Адресация в IP-сетях

7.4. Общие сведения об адресах версии IPv6

Версия IPv6 использует для адресации 128 двоичных разрядов, что обеспечивает адресацию объектов.

АдресIPv6 состоит из 8 блоков по 16 двоичных разрядов. Каждый блок представлен в виде четырех шестнадцатеричных чисел.

Блоки разделяются двоеточием:

2001:0000:7ee5:d947:0009:01c5:6b9f:00c4.
  

Впереди стоящие нули могут быть пропущены:

2001:0:7ee5:d947:9:1c5:6b9f:c4
  

Несколько нулей подряд в адресе IPv6 могут быть заменены двойным двоеточием, так адрес 2001:0:0:0:0:0:0:c4 может быть представлен 2001::c4.

Адреса версии IPv6 являются иерархическими, также как и IPv4. Младшие разряды задают номер узла (идентификатор интерфейса), а старшие разряды - для задания префикса адреса, т.е. (номера) сети, подсети.

Длина префикса может находиться в диапазоне от 0 до 128. В большинстве случаев префикс составляет /64, т.е. сетевая часть адреса составляет 64 бита. Оставшиеся 64 бита идентифицируют интерфейс или узел сети.

Поле префикса формата версии IPv6 имеет размер 3 бита. Адреса версии IPv6 могут начинаться либо с шестнадцатеричной цифры 2 (0010), либо 3 (0011). В настоящее время организация IANA задает три старших разряда адреса IPv6 в шестнадцатеричном коде в виде 200, т.е. все адреса начинаются с цифры 2.

Таким образом, IANA в настоящее время определяет 12 старших битов адреса IPv6 (0010 0000 0000). Следующие 12 разрядов адреса идентифицируют регионального регистратора RIR. Например, регистратор APNIC представлен шестнадцатеричным значением 102 (0001 0000 0010),ARIN- значением 104 (0001 0000 0100), а RIPE представлен значением 106 (0001 0000 0110). Следовательно, IANA и RIR задают старшие 24 двоичные разряда адреса IPv6. Например, адрес RIPE в шестнадцатеричной форме будет следующим 2001:06. Оставшиеся два шестнадцатеричных числа второго блока адреса IPv6 идентифицируют крупных сетевых операторов.

В протоколе IPv6 адрес 2001:0DB8::/32 зарезервирован для использования в документациии в примерах. Поэтому во всех последующих примерах использован именно этот адрес.

Старшие 32 двоичных разряда адреса ( рис. 7.6) образуют префикс провайдера /32 (2001:0db8).

Рис. 7.6. Префиксы формата адреса IPv6

Следующий (третий) блок образует префикс глобальной маршрутизации или, по-другому, префикс сайта/48. Префикс глобальной маршрутизации/48 обычно выделяется интернет-регистратором крупным корпоративным сетям, но может назначаться и индивидуальным пользователям. Администраторы, получившие в пользование диапазон адресов с префиксом /48, имеют возможность создания 64К (65536) подсетей, адреса которых задаются четвертым блоком, т.е. 16 двоичными разрядами указанного блока адреса IPv6. Ниже на приведен пример адреса 2001:db8:a:1:2:b3ff:fe18:a1d7 и функций его отдельных разрядов.

В приведенном примере организация IANA задает значение 200 трех старших шестнадцатеричных чисел адреса IPv6. Региональный регистратор идентифицируется значением 10d. Таким образом, IANA и RIR задают старшую часть адреса IPv6 (2001:0d). Оставшиеся два шестнадцатеричных числа (b8) второго блока (второго хекстета) адреса IPv6 идентифицируют провайдера (ISP). Поэтому старшие 32 двоичных разряда адреса на рис.7.7 образуют префикс провайдера (2001:0db8/32).

Значение адреса поля сайта (000a) выдается провайдером отдельным городам, районам, организациям, т.е. адресует определенный сайт. Поэтому старшие 48 двоичных разрядов адреса образуют префикс сайта или префикс глобальной маршрутизации на рис.7.7.

Четвертый блок адреса (0001) задает адрес подсети внутри сайта, т.е. используется для адресации подсетей пользователя. Таким образом, сетевой администратор, имея 16 двоичных разрядов поля ID подсети, может сформировать до 65536 отдельных подсетей. То есть, старшие 64 двоичных разрядов адреса IPv6 образуют префикс подсети 2001:db8:000a:0001/64 или 2001:db8:a:1/64.

Последние 4 блока шестнадцатеричного адреса (0002:b3ff:fe18:a1d7 на рис.7.7 составляют идентификатор интерфейса, где могут задаваться МАС-адреса, АТМ-адреса, телефонные номера, а также адреса IPv4, что обеспечивает совместимость с ранее разработанными технологиями.

Идентификатор интерфейса может быть сконфигурирован вручную администратором или задан динамически, например, с использованием механизма расширенного уникального идентификатора EUI-64 (Extended Unique Identifier). При задании МАС-адреса в поле идентификатора интерфейса механизм EUI-64 расширяет 48 бит MAC-адреса до 64 битов. Для этого 16-битовое число 0xFFFE, представленное в шестнадцатеричной системе, вставляется в середину MAC-адреса, чтобы создать 64-битовый уникальный идентификатор интерфейса, как показано в примере рис. 7.8.

Рис. 7.8. Формирование идентификатора интерфейса из MAC-адреса

Старшие 24 двоичных разряда идентификатора интерфейса представляют собой уникальный идентификатор организации (OUI), выпускающей сетевое оборудование. В процессе создания идентификатора интерфейса с использованием механизма EUI-64 старший седьмой бит инвертируется (00:0С:В3 ? 02:0С:В3). В двоичном коде:

0000 0000:0000 1100:1011 0011 ? 0000 0010:0000 1100:1011 0011.
  

Младшие 24 двоичных разряда являются уникальным идентификатором устройства.

Таким образом, в поле идентификатора интерфейса можно разместить физический МАС-адрес длиной 48 бит (вместе со вставкой FFFE образуют физический адрес длиной 64 двоичных разряда). Идентификаторы интерфейса могут быть динамически получены из адреса Уровня 2. Поэтому отпадает необходимость в протоколе ARP, что ускоряет процесс продвижения пакета. Кроме того, в поле идентификатора интерфейса могут задаваться, например, АТМ-адреса, номера телефонов международной и междугородной связи, номера мобильных телефонов, а также адреса IPv4.