IPv6, — разработанная в IETF версия протокола Интернета (IP), призванная решить проблемы, с которыми столкнулась его предыдущая версия IPv4, за счёт целого ряда принципиальных изменений, в первую очередь — проблему исчерпания адресного пространства за счёт кардинально большего пула адресов.
Протокол IPv6 разработан в парадигме истинной одноранговой сети, присущей Интернету 1980-х и призван вернуть интернету связность сетевых устройств каждого с каждым.
Длина адреса IPv6 составляет 128 бит, в отличие от 32 бит в адресе IPv4, и 2128 возможных адресов IPv6 позволяют выделить каждому жителю планеты гигантское множество адресов для его личных устройств, из-за чего прямые сравнения адресных пространств этих протоколов не имеют смысла.
Из-за практического исчерпания адресного пространства после 2010 года резко снизилось ежегодное количество адресов IPv4, выделяемых региональными интернет-регистраторами и регистраторы стали изыскивать резервы, в том числе возвращать и повторно выделять ранее выданные подсети. В отличие от сильного снижения выделяемых адресов IPv4, количество выделяемых адресов IPv6 растёт год к году с редкими снижениями (одно из снижений было связано с пандемией COVID-19).
По статистике регистраторов сетевых адресов, на 2022 год больше всего адресов IPv6 () было выделено пользователям и организациям США, при этом в пересчёте на душу населения лидером была Швеция.
В августе 2026 года посетителей сайтов и сервисов Google обращались к ним по протоколу IPv6.
В процессе перехода с IPv4 на IPv6 эти протоколы используются одновременно на устройствах с двойным стеком протоколов (), и постепенно доля трафика IPv6 в Интернете растёт. Использованию двойного стека протоколов способствует внедрение в устройствах технологии , спецификация которой была разработана IETF специально для плавного перехода от IPv4 к IPv6 (с ней поддерживающее двойной стек приложение предпочитает IPv6, и у операторов, внедряющих IPv6 с сохранением IPv4, снижаются затраты на трансляцию IPv4).
История создания В конце 1980-х стала очевидна необходимость разработки способов сохранения адресного пространства Интернета. В начале 1990-х, несмотря на внедрение бесклассовой адресации, стало ясно, что этого недостаточно для предотвращения исчерпания адресов и необходимы дальнейшие изменения инфраструктуры Интернета. К началу 1992 года появилось несколько предложений, и к концу 1992 года IETF объявила конкурс для рабочих групп на создание интернет-протокола следующего поколения ( — IPng). 25 июля 1994 года IETF утвердила модель IPng, с образованием нескольких рабочих групп IPng. К 1996 году была выпущена серия RFC, определяющих Интернет-протокол версии 6, начиная с RFC 1883.
IETF назначила новому протоколу версию 6, так как версия 5 была ранее назначена экспериментальному протоколу IPv5, предназначенному для передачи видео и аудио.
Исчерпание IPv4-адресов
Оценки времени полного исчерпания IPv4-адресов различались в 2000-х. Так, в 2003 году директор APNIC Пол Уилсон () заявил, что, основываясь на темпах развёртывания сети Интернет того времени, свободного адресного пространства хватит на одно—два десятилетия. В сентябре 2005 года Cisco Systems предположила, что пула доступных адресов хватит на 4—5 лет.
Региональные интернет-регистраторы активно выделяли операторам блоки адресов IPv4 вплоть до 2010 года включительно, затем адреса закончились, и с 2011 года количество выделяемых блоков резко снизилось. Регистраторы стали изыскивать резервы, в том числе возвращать и повторно использовать ранее выданные подсети. В 2022 году три подсети /24, возвращённые в 2019 году от не использовавших их операторов, оставались «придержанными».
3 февраля 2011 агентство IANA распределило последние пять блоков /8 IPv4 региональным интернет-регистраторам. На этот момент ожидалось, что общий запас свободных блоков адресов у региональных интернет-регистраторов (RIR) закончится в течение срока от полугода (APNIC) до пяти лет (AfriNIC).
По состоянию на сентябрь 2015 года об исчерпании общего запаса свободных блоков IPv4-адресов и ограничениях на выдачу новых диапазонов адресов объявили все региональные регистраторы, кроме AfriNIC; ARIN объявил о полном исчерпании свободных IPv4-адресов, а для остальных регистраторов этот момент прогнозируется начиная с 2017 года. Выделение IPv4-адресов в Европе, Азии и Латинской Америке (регистраторы APNIC, RIPE NCC и LACNIC) продолжается блоками /22 (по 1024 адреса)
Исчерпание адресов IPv4 привело к появлению механизма рыночной передачи блоков IPv4 между операторами интернета, и цены на этом рынке несколько лет подряд росли, в том числе из-за спекулятивных действий держателей адресов. На спекулятивный характер сделок рынка адресов IPv4 указывает небольшое число использований купленных блоков адресов. Чаще всего покупателями были спекулянты, которые после покупки выдерживали минимально требуемое регистраторами время и выставляли свои блоки на продажу по более высокой цене.
За время функционирования рынка адресов IPv4 объёмы торговли на нём постепенно снижались. На снижение объёмов повлияло как исчерпание резервов, так и то, что держатели резервов адресного пространства IPv4 придерживали свои блоки адресов в ожидании повышения цен. К 2022 году рост цен на рынке адресов IPv4 остановился. Вероятных причин две. Первая — снижение спроса, вызванное ростом числа пользователей протокола IPv6, в частности, благодаря распространению устройств с двойным стеком и приложений, работающих по технологии «Happy Eyeballs». Вторая — стремление части держателей блоков IPv4 выгодно продать свои активы, что стимулировало их придержать имеющиеся резервы. К концу 2022 года из-за снижения спроса держать купленные для получения прибыли блоки адресов IPv4 спекулянтам стало рискованно, но и выставлять их на продажу единомоментно также являет собой риск обвалить цену.
Дефицит блоков адресов IPv4 (низкое предложение и высокая цена) создают ценовое давление дефицита и стимулируют операторов переходить на IPv6. В некий момент давление дефицита превысит стоимость внедрения IPv6, операторы начнут массовое его внедрение, и рынок адресов IPv4 рухнет.
Тестирование протокола 8 июня 2011 года состоялся Международный день IPv6 — мероприятие по тестированию готовности мирового интернет-сообщества к переходу с IPv4 на IPv6, в рамках которого участвовавшие в акции компании добавили к своим сайтам IPv6-записи на один день. Тестирование прошло успешно, накопленные данные были проанализированы и учтены при последующем внедрении протокола и для составления рекомендаций.
Внедрение протокола
Перевод на IPv6 начал осуществляться внутри Google с 2008 года.
4 февраля 2008 года поддержка IPv6 была внедрена на шести корневых серверах DNS из тринадцати.
В течение дня 8 июня 2011 года по инициативе Общество Интернета (, ) у крупнейших в мире операторов интернета и хостеров было проведено испытание готовности инфраструктуры Интернета к внедрению протокола IPv6. Это испытание прошло в целом успешно, и специалисты сделали вывод о готовности всемирной сети к внедрению IPv6. 8 июня назвало Международным днём IPv6 ().
6 июня 2012 года объявило об официальном запуске всемирной сети на протоколе IPv6 (). В этот день в полночь по Гринвичу (4 часа утра по московскому времени) крупнейшие мировые компании в отрасли информационных технологий официально включили на своем оборудовании и в своих сервисах поддержку протокола IPv6.
К всемирному запуску IPv6 ведущие телекоммуникационные операторы обязались обеспечить поддержку IPv6 в таких масштабах, чтобы как минимум пользователей Интернета могли сразу использовать IPv6. (уже подписались AT&T, Comcast, , , KDDI, , ). Производители сетевого оборудования активируют IPv6 в качестве настроек по умолчанию в маршрутизаторах (Cisco, D-Link). Веб-компании включат IPv6 на своих основных сайтах (Google, Facebook, Microsoft Bing, Yahoo), а некоторые переводят на IPv6 также корпоративные сети. В спецификации стандарта мобильных сетей LTE указана обязательная поддержка протокола IPv6.
В России на начало 2012 года проникновение IPv6 составляло от общего числа сетей.
В 2022 году IPv6 внедряли крупные государственные организации США.
Сравнение с IPv4
Иногда утверждается, что новый протокол может обеспечить до 5·1028 адресов на каждого жителя Земли. Такое большое адресное пространство было введено ради иерархичности адресов (это упрощает маршрутизацию). Тем не менее, увеличенное пространство адресов сделает NAT необязательным. Классическое применение IPv6 (по сети /64 на абонента; используется только unicast-адресация) обеспечит возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли.
Из IPv6 убраны функции, усложняющие работу маршрутизаторов: Маршрутизаторы больше не должны фрагментировать пакет, вместо этого пакет отбрасывается с ICMP-уведомлением о превышении MTU и указанием величины MTU следующего канала, в который этому пакету не удалось войти. В IPv4 размер MTU в ICMP-пакете не указывался, и отправителю требовалось осуществлять подбор MTU техникой Path MTU discovery. Для лучшей работы протоколов, требовательных к потерям, минимальный MTU поднят до 1280 байт. Фрагментация поддерживается как опция (информация о фрагментации пакетов вынесена из основного заголовка в расширенные) и возможна только по инициативе передающей стороны. Из IP-заголовка исключена контрольная сумма. С учётом того, что канальные (Ethernet) и транспортные (TCP и UDP) протоколы имеют свои контрольные суммы, ещё одна контрольная сумма на уровне IP воспринимается как излишняя. Кроме того, модификация поля hop limit (или TTL в IPv4) на каждом маршрутизаторе в IPv4 приводила к необходимости её постоянного перерасчёта.
Несмотря на больший по сравнению с предыдущей версией протокола размер адреса IPv6 (16 байтов вместо 4), заголовок пакета удлинился всего лишь вдвое: с 20 до 40 байт.
Улучшения IPv6 по сравнению с IPv4: В сверхскоростных сетях возможна поддержка огромных пакетов (джамбограмм) — до 4 гигабайт; Time to Live переименовано в Hop Limit; Появились метки потоков и классы трафика; Появилось многоадресное вещание.
Автоконфигурация (Stateless Address Autoconfiguration — SLAAC)
При инициализации сетевого интерфейса ему назначается локальный IPv6-адрес, состоящий из префикса fe80::/10 и идентификатора интерфейса, размещённого в младшей части адреса. В качестве идентификатора интерфейса часто используется 64-битный расширенный уникальный идентификатор EUI-64, часто ассоциируемый с MAC-адресом. Локальный адрес действителен только в пределах сетевого сегмента канального уровня и используется для обмена информационными ICMPv6-пакетами.
Для настройки других адресов узел может запросить информацию о настройках сети у маршрутизаторов, отправив ICMPv6-сообщение «Router Solicitation» на групповой адрес маршрутизаторов. Маршрутизаторы, получившие это сообщение, отвечают ICMPv6-сообщением «Router Advertisement», в котором может содержаться информация о сетевом префиксе, адресе шлюза, адресах рекурсивных DNS серверовJ. Jeong; S. Park; L. Beloeil; S. Madanapalli (November 2010) IPv6 Router Advertisement Options for DNS Configuration , IETF. RFC6106., MTU и множестве других параметров. Объединяя сетевой префикс и идентификатор интерфейса, узел получает новый адрес. Для защиты персональных данных идентификатор интерфейса может быть заменён на псевдослучайное число.
Для большего административного контроля может быть использован DHCPv6, позволяющий администратору маршрутизатора назначать узлу конкретный адрес.
Для провайдеров может использоваться функция делегирования префиксов клиенту, что позволяет клиенту просто переходить от провайдера к провайдеру, без изменения каких-либо настроек.
Метки потоков