تفاوت IPV4 و IPV6 چیست؟

امروزه کامپیوترها و دستگاه‌ها می‌توانند از طریق اینترنت به کمک IP ارتباط برقرار کنند. در حال حاضر IPv4 و IPv6 دو نسخه IP محبوب هستندکه  هر دو برای لیبل زدن دستگاه‌های متصل به شبکه استفاده می‌شوند، اما از جنبه‌های مختلفی متفاوت هستند. در این مقاله، با تفاوت های بین IPv4 و IPv6 و آینده آنها  آشنا خواهید شد.
 

آی پی (IP) چیست؟

IP مجموعه ای از قوانین است که مسئول مسیریابی داده‌ها در سراسر شبکه‌ها و رساندن آنها به مقصد مناسب است.

هنگام ارسال داده ها از طریق یک شبکه، یک کامپیوتر اطلاعات را به بیت هایی به نام data packets تقسیم می کند که باعث می شود روند انتقال داده ها سریعتر و کارآمدتر شود.
هر یک از data packetها حاوی آدرس IP مبدا و مقصد هستند. آدرس IP یک شناسه منحصربه‌فرد است که به همه دستگاه‌های متصل به اینترنت یا شبکه کامپیوتری اختصاص داده می‌شود.

همانطور که شما برای ارسال نامه به آدرس پستی نیاز دارید، یک دستگاه نیز برای ارسال اطلاعات در شبکه به آدرس IP صحیح نیاز دارد.

 

آدرس‌های IP توسط Internet Assigned Numbers Authority (IANA)، سازمانی در ایالات متحده که مسئول مدیریت مجموعه آدرس IP است، توزیع می شود.

IPv4 چیست؟

آی‌پی نسخه 4 (IPv4) اولین و شناخته شده‌ترین نسخه IP است. این بستگی به رویکرد ارائه بهترین تلاش (best-effort delivery) دارد، که تحویل داده یا کیفیت خدمات را تضمین نمی‌کند. این بدان معناست که کاربران بسته به بار ترافیک فعلی اینترنت ممکن است با تاخیر و سایر مشکلات روبرو شوند.

IPv4 همچنین یک پروتکل بدون اتصال است که بسته های داده را بدون اطمینان از آماده بودن دستگاه مقصد ارسال می کند. مزیت این نوع پروتکل این است که می تواند بسته ها را از طریق مسیرهای جایگزین در صورت ازدحام شبکه (congestion) یا خرابی روتر ارسال کند.

این نسخه IP از یک آدرس 32 بیتی استفاده می کند، فرمتی که اکثر مردم هنگام صحبت در مورد آدرس IP با آن آشنا هستند. یک آدرس IPv4 شامل چهار عدد دسیمال است که با سه نقطه از 0 تا 255 از هم جدا شده اند، مانند:

فضای آدرس 32 بیتی می تواند حدود 4.3 میلیارد آدرس را ارائه دهد. با این حال، برخی از بلوک های بزرگ این آدرس ها برای شبکه های خصوصی نگهداری می شوند و برای استفاده عمومی در دسترس نیستند.

 

IPv6 چیست؟

آی‌پی نسخه 6 (IPv6) نسخه جدیدتر IP است که به آن Internet Protocol Next Generation (IPng) نیز گفته می شود.

عملکرد آن مشابه آی‌پی نسخه 4 (IPv4) است که آدرس‌های منحصر به فردی را برای همه دستگاه های متصل به اینترنت ارائه می دهد. با این حال، برخلاف IPv4، IPv6 از یک آدرس 128 بیتی به جای فرمت آدرس 32 بیتی استفاده می کند.

یک فضای آدرس 128 بیتی حدود 340 آندسيليون یا 1028 برابر بیشتر از IPv4 آدرس ارائه می دهد.

آدرس IPv6 هم شامل اعداد و هم حروف است و با استفاده از هشت گروه از اعداد هگزادسیمال چهار رقمی نوشته شده است که با دو نقطه از هم جدا شده اند.

در اینجا نمونه ای از آدرس IPv6 آمده است:

علاوه بر آدرس های IP بیشتر، IPv6 هدر ساده تری نیز نسبت به IPv4 دارد. هدر IP متا اطلاعاتی است که در ابتدای بسته IP قرار دارد.

هدر IPv6 با فرمت جدیدی ارائه می شود که برای به حداقل رساندن header overhead طراحی شده است و پردازش بسته را کارآمدتر می کند.

تفاوت دیگر بین IPv4 و IPv6 این است که دومی نیاز به Network Address Translation (NAT) را از بین می برد و اتصال end-to-end را در لایه IP بازیابی می کند.

همچنین خدماتی مانند Voice over Internet Protocol (VoIP) و Quality of Service (QoS) را برای پیاده سازی و استقرار آسان تر می کند.
 

چرا ما به دو نسخه IP نیاز داریم؟

اگرچه حداکثر تعداد آدرس های IPv4 ممکن است زیاد به نظر برسد، اما برای جا دادن همه دستگاه های متصل در سراسر جهان کافی نیست، به خصوص با ظهور دستگاه های اینترنت اشیا (IoT).

به همین دلیل است که IPv6 نیاز به آدرس های اینترنتی بیشتر را برآورده می کند. با این حال، با شروع حرکت جهان به سمت این پروتکل، استفاده از IPv4 همچنان مورد نیاز است.

در حالی که بسیاری از ارائه دهندگان عمده محتوا مانند فیس بوک و نتفلیکس اکنون از طریق IPv6 قابل دسترسی هستند، تنها 19.1 درصد از ده میلیون وب سایت برتر الکسا را می توان از طریق این پروتکل دسترسی داشت، که نشان می دهد هنوز مسیر طولانی برای پذیرش کامل IPv6 وجود دارد.

 

تفاوت بین IPv4 و IPv6

تفاوت اصلی بین IPv4 و IPv6 در قالب آدرس و فضای آدرس موجود است. IPv4 از فرمت آدرس 32 بیتی استفاده می کند که تقریباً 4.3 میلیارد آدرس منحصر به فرد را امکان پذیر می کند. از سوی دیگر، IPv6 از یک فرمت آدرس 128 بیتی استفاده می‌کند که تقریباً 340 آندسيليون آدرس منحصربه‌فرد را امکان‌پذیر می‌سازد، و عرضه تقریبا نامحدودی از آدرس‌ها را برای رشد آینده فراهم می‌کند.

علاوه بر این، IPv6 شامل ویژگی‌های امنیتی داخلی، پیکربندی خودکار شبکه بهبود یافته و پشتیبانی از مسیریابی کارآمدتر است که آن را به یک پروتکل پیشرفته‌تر و ایمن‌تر تبدیل می‌کند.

اکنون که جزئیاتی در مورد این دو پروتکل می دانید، زمان آن رسیده است که تفاوت بین IPv4 و IPv6 را ببینید. بیایید به جدول مقایسه زیر نگاهی بیندازیم.

 

تفاوت‌ها	IPv4	IPv6
اندازه آدرس	آدرس 32 بیتی	آدرس 128بیتی
تعداد فیلدهای header	12	8
طول فیلد header	20 بایت	40 بایت
متد آدرس‌دهی	آدرس عددی	آدرس الفبایی
نوع آدرس‌ها	Broadcast, multicast, and unicast	Anycast, multicast, and unicast
فیلدهای Checksum	حاضر	غایب
تعداد کلاس‌ها	پنج کلاس مختلف از کلاس A تا E	تعداد نامحدود IP
پیکربندی	کاربران باید یک سیستم تازه نصب شده را برای برقراری ارتباط IPv4 با سیستم های دیگر پیکربندی کنند.	پیکربندی اختیاری است و به عملکردهای مورد نیاز بستگی دارد.
پشتیبانی Virtual length subnet mask (VLSM)	پشتیبانی می‌کند	پشتیبانی نمی‌کند
Routing information protocol (RIP)	IPv4 توسط RIPv1 و RIPv2 پشتیبانی می شود	IPv6 توسط RIPng پشتیبانی می شود
تنظیمات شبکه	شبکه ها به صورت دستی یا از طریق پروتکلDHCP پیکربندی می شوند.	IPv6 دارای قابلیت پیکربندی خودکار است.
ویژگی های آدرس	IPv4 از NAT استفاده می کند که به یک آدرس NAT اجازه می دهد هزاران آدرس غیر قابل مسیریابی را نشان دهد.	IPv6 به دلیل فضای وسیع آدرس از آدرس دهی مستقیم پشتیبانی می کند.
ماسک آدرس	برای شبکه تعیین شده از قسمت هاست استفاده می شود.	IPv6 از ماسک آدرس استفاده نمی کند.
پیکربندی آدرس	به صورت Manual یا از طریق DHCP	پیکربندی خودکار Stateless address  با استفاده از Internet Control Message Protocol version 6 (ICMPv6) یا DHCPv6
اندازه پکت	576 بایت حداقل اندازه پکت	1208 بایت حداقل اندازه پکت
Packet fragmentation	توسط روترهای فرستنده و فورواردینگ انجام می شود.	این فقط توسط روترهای فرستنده انجام می شود.
هدر پکت	IPv4 جریان بسته را برای مدیریت QoS، از جمله گزینه‌های checksum، شناسایی نمی‌کند.	فیلدهای Flow Label جریان بسته را برای مدیریت QoS مشخص می کنند.
SNMP	پشتیبانی می‌شود.	پشتیبانی نمی‌شود.
تحرک و قابلیت همکاری	از توپولوژی های شبکه نسبتا محدودی استفاده می کند که قابلیت های تحرک و قابلیت همکاری را محدود می کند.	IPv6 قابلیت های تحرک و قابلیت همکاری موجود در دستگاه های شبکه را فراهم می کند.
رکوردهای DNS	IPv4 دارای رکوردهای A است.	IPv6 دارای رکوردهای AAAA است.
امنیت	امنیت IPv4 به برنامه ها بستگی دارد.	IPv6 دارایInternet Protocol Security (IPSec) خارج از باکس است.
مدیریت گروه‌های Local subnet	IPv4 از Internet Group Management Protocol (IGMP) استفاده می کند.	IPv6 از Multicast Listener Discovery (MLD) استفاده می‌کند.
Mapping	IPv4 از پروتکل Address Resolution Protocol (ARP) استفاده می کند.	IPv6 از فرآیند Neighbor Discovery (ND) برای تفکیک آدرس استفاده می کند.
سازگاری با تلفن همراه	آدرس‌های IPv4 از نشانه‌گذاری دسیمال نقطه‌ای استفاده می‌کنند که آن‌ها را برای شبکه‌های تلفن همراه کمتر مناسب می‌کند.	آدرس‌های IPv6 از نمادهای هگزادسیمال و جدا شده با کولون استفاده می‌کنند. به همین دلیل است که IPv6 برای مدیریت شبکه های تلفن همراه مناسب تر است.
Dynamic host configuration protocol(DHSP)	هنگام تلاش برای اتصال به شبکه، کاربران باید از رویکردDHCP استفاده کند..	کاربران نیازی به تماس با هیچ سروری ندارند زیرا آدرس های دائمی به آنها داده می شود.
فیلدهای اختیاری	بله	خیر ولی در عوض headers instead دارد

 

مقایسه IPv4 با IPv6 - امنیت

IPv6 مزایای بیشتری نسبت به نسل قبلی خود دارد، عمدتا به این دلیل که با IP Security (IPSec) ارائه می شود، گروهی از پروتکل ها که ارتباطات شبکه را در لایه IP ایمن می کند.

IPSec دارای سه جزء است که جنبه های مختلف ارتباطات شبکه را ایمن می کند:

•  Authentication Headers (AH) - به شبکه کمک می کند تا بررسی کند که یک بسته از کجا آمده است و آیا انتقال تغییر کرده است یا خیر. آن‌ها همچنین می‌توانند از ایجاد بسته‌های داده تقلبی توسط هکرها برای ارسال بدافزار به دستگاه یا برنامه جلوگیری کنند.
• Encapsulating Security Payloads (ESP) - برای محافظت از انتقال داده، رمزگذاری و لایه دیگری از احراز هویت را اضافه کنید.
• Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP) - ویژگی‌های امنیتی را تعریف می‌کند که دو دستگاه برای تبادل داده استفاده می‌کنند.

اگرچه IPSec می تواند در IPv4 نیز استفاده شود، استفاده از آن به ارائه دهندگان شبکه و کاربران نهایی بستگی دارد. همچنین، این چارچوب در ارتباطات مبتنی بر NAT کار نخواهد کرد.

یکی دیگر از مزایای امنیتی IPv6 این است که می تواند رمزگذاری end-to-end و integrity-checking را اجرا کند و حملات man-in-the-middle (MitM) را دشوارتر کند.

IPv6 همچنین از پروتکل Secure Neighbor Discovery (SEND) استفاده می‌کند که منجر به وضوح نام امن‌تر می‌شود. این امر باعث می‌شود که مهاجمان هدایت ترافیک بین دو هاست قانونی و مشاهده یا دستکاری مکالمه را چالش‌برانگیزتر کنند.

IPv6 ممکن است راه حل های امنیتی بهتری نسبت به IPv4 به ارمغان بیاورد، اما این ویژگی های امنیتی نیز به طراحی و اجرای صحیح IPv6 بستگی دارد. فعال کردن فایروال، سیستم کنترل دسترسی و نرم افزار آنتی ویروس نیز ضروری است
 

مقایسه IPv4 با IPv6 - سرعت

ارائه‌دهنده خدمات امنیتی Sucuri مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را بر روی سایت‌هایی که IPv4 و IPv6 را پشتیبانی می‌کنند انجام داد و دریافت که هر دو سرعت یکسانی را در اتصالات مستقیم ارائه می‌دهند.

با این حال، شواهد بیشتری نشان می دهد که IPv6 سریعتر از IPv4 است. یکی از آنها مطالعه Akamai است که بهبود عملکرد IPv6 را نسبت به IPv4 در چهار شبکه برتر تلفن همراه ایالات متحده نشان داد.

یکی دیگر از مشاهدات مهندسی فیس بوک است که بیان می کند دسترسی به فیس بوک از طریق IPv6 می تواند 10 تا 15 درصد سریعتر از استفاده از IPv4 باشد.

تفاوت بین IPv4 و IPv6 که دومی را کمی سریعتر می کند این است که اتصالات IPv6 مستقیم به شبکه دسترسی دارند. حتی با وجود اینکه IPv4 دارای هدرهای بسته کوچک تری نسبت به IPv6 است، باید از سرورهای NAT برای سفر در وب عبور کند.
 

آینده IPv4

امروزه فقط تعداد محدودی آی‌پی IPv4 در دسترس است. حتی RIPE NCC، یکی از رجیستری های اینترنت منطقه‌ای (RIR)، اعلام کرده است که آدرس های IPv4 آن تمام شده است.

با این حال، قبل از اینکه بتوانیم آن را به طور کامل نادیده بگیریم، IPv4 همچنان در آینده قابل پیش‌بینی در وب استفاده خواهد شد. در اینجا به برخی از دلایل اشاره می شود:

•    جایگزینی تجهیزات IPv4 گران است. ارتقاء نرم افزار و سخت افزاری که برای کار با IPv4 طراحی شده اند، پرهزینه و زمان بر است.
•     عدم سازگاری. بسیاری از دستگاه ها و سیستم های قدیمی هنوز با IPv6 ناسازگار هستند. این ممکن است باعث برخی مشکلات از جمله خطای DNS شود.
•     بسیاری از اپراتورهای شبکه،  رویکرد  wait and see  را اتخاذ می کنند. از آنجایی که هزینه اجرای هر دو IPv4 و IPv6 یا پیاده‌سازی dual-stack بالاست، بسیاری از اپراتورهای شبکه ترجیح می‌دهند در IPv4 باقی بمانند و منتظر بمانند تا شبکه‌های بیشتری به IPv6 بروند.
•     استفاده از NAT این فناوری آدرس‌های IPv4 را گسترش می‌دهد، زیرا به کاربران امکان می‌دهد یک آدرس IP واحد را با هزینه کم در هزاران دستگاه توزیع کنند.
•     آدرس های IPv4 فروخته می شوند و دوباره مورد استفاده قرار می گیرند. کسب‌وکارها و سازمان‌هایی که به آدرس‌های IPv4 نیاز دارند همچنان می‌توانند آن‌ها را از طریق کارگزاران آدرس IPv4 خریداری کنند.

سازگاری با IPv6

اگرچه ممکن است به نظر راحت‌تر باشد که به IPv4 پایبند باشید، اما گسترش این نسخه می‌تواند گران باشد زیرا قیمت آدرس‌های IPv4 بر اساس عرضه و تقاضا تعیین می‌شود.

همچنین، استفاده از NAT به عنوان جایگزین برای IPv6 دارای اشکالاتی است. یکی از آنها این است که NAT به عنوان یک فناوری موقت توسعه یافته است، بنابراین ممکن است با برخی برنامه ها و پروتکل ها به خوبی کار نکند.

این مشکلات نشان می دهد که گسترش IPv6 تنها راه حل مناسب برای رشد اینترنت است.

خبر خوب این است که انتقال به IPv6 در حال حاضر آغاز شده است. به گفته گوگل، پذیرش IPV6 در سراسر جهان در حال حاضر 37 درصد است.
 

با مهاجرت بیشتر ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP)، اپراتورهای تلفن همراه و سایر شرکت های بزرگ به IPv6، تعداد وب سایت هایی که از IPv6 پشتیبانی می کنند و کاربرانی که نرم افزار و تجهیزات خود را برای IPv6 ارتقا می دهند نیز افزایش می یابد.

مهاجرت از IPv4 به IPv6 ممکن است به دلایلی که قبلا ذکر شد بسیار کند پیشرفت کند، اما می‌توان انتظار گسترش سریع‌تری را در سال‌های آینده داشت.