تفاوت IPv4 و IPv6؛ کدام بهتر است؟

هر دستگاهی در شبکه، یک آدرس دارد که به آن IP گفته می‌شود. آدرس IP باعث می‌شود دستگاه‌ها همدیگر را پیدا کنند و برای هم داده بفرستند. تصور کنید که قرار است برای یک نفر نامه بفرستید. باید آدرس دقیق او را داشته باشید تا بتوانید نامه را به دستش برسانید. IP برای دستگاه‌هایی که در شبکه هستند یا به اینترنت وصل می‌شوند، نقش این آدرس را ایفا می‌کند.

IP دو نسخه دارد: IPv4 و IPv6، که هرکدام ویژگی‌ها و قابلیت‌های خودش را دارد. در این مقاله هر 2 نسخه را تعریف می‌کنیم، توضیح می‌دهیم که تفاوت IPv4 و IPv6 چیست و در نهایت به این جمع‌بندی می‌رسیم که آیا IPv6 بهتر از IPv4 است یا نه.

آدرس IPv4 چیست؟

IPv4 اولین و رایج‌ترین سیستم آدرس‌دهی است که در سال 1983 معرفی شد. کل آدرس‌هایی که می‌توان با IPv4 تولید کرد، حدود 4.3 میلیارد آدرس است. آدرس‌های IPv4 به 4 بخش تقسیم شده‌اند که با نقطه از هم جدا می‌شوند. به‌عنوان مثال، 192.168.1.1 یک آدرس IPv4 رایج است که ممکن است در شبکه‌های خانگی مشاهده کنید.

ویژگی‌های IPv4

• طول آدرس 32 بیتی: امکان تخصیص تقریبا 4.3 میلیارد آدرس منحصربه‌فرد را فراهم می‌کند.
• نشانه‌گذاری با اعداد و نقطه: آدرس‌های IP به صورت 4 عدد که با نقطه جدا شده‌اند، نوشته می‌شوند. هر بخش می‌تواند بین صفر تا 255 باشد. برای نمونه، 192.168.1.1.
• ساختار بسته‌ها: شامل هدر (header) و محموله (payload) است. هدر اطلاعات ضروری برای مسیریابی و تحویل داده را شامل می‌شود، مثل IP مبدا و مقصد، نوع پروتکل و… payload محتوایی است که می‌خواهیم ارسال کنیم.
• تقسیم بسته‌ها یا Fragmentation: به روتر اجازه می‌دهد بسته‌ها را در صورت بزرگ‌تر بودن از حداکثر واحد انتقال، در طول مسیر به بسته‌های کوچک‌تر تقسیم کند.
• پروتکل تفکیک آدرس یا ARP: برای پیدا کردن آدرس‌های فیزیکی MAC در شبکه‌های داخلی (LAN) استفاده می‌شود. این کار ضروری است، زیرا در حالی که آدرس‌های IP برای مسیریابی داده‌ها در شبکه‌ها استفاده می‌شوند، دستگاه‌ها در یک شبکه داخلی از آدرس‌های MAC برای ارتباط استفاده می‌کنند. روش کار آن به این ترتیب است:

1. زمانی که یک دستگاه (مثلا A) می‌خواهد با دستگاه دیگری (B) در همان شبکه ارتباط برقرار کند، اما آدرس MAC دستگاه B را نمی‌داند، یک بسته درخواست ARP را به تمام دستگاه‌های شبکه پخش می‌کند. این بسته شامل آدرس IP و MAC دستگاه A و آدرس IP دستگاه B است.
2. دستگاهی که با آدرس IP ارسال شده، مطابقت دارد (B)، با یک بسته پاسخ ARP جواب می‌دهد و آدرس MAC خود را در آن ارسال می‌کند.
3. دستگاه A می‌تواند داده‌ها را به دستگاه B ارسال کند.

این فرآیند باعث می‌شود که دستگاه‌ها در یک شبکه، یکدیگر را شناسایی کرده و ارتباط برقرار کنند.

• پیکربندی دستی و خودکار با DHCP: اختصاص آدرس IP هم می‌تواند دستی باشد و هم خودکار با پروتکل DHCP .

• ترجمه آدرس شبکه یا NAT: به چندین دستگاه در یک شبکه خصوصی اجازه می‌دهد به طور مشترک از یک آدرس IP عمومی برای اتصال به اینترنت استفاده کنند.
• امنیت: فاقد ویژگی‌های امنیتی ذاتی است و به پروتکل‌های اضافی مانند IPSec برای ارتباطات امن نیاز دارد.

معایب IPv4

1. تعداد آدرس محدود: تعداد آدرس‌های IPv4 برای تعداد رو به رشد دستگاه‌های متصل به اینترنت کافی نیست. این آدرس‌ها رو به پایان هستند.
2. پیکربندی پیچیده: اغلب به پیکربندی دستی یا استفاده از DHCP نیاز دارد که می‌تواند زمان‌بر و مستعد خطا باشد.
3. کارایی کمتر در مسیریابی: هدر IPv4 پیچیده‌تر است و می‌تواند پردازش داده‌ها و مسیریابی را کندتر کند.
4. مشکلات امنیتی: فاقد ویژگی‌های امنیتی داخلی است و بدون تمهیدات اضافه، در برابر حملات آسیب‌پذیرتر است.
5. پشتیبانی محدود از کیفیت خدمات یا QoS: توانایی محدودی در اولویت‌بندی داده‌ها دارد که می‌تواند بر عملکرد برنامه‌هایی مانند پخش ویدیو و ویپ تأثیر بگذارد.
6. تقسیم بسته‌ها: امکان تقسیم بسته‌ها توسط روتر می‌تواند باعث افزایش احتمال از دست دادن یا خراب شدن داده‌ها شود.
7. استفاده از Broadcasting: استفاده از broadcasting برای ارتباط با دستگاه‌ها در شبکه می‌تواند ترافیک غیرضروری ایجاد کرده و کارایی را کاهش دهد. broadcasting به جای ارسال پیام از دستگاه مبدا به دستگاه مقصد، پیام را به تمام دستگاه‌های موجود در شبکه می‌فرستد.

آدرس IPv6 چیست؟

IPv6 در دسامبر 1998 توسط IETF طراحی شد تا جایگزین IPv4 شود. IPv6 نه تنها مشکل کمبود آدرس IP را برطرف کرده‌، بلکه از نظر پیچیدگی و کارایی بسیار بهینه‌تر از IPv4 است.

آدرس‌های IPv6 به صورت 8 بخش 4تایی است که با علامت «:» از یکدیگر جدا شده‌اند. هر کاراکتر در این آدرس، نماینده عدد صفر تا 15 است. اعداد صفر تا 9 نماینده خودشان هستند و حروف A تا F نماینده اعداد 10 تا 15 هستند.

یک مثال برای آدرس IPv6 این است:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

ویژگی‌های IPv6

• از آدرس‌های 128 بیتی استفاده می‌کند که تعداد آدرس بسیار زیاد‌تری نسبت به سیستم 32 بیتی IPv4 ارائه می‌دهد.
• هدر IPv6 دارای فیلدهای کمتری است که باعث می‌شود پردازش آن توسط روتر بهتر باشد.
• از تکنیک‌ها و روش‌های مسیریابی Unicast ،Multicast و Anycast پشتیبانی می‌کند، اما Broadcasting ندارد، که باعث کاهش ترافیک شبکه می‌شود.
• برای یافتن آدرس MAC، به‌جای ARP از Neighbor Discovery استفاده می‌کند.
• در IPv6 دستگاه‌ها می‌توانند آدرس‌های IP خود را به‌صورت خودکار با استفاده از تکنیک SLAAC مشخص کنند و نیازی به پروتکل DHCP ندارند. هم‌چنین می‌توانند برای کنترل بیشتر از DHCPv6 استفاده کنند.
• در IPv6 تقسیم‌بندی بسته‌ها (Fragmentation) در سمت فرستنده انجام می‌شود و توسط روتر انجام نمی‌شود، که این باعث بالا رفتن سرعت می‌شود.

تفاوت‌ بین آدرس‌های IPv4 و IPv6

تفاوت‌ بین IPv4 و IPv6 در یک نگاه

مزایای IPv6 نسبت به IPv4

• تعداد آدرس بیش‌تر
• امنیت بهبود‌یافته
• ساختار هدر ساده‌تر
• امکان اولویت بندی داده‌ها (QoS)
• پشتیبانی بهتر از تلفن همراه

چرا هنوز از IPv4 استفاده می‌شود؟

1. هماهنگ‌سازی زیرساخت: بسیاری از سیستم‌ها و دستگاه‌ها برای IPv4 طراحی شده‌اند و برای پشتیبانی از IPv6 به‌روزرسانی گسترده‌ای در روترها، سوئیچ‌ها و کامپیوترها نیاز است.
2. هزینه انتقال: مهاجرت به IPv6 می‌تواند پرهزینه و پیچیده باشد، زیرا شامل به‌روزرسانی سخت‌افزار، نرم‌افزار و آموزش کارکنان می‌شود.
3. عدم نیاز فوری: تکنیک‌هایی مانند NAT (ترجمه آدرس شبکه) عمر IPv4 را افزایش می‌دهند، زیرا این امکان را فراهم می‌کنند که چندین دستگاه موقع اتصال به اینترنت، فقط از یک آدرس IP عمومی استفاده کنند و به این ترتیب نیاز به IPv6 را کاهش می‌دهند.
4. استراتژی‌های همزیستی: فناوری‌هایی که امکان اجرای همزمان IPv4 و IPv6 را فراهم می‌کنند، به سازمان‌ها اجازه می‌دهند به تدریج IPv6 را بپذیرند و در عین حال از سیستم‌های موجود IPv4 خود استفاده کنند.
5. پذیرش کند جهانی: میزان پذیرش IPv6 در نقاط مختلف جهان، متفاوت است، که نیاز به پشتیبانی مداوم از IPv4 برای اتصال اینترنت در سراسر جهان را به وجود می‌آورد.
6. عدم وجود مزایای محسوس: بسیاری از کاربران و سازمان‌ها در صورتی که با کمبود آدرس‌های IP مواجه نشوند، نیازی به استفاده از IPv6 مشاهده نمی‌کنند چون آن را بهبود در کیفیت کار با استفاده از IPv6 را چشمگیر و فوری نمی‌بینند.

برای تغییر از IPv4 به IPv6، چند استراتژی وجود دارد:

• Dual Stacking یا استفاده هم‌زمان از هر دو پروتکل: با این تکنیک، دستگاه‌ها می‌توانند به‌طور هم‌زمان از هر دو آدرس IPv4 و IPv6 استفاده کنند. به این ترتیب، می‌توانند با شبکه‌ها و دستگاه‌هایی که از هرکدام از این نسخه‌ها استفاده می‌کنند، ارتباط برقرار کنند.
• Tunneling یا تونل‌سازی: این روش به کاربران IPv6 اجازه می‌دهد تا داده‌ها را از طریق یک شبکه IPv4 ارسال کنند تا به کاربران دیگر با IPv6 برسد. این فرآیند مانند ایجاد یک «تونل» برای ترافیک IPv6 در سیستم قدیمی‌تر IPv4 است.
• NAT: با این تکنیک، آدرس‌ها به یکدیگر ترجمه می‌شوند، در نتیجه، دستگاه‌هایی که از نسخه‌های مختلف آدرس IP (IPv4 و IPv6) استفاده می‌کنند، می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

کلام آخر

در این مطلب تلاش کردیم بگوییم، تفاوت IPv4 و IPv6 چیست و آیا IPv6 بهتر از IPv4 است یا نه؟ اگر هم‌چنان سوالی دراین‌باره دارید، می‌توانید در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.