IPv6: подробное объяснение

IPv6 (RFC 8200) разработан в 1990-х годах, когда стало ясно, что 4,3 миллиарда адресов IPv4 закончатся. В IPv6-адресе 128 бит: 2¹²⁸, или около 3,4 × 10³⁸ адресов. Важен не размер числа, а то, что каждая сеть может получить столько пространства, сколько ей нужно, а каждое устройство — снова иметь глобально достижимый адрес без NAT.

IPv6 не является обновлением IPv4; два протокола работают параллельно (два стека, dual stack). Сегодня большая и растущая доля трафика к крупным сервисам идёт по IPv6, особенно в мобильных сетях.

IPv6-адрес записывается как восемь групп по четыре шестнадцатеричные цифры, разделённых двоеточиями:

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

Каждая группа — 16 бит. Шестнадцатеричные цифры — от 0 до 9 и от a до f; регистр букв не важен, но принято писать строчными.

Длинные последовательности нулей встречаются часто, поэтому есть два правила сокращения (RFC 4291), а RFC 5952 задаёт единственный правильный способ их применять:

1. Отбросьте ведущие нули в каждой группе: 0db8 → db8, 0042 → 42, 0000 → 0.
2. Замените одну последовательность нулевых групп на :: — самую длинную, при равенстве первую, и только если она охватывает не меньше двух групп. Это можно сделать лишь один раз, иначе адрес станет неоднозначным.

Так 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329 превращается в 2001:db8::ff00:42:8329. Адрес loopback 0:0:0:0:0:0:0:1 — это ::1, а неопределённый адрес — просто ::.

Попробуйте любой адрес в обозревателе ниже — он показывает полную и каноническую формы рядом.

IPv6 использует нотацию CIDR, как и IPv4. Типичный глобальный одноадресный адрес делится так:

• Префикс маршрутизации (обычно /48 или /56) — его выдаёт площадке провайдер.
• Идентификатор подсети — биты до /64, нумерующие сети площадки. В /48 помещается 65 536 подсетей.
• Идентификатор интерфейса (последние 64 бита) — обозначает устройство в его сети.

Одна локальная сеть почти всегда /64. На этом основана автонастройка адресов без сохранения состояния (SLAAC): устройства сами выбирают идентификаторы интерфейса — сейчас ради приватности случайные (RFC 8981) — и регулярно меняют их.

• Глобальные одноадресные 2000::/3 — публичные маршрутизируемые адреса.
• Link-local fe80::/10 — есть у каждого интерфейса IPv6; действуют только в пределах канала и используются для обнаружения соседей и протоколов маршрутизации.
• Уникальные локальные fc00::/7 (на практике fd00::/8) — аналог частных адресов в IPv6 (RFC 4193).
• Многоадресные ff00::/8 — широковещания в IPv6 нет; его заменяют группы многоадресной рассылки.
• Loopback ::1 и неопределённый ::.
• IPv4-mapped ::ffff:0:0/96 — так ПО IPv6 представляет IPv4-собеседников, например ::ffff:192.0.2.1.
• Для документации 2001:db8::/32 и 3fff::/20 — для примеров вроде тех, что на этой странице.

Полный список зарезервированных блоков IPv6, построенный по реестру IANA, который использует классификатор этого сайта:

Браузер подключается по одному семейству адресов за раз. Если работают оба, он обычно предпочитает IPv6 (Happy Eyeballs, RFC 8305). Чтобы показать вам оба адреса, ipaddress.ee делает из вашего браузера запросы к двум дополнительным именам: у одного есть только запись IPv4 (A), у другого — только IPv6 (AAAA). То, что видит каждое из них, и есть ваш адрес в этом семействе. Если запрос по IPv6 не проходит, у вашего подключения нет работающего IPv6.