Структура адресов в IPv6

Увеличение длины IP-адреса с 32 до 128 бит помогает решить проблему исчерпания адресного пространства, но чревато разрастанием таблиц маршрутизации. Чтобы этого не произошло, следует применять иерархическую организацию адресов, позволяющую объединять маршруты. Примером иерархической организации является система телефонных номеров, когда по серии коротких префиксов (страна/город/АТС) можно определить маршрут к любому абоненту.

Индивидуальные адреса

В спецификациях описана 1/8 часть адресного пространства IPv6 (с трехбитным префиксом 001), названная агрегируемыми глобальными индивидуальными адресами. Их структура показана на Рис. 7 (числа сверху обозначают количество бит в поле).

Рисунок 7. Структура агрегируемых глобальных адресов в IPv6.

Здесь

· FP=001 — форматный префикс данного типа адресов;

· TLA ID — идентификатор агрегации верхнего уровня;

· RES — зарезервированное поле;

· NLA ID — идентификатор агрегации следующего уровня;

· SLA ID — идентификатор агрегации уровня производственной площадки;

· Interface ID — идентификатор сетевого интерфейса.

Таким образом, изначально выделено три уровня иерархии маршрутов. Два верхних отражают публичную топологию Интернет, третий (SLA) — топологию сетей отдельной организации. В принципе каждый из уровней допускает дальнейшее дробление за счет использования битовых масок (как это делается в IPv4 для организации подсетей).

Предполагается, что поля TLA адресуют Интернет-маршрутизаторы верхнего уровня. Это могут быть маршрутизаторы крупнейших поставщиков Интернет-услуг или "нейтральные" точки, где происходит обмен трафиком между провайдерами. На Рис. 8 приведены возможные схемы подключения пользователей Интернет-услуг. Каждый способ подключения находит отражение в префиксах TLA и NLA. Отметим, что если пользователь подключен к точке обмена, его адрес не зависит от того, с каким провайдером у него заключен договор. Так, адреса, выделенные пользователю S.B, будут содержать значение TLA, приписанное точке обмена X1. У других пользователей адреса будут начинаться со значений TLA (и, быть может, NLA), выделенных провайдерам.

Рисунок 8. Возможные схемы подключения пользователей Интернет-услуг. Здесь буквами X обозначены точки обмена, P — поставщики Интернет-услуг, S - пользователи.

Границы между компонентами адреса определены из соображений здравого смысла. 13 бит в поле TLA позволяют задать 8192 маршрута. С одной стороны, для топологии верхнего уровня это представляется более чем достаточным. С другой стороны, это в несколько раз меньше, чем текущий размер таблиц главных маршрутизаторов Интернет, так что остается техническая возможность роста, даже если не учитывать прогресс в области маршрутизации. (При желании размер поля TLA можно увеличить, если "отъесть" несколько бит от резерва.)

65536 возможных значений поля SNA ID достаточно для задания топологии практически любой корпоративной сети, кроме, быть может, самых крупных. Гигантам придется получать несколько значений второго уровня (NLA), что в принципе соответствует их статусу конгломерата частного и общественного.

В поле Interface ID, как правило, будет располагаться 48-битный Ethernet-адрес сетевого интерфейса (естественно, дополненный нулями). Мобильные системы могут использовать уникальные, централизованно выделяемые номера.

Любопытно отметить, что структура адреса в IPv6 за сравнительно небольшое время претерпела ряд существенных изменений. Сначала предлагалась максимально гибкая схема с подвижными границами между компонентами. Затем верх стала брать менее гибкая, но более простая и практичная схема "8+8", в которой под публичную и частную части адреса отводилось по 8 байт (поле SLA ID сдвигалось на 16 бит вправо с соответствующим "ужатием" идентификатора интерфейса). Текущая структура идейно не отличается от схемы "8+8", но оставляет больше свободы в задании поля Interface ID без существенного (с современной точки зрения) ущемления интересов поставщиков Интернет-услуг.

Кроме агрегируемых глобальных, в спецификации описаны и другие виды индивидуальных адресов. В первую очередь упомянем встроенные адреса IPv4. Они бывают двух видов:

· адреса IPv6, совместимые с IPv4. Такие адреса присваиваются узлам сети, осуществляющим туннелирование трафика IPv6 через инфраструктуру IPv4 (действие, необходимое в переходный период);

· адреса IPv4, отображенные на IPv6. Такие адреса присваиваются узлам, поддерживающим только IPv4 (в переходный период, разумеется, будут и такие).

Адреса первого типа представляются естественным образом — 96 нулевых бит и адрес IPv4 в младших 32-х битах. Адреса второго типа устроены чуть иначе (см. Рис. 9

Рисунок 9. Формат адресов IPv4, отображенных на IPv6.

Формат части адресов по существу едва намечен. Так, для IPX-адресов определен только 7-битный форматный префикс 0000010. Более детально специфицированы адреса, локальные в пределах физической сети или организации. Такие адреса могут использоваться при внутреннем взаимодействии, главными видами которого, вероятно, будут являться автоматическое конфигурирование адресов и выяснение топологии. Разумеется, маршрутизаторы не должны выпускать локальные адреса наружу.

Рисунок 10. Формат адресов, локальных в пределах физической сети.

Рисунок 11. Формат адресов, локальных в пределах организации.

Отдельного упоминания заслуживает единственный определенный anycast-адрес, принадлежащий наиболее подходящему маршрутизатору подсети. Формат этого адреса показан на Рис. 12.

Рисунок 12. Формат anycast-адреса маршрутизатора подсети.

Синтаксически такой адрес не отличается от индивидуального адреса интерфейса, входящего в данную подсеть и имеющего нулевое значение поля Interface ID. Пакет с таким адресом будет доставлен одному маршрутизатору в подсети, а понимать его должны все маршрутизаторы. Адреса данного вида могут использоваться, например, при взаимодействии мобильной системы с сервером удаленного доступа.