Урок 9. IPv6: что это и зачем

Адресов IPv4 всего около 4,3 миллиарда, а устройств в интернете давно больше. Свободные адреса IPv4 у региональных регистраторов закончились ещё в 2010-х годах, и сети держатся на NAT (урок NAT и проброс портов). IPv6 решает задачу по-другому: адресов в нём столько, что хватит каждому устройству — без общего адреса на всю квартиру.

Сколько адресов

Адрес IPv6 длиной 128 бит вместо 32. Это 2 в степени 128 — число с 39 цифрами. Даже одна обычная сеть IPv6 (/64) вмещает в 4,3 миллиарда раз больше адресов, чем весь IPv4:

print(2 ** 32)
print(2 ** 64)
print(2 ** 128)

4294967296
18446744073709551616
340282366920938463463374607431768211456

Как записывается адрес

Восемь групп по четыре шестнадцатеричные цифры (0–9 и a–f) через двоеточие:

2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

Длинно, поэтому есть два правила сокращения:

1. Нули в начале группы можно не писать: 0db8 → db8, 0042 → 42, 0000 → 0.
2. Одну подряд идущую цепочку нулевых групп можно заменить на ::. Только одну — иначе непонятно, сколько нулей где пропущено.

Так адрес выше превращается в 2001:db8::ff00:42:8329. Модуль ipaddress в Python делает это сам и умеет развернуть адрес обратно:

import ipaddress

addr = ipaddress.ip_address("2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329")
print(addr)
print(addr.exploded)
print(ipaddress.ip_address("fe80::1").is_link_local)
print(ipaddress.ip_address("::1").is_loopback)

2001:db8::ff00:42:8329
2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
True
True

Адреса, которые начинаются с 2001:db8:, выделены для примеров в книгах и документации — в настоящих сетях их нет.

Маска пишется так же, как в IPv4, через косую черту: 2001:db8:1:2::/64. В адресе сайта адрес IPv6 берут в квадратные скобки, чтобы двоеточия не спутались с портом: http://[2001:db8::10]:8080/.

Виды адресов

Поэтому у компьютера в сети с IPv6 сразу несколько адресов — это нормально.

Как устройство получает адрес

В IPv6 устройство обычно придумывает адрес само (SLAAC — автонастройка без сервера):

1. Роутер время от времени объявляет в сети её префикс — первую половину адреса, например 2001:db8:1:2::/64.
2. Устройство дописывает к префиксу вторую половину, придуманную само, и проверяет, что такой адрес ещё никто не занял.

Бывает и DHCPv6 — раздача адресов сервером, как в IPv4. Провайдер выдаёт домашнему роутеру не один адрес, а целый префикс — например /56 или /64, — и роутер делит его на свои сети.

Телефоны и компьютеры заводят ещё и временные адреса, которые регулярно меняются: так сайтам труднее следить за устройством по его адресу. Для исходящих подключений система обычно берёт временный адрес, поэтому адрес, который видят сайты, со временем меняется.

NAT не нужен, брандмауэр — нужен

У каждого устройства в IPv6 свой глобальный адрес, и NAT обычно нет. Это значит, что подключение из интернета технически может дойти до устройства напрямую. Не пускает его брандмауэр роутера: по умолчанию он должен пропускать внутрь только ответы на соединения, начатые изнутри.

Вместо проброса порта в IPv6 делают правило брандмауэра роутера: «разрешить входящие на такой-то порт такого-то адреса». Учтите, что префикс от провайдера может меняться, а временные адреса меняются всегда, — разрешайте доступ к постоянному адресу устройства.

Двойной стек

Почти везде IPv4 и IPv6 работают одновременно — это двойной стек (dual stack). Если у сайта есть запись AAAA (урок DNS) и IPv6 работает, браузер обычно идёт по IPv6, а если не получается — быстро переключается на IPv4. Если провайдер IPv6 не даёт, ничего не ломается: всё работает по IPv4.

Как проверить, есть ли IPv6

В Windows — ipconfig: строки с адресами IPv6 есть у каждого подключения. Если есть только адрес на fe80:, глобального IPv6 у вас нет. В Linux:

ip -6 addr
ip -6 route show default

Есть ли у сайта адрес IPv6, покажет запрос записи AAAA, и затем можно проверить связь с ним:

nslookup -type=AAAA glif.by
ping -6 glif.by

Если у сайта нет записи AAAA, он работает только по IPv4, и ping -6 до него не дойдёт — это не поломка. Ключ -6 у ping есть и в Windows, и в Linux. Проверить, видят ли вас сайты по IPv6, можно и на сайтах проверки IPv6.

Коротко

• IPv6 — адреса длиной 128 бит: хватит на все устройства без NAT.
• Запись — восемь групп через двоеточие; нули в начале группы опускают, одну цепочку нулевых групп заменяют ::.
• fe80: — локальный адрес канала, fd… — локальный для своей сети, ::1 — сам компьютер, 2… — глобальный.
• Устройства придумывают адреса сами по префиксу от роутера (SLAAC) и заводят временные адреса.
• Защиту в IPv6 даёт брандмауэр роутера, а вместо проброса порта делают разрешающее правило.

Проверьте себя