Różnica między IPv4 a IPv6

Aby w pełni pojąć różnice pomiędzy protokołami IPv4 i IPv6, kluczowe jest zrozumienie, czym jest protokół internetowy (IP) lub adres IP. To unikatowy identyfikator umożliwiający urządzeniom komunikację w sieci Internet. Aktualnie funkcjonują dwie wersje tego protokołu: IPv4 i IPv6. Protokół IPv4 zadebiutował publicznie w 1980 roku, jednak powszechne zastosowanie znalazł po 1989, kiedy to Sir Tim Berners-Lee stworzył sieć WWW. Z kolei IPv6 był w fazie projektowania i rozwoju od 1998 roku, a jego wdrożenie nastąpiło w 2017. Pomimo istnienia odmiennych zalet i wad, rozróżnienie między IPv4 i IPv6 często sprawia trudność. W niniejszym artykule dokonamy analizy przewag IPv6, zestawiając go z IPv4 oraz przedstawimy porównanie obu protokołów.

Kluczowe różnice między IPv4 a IPv6

Poniżej szczegółowo omówimy różnice między protokołami IPv4 i IPv6.

Czym jest protokół internetowy?

Protokół internetowy to zbiór zasad umożliwiających przesyłanie danych między komputerami za pośrednictwem internetu. Określa on ścieżkę, jaką dane przebywają od komputera-źródła do komputera docelowego. Dane wysyłane z komputera-źródła dzielone są na mniejsze segmenty, nazywane pakietami. Każdy pakiet zawiera informację o adresie IP komputera docelowego. Ta informacja, czyli adres IP, jest przypisywana przez Internet, aby jednoznacznie identyfikować urządzenia.

Rodzaje protokołów internetowych

Oto najczęściej spotykane protokoły internetowe:

• IP (Protokół Internetowy): To fundament komunikacji między komputerami w sieci. Protokół IP gwarantuje, że każdemu urządzeniu zostanie przypisany unikalny numer seryjny, czyli adres IP. Istnieją dwie główne wersje IP: IPv4 i IPv6. Dalsza część artykułu szczegółowo omawia różnice między nimi.

• TCP (Protokół Kontroli Transmisji): TCP dzieli dane na mniejsze pakiety i przesyła je przez Internet, dbając o to, by każdy pakiet zawierał informacje o źródle, przeznaczeniu oraz kolejności danych. Protokół TCP jest podzielony na cztery warstwy. Warstwa aplikacji zapewnia odbiór danych w formacie identycznym z formatem wysyłki. Warstwa transportowa odpowiedzialna jest za sprawną transmisję danych z komputera-źródła do docelowego, kontrolując przepływ i naprawiając błędy. Warstwa internetowa przekazuje pakiety między różnymi sieciami, a warstwa dostępu do sieci umożliwia fizyczne połączenie komputerów z siecią.

• UDP (Protokół Datagramów Użytkownika): UDP to protokół bezpołączeniowy i nierzetelny. Nie gwarantuje on dostarczenia danych i może przesyłać jednocześnie jedynie niewielką ich ilość. Do transferu danych we właściwe miejsce wykorzystuje adresy komputerów.

• POP3 (Protokół Poczty w Wersji 3): POP3 zarządza odbieraniem wiadomości e-mail ze skrzynki pocztowej, wykorzystując do tego celu dwa agenty: klienta i serwer.

• SMTP (Protokół Prostej Transmisji Poczty): SMTP służy głównie do wysyłania wiadomości e-mail. Działa w oparciu o zestaw reguł, a komunikacja odbywa się między programami wysyłającymi i odbierającymi pocztę za pośrednictwem Internetu.

• FTP (Protokół Transferu Plików): FTP umożliwia przesyłanie różnorodnych plików (tekstowych, multimedialnych, dokumentów, programów) z komputera-źródła do docelowego.

• HTTP (Protokół Transferu Hipertekstu): HTTP jest protokołem, który przesyła dane w specjalnym formacie w sieci WWW, łącząc teksty, obrazy i inne elementy. Odpowiada za strukturę i sposób przesyłania danych, a także za reakcje na komendy użytkownika w przeglądarce.

• HTTPS (Bezpieczny Protokół Transferu Hipertekstu): HTTPS to rozszerzona wersja HTTP, która zwiększa bezpieczeństwo komunikacji poprzez wykorzystanie certyfikatów SSL i TLS. Jest niezbędny przy przesyłaniu poufnych danych.

• TELNET (Protokół Sieci Terminalowej): TELNET umożliwia połączenie z systemem poprzez sieć. Komputer użytkownika (lokalny) łączy się z komputerem docelowym (zdalnym). Umożliwia on logowanie się do zdalnego komputera z poziomu komputera-źródła.

Czym jest adres IP?

Adres IP to niepowtarzalny numer identyfikujący każde urządzenie podłączone do sieci, umożliwiając mu komunikację. Przykładem adresu IP jest 192.168.293.10.

Adresy te mogą być identyczne dla urządzeń korzystających z tej samej sieci (np. w domu lub biurze), ale są rozdzielane za pomocą NAT (ang. Network Address Translation) podczas dostępu do publicznych adresów. Modem/router pełni funkcję NAT, co pozwala na rozróżnianie urządzeń w sieci i właściwe ich identyfikowanie podczas dostępu do internetu. Zanim zagłębimy się w szczegóły IPv4 i IPv6, warto poznać ich definicje.

Czym jest IPv4?

Protokół IPv4, czyli Protokół Internetowy w wersji 4, to pierwotna wersja internetu przeznaczona do użytku publicznego. Umożliwia on dostęp do sieci i jednocześnie przypisuje urządzeniom unikalny kod identyfikacyjny. Jest protokołem wykorzystywanym w sieciach warstwy łącza z komutacją pakietów, co oznacza, że jest przystosowany do sieci Ethernet.

IPv4 używa 32-bitowej wartości liczbowej do identyfikacji użytkownika w sieci. To daje łącznie 2³², czyli około 4,3 miliarda unikalnych adresów (dokładnie 4 294 967 296).

Czym jest IPv6?

Obraz autorstwa Gerhard Gellinger z Pixabay

IPv6 to nowszy protokół z ulepszonymi funkcjami, który został stworzony w odpowiedzi na problem wyczerpywania się adresów IP w IPv4. IPv6 wykorzystuje 128-bitowy adres IP, który umożliwia wykorzystanie aż 2¹²⁸ adresów. Daje to praktycznie nieograniczoną liczbę adresów IP, zapisywanych w formie szesnastkowej, rozdzielonej dwukropkami (:).

Jakie są różnice między IPv4 a IPv6?

Obecnie dostawcy usług internetowych zachęcają użytkowników do korzystania z IPv6 w celu zapewnienia płynnych i stabilnych połączeń. Użytkownik często nie jest świadomy, czy korzysta z IPv4, czy z IPv6. Aby ułatwić identyfikację różnic, porównajmy przykładowe adresy IPv4 i IPv6:

• IPv4: 192.168.27.12
• IPv6: 2001:4860:4860:0:0:0:0:8888

Poniższa tabela prezentuje najważniejsze różnice między IPv4 i IPv6:

IPv4
IPv6
32-bitowa długość adresu
128-bitowa długość adresu
4,3 miliarda adresów
340 undecylionów adresów
Adres numeryczny
Adres szesnastkowy
Transmisja pojedyncza, multiemisja i rozgłaszanie
Transmisja pojedyncza, anycast i multicast
Rozmiar pakietu: 576 bajtów
Rozmiar pakietu: 1208 bajtów
0 do 255 w liczbie
0 do FFFF
Oddzielone kropką (.)
Oddzielone dwukropkiem (:)
Składa się z 4 oktetów i 8 bitów
Składa się z 8 oktetów i 16 bitów
Odpowiedni dla komputerów i laptopów
Bardziej kompatybilny z sieciami komórkowymi
Ograniczona przepustowość ze względu na przestarzały protokół
Większa przepustowość
Przykład: 192.168.27.12
Przykład: 2001:4860:4860:0:0:0:0:8888

Zalety IPv6 w porównaniu z IPv4

Po analizie różnic między IPv4 i IPv6, warto przyjrzeć się korzyściom, jakie niesie za sobą IPv6. Używanie IPv4 wciąż jest obecne ze względu na problemy z kompatybilnością, być może przez dostawcę sieci lub ze względu na starsze systemy. Protokół IPv4 działał od czasów sieci LAN, a dostęp do technologii bezprzewodowej był ograniczony. Wraz ze wzrostem konkurencji w masowej produkcji, ludzie zaczęli doceniać rolę Internetu i przeszli na cyfrowy styl życia. Poniżej przedstawiamy najważniejsze zalety IPv6:

• IPv6 eliminuje potrzebę translacji adresów sieciowych (NAT) podczas dostępu do sieci.
• Oferuje nieograniczoną liczbę adresów IP.
• Zapewnia lepsze opcje etykietowania przepływu danych (Quality of Service).
• Umożliwia automatyczną konfigurację urządzeń.
• Gwarantuje automatyczne uwierzytelnianie i prywatność.
• Jest przystosowany do routingu multicast.
• Zapewnia lepszą mobilność i stabilne połączenie.
• IPv6 lepiej współpracuje z urządzeniami mobilnymi.
• Strony internetowe uruchamiają się o około 5% szybciej w porównaniu z IPv4.
• Do mapowania IPv6 z adresem MAC używa protokołu NDP (Neighbor Discovery Protocol).
• Nie wykorzystuje pola sumy kontrolnej.

Statystyki wykorzystania IPv6

Wraz z pojawieniem się nowej wersji, ludzie zaczęli stosować indywidualne adresy IP, by uniknąć przeciążeń. Statystyki Google pokazują, że wykorzystanie IPv6 wzrosło do 36,85% do 25 października 2022 roku, podczas gdy w 2008 roku wynosiło tylko 0,14%. Wskazuje to, że dostawcy internetu powoli wdrażają zmiany.

Obraz z Google IPv6 adoption

W miarę, jak kolejne kraje wdrażają IPv6, firmy technologiczne rozwijają Web 3.0 (NFT, Gry, Kryptowaluty).

Obraz z Google IPv6 adoption per country

Po zapoznaniu się z różnicami i zaletami, przejdźmy do porównania, który z protokołów – IPv4 czy IPv6 jest lepszy.

Który protokół jest lepszy: IPv4 czy IPv6?

Odpowiedź na to pytanie nie jest jednoznaczna, mimo że omówiliśmy wiele zalet IPv6 nad IPv4. Aby zdecydować, który protokół lepiej odpowiada potrzebom, należy wziąć pod uwagę wymagania sieci. Jeśli większość urządzeń w sieci używa adresów IPv4, wówczas użycie tego protokołu może być korzystniejsze. Podobnie, jeśli celem jest tylko bieżąca obsługa sieci bez planów na długoterminową rozbudowę, IPv4 może być wystarczający. Jednak ogólnie rzecz biorąc, IPv6 jest nowocześniejszy, szybszy, bezpieczniejszy i oferuje więcej zaawansowanych funkcji.

Ponadto, adres IP jest automatycznie przypisywany do urządzenia po podłączeniu do internetu, w zależności od lokalizacji i wybranych usług.

Współpraca IPv4 i IPv6

Pomimo różnic między IPv4 i IPv6, oba protokoły są wciąż wykorzystywane. Obie wersje mają swoje wady i zalety. Istnieją także korzyści z ich równoczesnego stosowania. W takim podejściu komputery i routery obsługują oba protokoły, co jest wspierane przez wielu dostawców sieci. Taka konfiguracja nazywana jest siecią dual-stack. Innymi podejściami umożliwiającymi współistnienie obu protokołów są tunelowanie i translacja adresów sieciowych.

Kto używa IPv6?

Z danych Google wynika, że globalne wdrożenie IPv6 wynosi 34%, a w USA około 46%. Dostawcy usług internetowych oraz sieci operatorów są jednymi z pierwszych użytkowników protokołu IPv6. Duże firmy, takie jak Google, Yahoo, Amazon, Telcom czy Comcast przeszły na konfigurację dual-stack, a Microsoft, CERNET i T-Mobile na korzystanie z IPv6. Decyzja o migracji na nowy protokół wymaga uwzględnienia budżetu, stopnia skomplikowania oraz czasu potrzebnego na przeprowadzenie zmian.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

P1. Czy protokół IPv4 jest wciąż używany?

Odp. Rozważając relację IPv4 vs IPv6, warto wiedzieć, jak sytuacja wygląda z IPv4. Jak wspomniano, adresy IPv4 są na wyczerpaniu. Chociaż nie zostały całkowicie zużyte, są nadal używane ze względu na swoją kompatybilność. Adresy IPv4 są sprzedawane i ponownie wykorzystywane. Nie ma planów całkowitego wyłączenia adresów IPv4, chociaż wiele witryn zmodernizowało zarządzanie systemem do IPv6.

P2. Jaka jest różnica między DNS a IP?

Odp. Adres IP, czyli protokół internetowy, to unikalny numer urządzenia w sieci, umożliwiający mu komunikację. DNS (System Nazw Domen) to usługa, która tłumaczy nazwy domen (np. amazon.com) na odpowiadające im adresy IP (np. 54.192.0.0/16).

***

Mamy nadzieję, że ten artykuł okazał się pomocny i pozwolił lepiej zrozumieć różnice między IPv4 a IPv6. W razie dodatkowych pytań lub propozycji kolejnych tematów, zachęcamy do skorzystania z sekcji komentarzy.