv6: cos'è e a cosa serve nelle reti

Internet e il mondo delle reti non sarebbero come lo conosciamo e non esisterebbero nemmeno se non fosse per l' indirizzamento IPv4. Un protocollo della massima importanza nelle connessioni tra dispositivi attraverso la rete, sia fisicamente che wireless. Oggi vedremo tutto ciò che ha a che fare con l'IP e analizzeremo le differenze tra IPv4 e IPv6 spiegandone le caratteristiche principali.

Indice dei contenuti

IPv4 e il modello OSI

Dovremo iniziare con quello di base, che è definire e comprendere cos'è un indirizzo IP, che sia IPv4 o IPv6.

Modello OSI lo standard di rete

E per questo dobbiamo fare un rapido riferimento al modello OSI (Open System Interconection). È un modello di riferimento e non un'architettura di rete, per i diversi protocolli di rete che intervengono nelle comunicazioni attraverso apparecchiature informatiche. Il modello divide i sistemi di telecomunicazione in 7 livelli per differenziare le diverse fasi del trasferimento dei dati da un punto all'altro, nonché i protocolli coinvolti in ciascuno di essi.

Cos'è il modello OSI: spiegazione completa

Sappiamo già che esiste un modello che classifica, per così dire, i protocolli di rete, e precisamente IPv4 e IPv6 sono due di questi protocolli di rete. In questo caso operano a uno dei livelli più bassi del modello, il livello di rete o il livello 3. Questo livello è responsabile del routing dei pacchetti tra due reti connesse. Renderà disponibili i dati dal trasmettitore al ricevitore attraverso la commutazione e il routing necessari da un punto all'altro.

Sotto di esso abbiamo il livello di collegamento dati (livello 2) in cui funzionano gli switch, e sopra di esso vi è il livello 4 o il livello di trasporto in cui interviene il protocollo TCP che trasporta i pacchetti attraverso i datagrammi.

Che cos'è un indirizzo IP

Parliamo dell'indirizzo IP come un insieme numerico in decimale o esadecimale (vedremo) che identifica logicamente e secondo una gerarchia un'interfaccia di rete. A ogni dispositivo collegato a una rete deve essere assegnato un indirizzo IP, un identificatore temporaneo come il nostro DNI mentre siamo in questo mondo o un numero di telefono mentre abbiamo contratto un servizio telefonico. Grazie all'IP, i diversi computer possono comunicare tra loro, facendo viaggiare i pacchetti attraverso la rete fino a quando non trovano il loro destinatario.

L'indirizzo IP può essere fisso (IP fisso ) o dinamico (DHCP o Dynamic Host Configuration Protocol), sempre assegnato da un server o router che funziona a livello di rete. Quando parliamo di IP fisso, significa che l' host avrà sempre lo stesso indirizzo IP, anche se è spento e riacceso. Mentre in DHCP l'IP viene assegnato dinamicamente all'host quando viene acceso, ovviamente, ai nodi di una rete viene solitamente assegnato lo stesso indirizzo IP sempre dopo aver effettuato la prima associazione al router.

Nell'architettura di rete dobbiamo distinguere tra la rete pubblica, che sarebbe Internet, e la rete privata, quella dietro il nostro router dove sono i nostri computer e smartphone o tablet se ci connettiamo al Wi-Fi. Nel primo caso, stiamo parlando di un IP esterno, che sarebbe l'indirizzo assegnato al router per comunicare con Internet, una dinamica quasi sempre fornita dal nostro ISP. Nel secondo parliamo di IP interno, all'indirizzo che il router fornisce ai computer della nostra rete, che è quasi sempre di tipo 192.168.xx

Non dobbiamo confondere l'IP con l' indirizzo MAC, che questa volta è un altro indirizzo fisso e univoco che identifica ciascun computer sulla rete. Questo è impostato in fabbrica, come l'IMEI di un telefono, sebbene sia possibile modificarlo identifica l'host nel livello di trasporto del modello OSI. In effetti lo switch o il router è che mette in relazione il MAC con l'IP. Un MAC è un codice a 48 bit espresso in notazione esadecimale in 6 blocchi di due caratteri.

Protocollo IP

L'indirizzo IP è l'identificatore appartenente al protocollo IP (Internet Protocol), che è il sistema di indirizzamento IPv4 e IPv6 come una versione più recente e preparata per il futuro. È un protocollo che opera a livello di rete e non è orientato alla connessione, ciò significa che la comunicazione tra le due estremità di una rete e lo scambio di dati può essere effettuata senza previo accordo. In altre parole, il ricevitore trasmette i dati senza sapere se il ricevitore è disponibile, quindi arriverà al ricevitore quando è acceso e collegato.

IPv4 e IPv6 trasferiscono pacchetti di dati commutati attraverso le reti fisiche che operano secondo il modello OSI. Questo viene fatto grazie al routing, una tecnica che consente al pacchetto di trovare il percorso più veloce verso la destinazione, ma senza garanzie che arrivi, ovviamente, questa garanzia è data dal livello di trasporto dati con TCP, UDP o un altro protocollo.

I dati gestiti dal protocollo IP sono divisi in pacchetti chiamati datagrammi, che non hanno alcun tipo di protezione o controllo degli errori per l'invio. Se un datagramma verrà inviato solo con IP potrebbe o non potrebbe arrivare, rotto o completo e in un ordine casuale. Trasporta solo informazioni sull'indirizzo IP di origine e destinazione insieme ai dati. Naturalmente questo non sembra molto affidabile, quindi nel livello di trasporto questo datagramma è preso e racchiuso in un segmento TCP o UDP che aggiunge la gestione degli errori e molte più informazioni.

IPv4

Ora concentriamoci sul protocollo IPv4, che opera nelle reti dal 1983 quando è stata creata la prima rete di scambio di pacchetti ARPANET, definita dallo standard RFC 791. E come dice il suo nome è il protocollo IP nella versione 4, ma è che non abbiamo implementate versioni precedenti e questo è stato il primo di tutti.

IPv4 utilizza un indirizzo a 32 bit (32 e zeri in binario) disposti in 4 ottetti (numeri a 8 bit) separati da punti in notazione decimale. Tradurre questo in pratica sarà un numero tale che:

192.168.0.102

In questo modo possiamo avere indirizzi che vanno da 0.0.0.0 a 255.255.255.255. se traduciamo l'IP precedente nel suo codice binario avremo:

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

In altre parole, 32 bit, quindi con IPv4 saremo in grado di indirizzare un totale di:

2 ³² = 4 294 967 296 host

Può sembrare molto, ma al momento gli indirizzi IPv4 sono praticamente esauriti, dal momento che 4 miliardi di computer sono oggi una cifra abbastanza normale. In effetti, già nel 2011 hanno iniziato a essere scarsi, quando l'ente incaricato di fornire gli indirizzi IP in Cina ha utilizzato l'ultimo pacchetto, quindi il protocollo IPv6 è apparso in soccorso . Usiamo questo indirizzo da quasi 40 anni, quindi per tutta la vita non è male.

Dobbiamo tenere presente che gli indirizzi IP interni saranno sempre gli stessi nelle reti LAN e non saranno influenzati da IP esterni. Ciò significa che su una rete interna possiamo avere un host che ha 192.168.0.2 e questo verrà utilizzato anche da altri host su un'altra rete interna, potendo replicare tutte le volte che vogliamo. Ma gli indirizzi IP esterni sono visibili in tutta la rete Internet e questi non possono essere ripetuti in ogni caso.

Intestazione IPv4

Pertanto, è conveniente rivedere la struttura di un'intestazione IPv4, che ha una dimensione minima di 20 byte e un massimo di 40 byte.

Spiegheremo rapidamente ogni sezione, poiché alcuni saranno successivamente estendibili a IPv6

• Versione (4 bit): identifica la versione del protocollo, essendo 0100 per v4 e 0110 per v6. IHL (4 bit): è la dimensione dell'intestazione, che può essere compresa tra 20 e 60 byte o uguale da 160 a 480 bit. Tempo di servizio (8 bit): un identificatore nel caso in cui il pacco sia speciale, ad esempio più importante considerando l'urgenza di consegna. Lunghezza totale (16 bit): riflette la dimensione totale del datagramma o del frammento in ottetti. Identificatore (16 bit): viene utilizzato se il datagramma è frammentato in modo da poter successivamente unire Flags (3 bit) e Offset o posizione del frammento (13 bit): il 1o bit sarà 0, il 2o bit (0 = divisibile, 1 non divisibile), 3o bit (0 = ultimo frammento, 1 = frammento intermedio) TTL (8 bit): durata del pacchetto IPv4. Riflette il numero di hop nei router che può richiedere, essendo 64 o 128. Quando il pacchetto è esaurito, viene rimosso. Protocollo: indica il protocollo a cui deve essere consegnato il datagramma in livelli superiori, ad esempio TCP, UDP, ICMP, ecc. Checksum: per controllare l'integrità del pacchetto, ricalcolando ogni volta che cambia un valore precedente.

IPv6 e differenze con IPv4

Sebbene una spiegazione completa di uno di questi protocolli sia un mondo, non possiamo farlo per sempre, quindi ora continueremo con IPv6 o Internet Protocol versione 6. E dov'è la versione 5? Beh, da nessuna parte, è stato solo sperimentale, quindi vediamo di cosa si tratta e quali sono le differenze con IPv4.

Assolutamente tutti noi avremo mai visto un indirizzo IP dai precedenti, ma sicuramente uno di questi molte meno volte, o non ce ne siamo nemmeno accorti. IPv6 è stato implementato nel 2016 con la definizione del suo standard RFC 2460 ed è sostanzialmente destinato a sostituire IPv4 quando necessario. Questo standard è nato dalla necessità di fornire agli asiatici più indirizzi IP. Gli indirizzi IP sono riservati per così dire, e l'ultimo pacchetto è stato riservato nel 2011 come discusso sopra. Ciò non significa che siano già tutti utilizzati, poiché le aziende li utilizzano quando vengono aggiunti più nodi alla rete.

IPv6 è inoltre progettato per fornire IP fisso a tutti i tipi di dispositivi. Ma quanti altri indirizzi IP possiamo fornire con questa nuova versione? Bene, ce ne saranno alcuni, poiché questo indirizzo utilizza 128 bit con un meccanico simile al precedente. Ma questa volta viene fatto usando la notazione esadecimale in modo da occupare meno spazio, poiché il rendering di 128 bit in ottetti porterebbe a un indirizzo enormemente lungo. Quindi in questo caso è composto da 8 sezioni, ognuna delle quali 16 bit.

Riportare questo alla pratica sarà un numero alfanumerico che assomiglierà a questo:

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

In questo modo possiamo avere indirizzi che vanno da 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0: 0 a ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff: ffff. Questa volta non intendiamo tradurre questo indirizzo in codice binario solo per evitare la depressione, ma avrebbe 128 zeri e uno. Quando vediamo uno di questi indirizzi sul nostro computer o qualsiasi altro host, è possibile che sia rappresentato con un numero inferiore di gruppi ed è che se abbiamo gruppi con solo zeri, questi possono essere omessi purché siano a destra.

Ora con IPv6 e questi 128 bit saremo in grado di indirizzare un totale di:

2 ¹²⁸ = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 host

In questo modo, i cinesi saranno in grado di installare tutti i server che desiderano senza alcuna limitazione, poiché la loro capacità è davvero oltraggiosa. Sebbene al momento non funzioni da solo, i nostri computer hanno già un indirizzo IPv6 sulla loro scheda di rete.

Intestazione IPv6 vs IPv4 e altre notizie

L'importante per implementare un nuovo indirizzamento è renderlo retrocompatibile con i protocolli precedenti e operare in altri livelli. L'uso di IPv6 può essere usato con gli altri protocolli dell'applicazione e trasporta i livelli con poche modifiche alle intestazioni, tranne FTP o NTP perché integrano gli indirizzi del livello di rete.

Abbiamo anche studiato come semplificare l'intestazione del protocollo, rendendola più semplice rispetto a IPv4 e di lunghezza fissa, il che aiuta notevolmente la velocità della sua elaborazione e identificazione del datagramma. Ciò significa che dobbiamo inviare le informazioni con IPv4 o IPv6 ma non con entrambe le opzioni. Vediamo questa intestazione:

Ora l'intestazione è semplificata nonostante sia doppia rispetto a IPv4 se non aggiungiamo opzioni sotto forma di intestazioni di estensione.

• Versione (4 bit) Classe di traffico (8 bit): è uguale al controllo prioritario dei pacchetti Etichetta di flusso (20 bit): gestisce la lunghezza dei dati QoS (16 bit): è ovviamente quanto misura lo spazio per l'essere dei dati 64 KB come dimensione standard e determinata da jumboframes Intestazione successiva (8 bit): corrisponde alla sezione del protocollo IPv4 Limite hop (8 bit): sostituisce le intestazioni di estensione TTL : aggiungono opzioni extra per la frammentazione, la crittografia, ecc. Esistono 8 tipi di intestazioni di estensione in IPv6

Tra le novità incluse in questo protocollo, è possibile evidenziare una maggiore capacità di indirizzamento anche in sottoreti o reti interne e in una forma più semplificata. Ora possiamo avere fino a 2 ⁶⁴ host in una sottorete semplicemente cambiando alcuni identificatori di nodo.

A ciò si aggiunge la possibilità che ogni nodo possa essere autoconfigurato quando incluso in una risoluzione IPv6. In questo caso, non verrà richiesto un IP dal router, ma una richiesta che richiede i parametri di configurazione da ND, questo si chiama autoconfigurazione dell'indirizzo privo di stato (SLAAC). Sebbene sia possibile utilizzare anche DHCPv6 se non è possibile farlo.

IPsec in questo caso non è facoltativo, ma obbligatorio e implementato direttamente in IPv6 per router che già operano con questo protocollo. A questo aggiungiamo il supporto per Jumbograms, ovvero i datagrammi Jumbo molto più grandi di quelli di IPv4 che erano al massimo di 64 KB e ora possono raggiungere fino a 4 GB.

In sintesi qui lasciamo le due tabelle per notare la differenza tra le intestazioni IPv4 e IPv6.

• Blu: campi comuni in entrambe le intestazioni Rosso: campi che sono stati rimossi Verde: campi che sono stati rinominati Giallo: nuovi campi

Come conoscere il nostro indirizzo IP privato, pubblico e IPv6

Prima di finire, ci insegniamo a conoscere i nostri indirizzi IP, quello delle nostre apparecchiature e quello del nostro router.

Per scoprire l'indirizzo IPv4 e IPv6 locale in Windows 10 ci sono diversi metodi, ma il modo più veloce è con il prompt dei comandi. Quindi apriamo Start, digitiamo CMD e premiamo Invio. Lì scriveremo

ipconfig

E riceveremo il risultato.

E per conoscere l' indirizzo IP pubblico dovremo ricorrere al nostro browser o router. possiamo fare sulla pagina:

Che-è-mio-IP

E infine possiamo verificare se disponiamo di un indirizzo IPv6 pubblico nel modo seguente:

Test-IPv6

Vi lasciamo con alcuni tutorial di rete relativi all'argomento

Sapevi che il tuo PC ha IPv6, sapevi che esisteva? Se hai domande o vuoi segnalare qualcosa, saremo felici di aiutarti dai commenti.