В ближайшие годы развитие Интернета может остановиться из-за нехватки IP-адресов – уникальных идентификаторов, которые необходимы для подключения любого устройства к Всемирной паутине. Протокол передачи данных IPv4, на котором основан современный Интернет, предполагает около четырех миллиардов уникальных IP-адресов. Сегодня, по данным корпорации ICANN, из этого числа осталось всего 650 тыс. свободных идентификаторов. По некоторым прогнозам этого хватит примерно до 2009 года. К счастью, ученые давно задумались над решением проблемы ограниченности адресного пространства в IPv4. И выход был найден. В 90-е годы появилась новая технология, позволяющая увеличить число доступных адресов практически до бесконечности. Разработка получила название IPv6 или Internet Protocol version 6.

Любое устройство, будь то компьютер, мобильный телефон или КПК, при подключении к Интернету должно получить уникальный числовой идентификатор, называемый IP-адресом. Рядовые пользователи Интернета практически не сталкиваются с IP-адресами благодаря существованию системы доменных имен (DNS). Если человек хочет зайти на сайт, он просто вводит его доменное имя, не задумываясь о цифрах. Однако именно числовые IP-адреса лежат в основе функционирования Всемирной паутины.

Формат IP-адреса определен в IP-протоколе, основная функция которого – передача данных через набор объединенных компьютерных сетей. Выбор пути передачи данных называется маршрутизацией. Сегодня в Интернете используется протокол IPv4, созданный 70-е годы прошлого столетия. Каждый IP-адрес в нем состоит из 32 бит и представлен в виде четырех чисел по 8 бит, разделенных точками. Такой подход позволяет получить более четырех миллиардов уникальных IP-адресов. На заре эры Интернета казалось, что этого более чем достаточно. А поэтому адреса целыми блоками выдавались напрямую организациям, среди которых преобладали научные учреждения и университеты.

Однако быстрый рост популярности Сети показал, что свободные идентификаторы закончатся гораздо быстрее, чем предполагалось изначально. Число устройств, способных подключаться к Интернету многократно возросло. Эксперты рассчитали, что при нынешних темпах развития Интернета возможностей системы IPv4 хватит еще на 5 лет. По данным корпорации ICANN на октябрь 2007 года осталось всего лишь чуть более 650 тыс. свободных IP-адресов. Пессимисты утверждают, что IPv4 исчерпает себя уже в 2009 году.

Протокол обладает и рядом других существенных недостатков. В 32-битном пространстве достаточно сложно построить и упорядочить структуру адресов, что приводит к увеличению маршрутных таблиц и, следовательно, значительно усложняет маршрутизацию в Интернете. Кроме того, в протоколе не предусмотрены механизмы информационной безопасности, например, отсутствует возможность шифрования данных. Наконец, в IPv4 не поддерживается качество обслуживания, то есть информация о пропускной способности и задержках, которая необходима для работы некоторых сетевых приложений.

Ученые давно задумались над возможным усовершенствованием IPv4. В конце 70х для передачи голосовых и видеоданных был разработан экспериментальный протокол ST, который затем был модернизирован в ST2. Он представлял собой надстройку к уже существовавшему IPv4 и использовался в ряде коммерческих проектов, однако широкого распространения так и не получил. Неофициально ST2 называли протоколом IPv5.

В 1992 году появилась новая технология, которая получила название IPv6 или Internet Protocol version 6. В IPv6 длинна IP-адреса расширена до 128 бит, поэтому число доступных идентификаторов увеличивается практически до бесконечности. Таким образом, применение этой технологии позволяет снабдить каждое устройство, имеющее доступ в Интернет, уникальным IP-адресом. А это обеспечивает непосредственное взаимодействие всех устройств, подключенных к Сети. Такое взаимодействие даст возможность, например, управлять кондиционером, находящимся у Вас дома, прямо из офиса. Помимо увеличения адресного пространства протокол обладает и другими преимуществами.

Например, в IPv6 существует отдельный тип адресов «anycast address», который позволяет устройству (в терминологии адресации оно называется узлом), подключенному к Интернету, отправлять запрос любой группе серверов. Это дает возможность узлу определить сервер, находящийся к нему ближе других и далее взаимодействовать только с ним.

Кроме того, в новом протоколе был улучшен формат заголовка пакета данных. Ряд его полей, которые существовали в IPv4, не вошли в IPv6, часть из них стала необязательной, а некоторые были усовершенствованы. При этом в заголовке IPv6 появилось несколько новых полей. С их помощью можно задать хосту-отправителю приоритет для своих пакетов, а также обеспечить потоковую обработку, что значительно ускоряет маршрутизацию.

В результате оптимизации заголовка число полей сократилось с 14 до 8, что позволяет существенно увеличить скорость обмена данными между устройствами. Стоит отметить, что протокол позволяет при необходимости добавлять в IP-заголовки новые поля.

Еще одна важная особенность IPv6 заключается в том, что в нем реализована возможность шифрования данных и поддерживается сервис качества обслуживания, особенно необходимый для мультимедийных трансляций.

Таким образом, новая технология обладает рядом преимуществ. Поэтому сегодня уже идет подготовительный этап по ее полноценному внедрению. В частности, утверждена политика делегирования новых IP-адресов. Согласно ей, каждый адрес может быть приписан только одному устройству и должен быть зарегистрирован в специальной базе данных. При этом распределение нового адресного пространства должно происходить с максимальным использованием принципов иерархии. Это необходимо для того, чтобы не допустить разрастания таблиц маршрутизации.

Схема делегирования адресов в IPv6 имеет следующий вид: корпорация ICANN, выполняющая IANA функции (к ним относится распределение адресного пространства), передает блок IP-адресов своему региональному представителю (региональной интернет-регистратуре – RIR). Далее адреса распределяются между организациями, представляющими RIR в каждой стране региона. Те, в свою очередь передают их интернет-провайдерам, которые, в конечном итоге, делегируют их конечным пользователям.

Организация, являющаяся местным представителем и претендующая на получение блока IP-адресов, должна предоставить региональной интернет-регистратуре двухлетний план по их передаче конечным пользователям, на основании которого ей будет выдана специальная лицензия. Она действительна в течение определенного срока и может быть отобрана вместе с выделенными адресами в случае невыполнения организацией указанного выше плана. При этом местный представитель может получить дополнительные IP-адреса в случае нехватки ранее выданных.

Полноценное внедрение IPv6 – дело недалекого будущего. Правительства многих стран уже осознали необходимость перехода к IPv6. Так, в США уже в конце следующего года будут определены подрядчики для модернизации существующей системы IP-адресов. В Европейском Союзе в настоящее время разрабатываются меры, способствующие скорейшему внедрению нового адресного пространства.

Тенденция по внедрению IPv6 не обошла стороной и Россию. Один из активных участников этого процесса – Российский Научно-Исследовательский Институт Развития Общественных Сетей (РосНИИРОС). В 2003 году он предоставил абонентам опорной научно-образовательной сети RBNet возможность тестирования новой технологии. Для осуществления этого проекта были заключены пиринговые соглашения с сетями GEANT (Стокгольм), Abilene (Internet2) и ASNET. В сети RBNet при переходе к новой версии протокола IP реализована архитектура с двойным стеком IPv4/IPv6 для обеспечения обратной совместимости с доминирующим сейчас в Интернете протоколом IPv4.