náhled|Přednáška Pavla Satrapy popisující protokol IPv6. IPv6 (internetový protokol verze 6) je označení nastupujícího protokolu pro komunikaci v současném Internetu (resp. v počítačových sítích, které Internet vytvářejí). IPv6 nahrazuje dosluhující protokol IPv4. Přináší zejména masivní rozšíření adresního prostoru (tj. možnost přidělit všem zařízením jejich vlastní IPv6 adresu) a zdokonalení schopnosti přenášet vysokorychlostně data.
Pro používání IPv6 není ze strany uživatele v operačních systémech nutná žádná speciální příprava (tj. minimálně Android 5.0, Windows Vista, Linux 2.6.12). Stejně jako pro IPv4 je však nutné příslušné nastavení síťových prvků (routerů), a aby IPv6 podporoval poskytovatel internetového připojení. V případech kdy síť LAN a WAN ještě není na protokol IPv6 připravena, je možno využít různých tzv. mechanismů přechodu, založených na enkapsulaci (zabalení) paketů IPv6 do IPv4.
Motivace a charakteristika Starší protokol IPv4 poskytuje omezený adresní prostor – maximálně 232 adres (cca 4×109 = 4 miliardy adres), prakticky však mnohem méně, protože adresy jsou sdružovány kvůli snadnějšímu směrování do podsítí (viz maska sítě) a část adres je rezervována pro speciální využití. Protokol IPv4 též nevyhovuje současnému nárůstu přenosových rychlostí (zejména kvůli přenosu multimediálních dat – videokonference, internetová televize, telefonování po internetu atd.).
IPv6 nahrazuje formát IP datagramů, které jsou zodpovědné za vlastní přenos dat. Díky vrstevnaté struktuře rodiny protokolů TCP/IP, které Internet používá, je nahrazena pouze síťová přenosová vrstva – tj. IP datagramy. Všechny vyšší protokoly zůstávají nedotčeny (UDP, TCP a tedy i jejich nadstavby HTTP, FTP atd.) Nově byl implementován pouze omezený soubor protokolů (např. DHCPv6, ICMPv6 apod.)
Hlavní změna, kterou přináší IPv6, je daleko větší adresní prostor, což umožňuje větší pružnost při přidělování adres. Je znemožněno použití překladu síťových adres (NAT), který byl zaveden kvůli vyčerpání adresního prostoru IPv4 a kvůli bezpečnosti. IPv6 zjednodušuje přidělování a přečíslování adres při změně poskytovatele připojení. Při návrhu IPv6 však nebylo záměrem přiřadit stálou adresu každému člověku či počítači (část adresy se při změně poskytovatele připojení změní).
Velký adresní prostor IPv6 obsahuje celkem 2128 (zhruba 3,4×1038) adres, což odpovídá počtu 5×1028 adres pro každého ze 7 miliard dnes žijících lidí. U IPv4 připadá na každého člověka přibližně 0,5 adresy. Nebo také 252 adres pro každou hvězdu ve známém vesmíru (milionkrát více adres pro každou hvězdu, než umožňoval protokol IPv4 pro naši planetu). Případně srovnání s počtem atomů ve známém vesmíru (1078 až 10100). Vysoký počet adres umožňuje hierarchické uspořádání, což zjednodušuje směrování a přečíslování.
Přečíslování sítě při změně poskytovatele připojení může být u IPv4 velmi obtížné,, s IPv6 je výrazně jednodušší – na příslušném routeru stačí změnit prefix sítě. V adresním prostoru IPv6 existuje možnost přidělení tzv. PI (provider-independent) rozsahu, který je nezávislý na poskytovateli konektivity a je přidělen přímo koncovému uživateli. Nutnost přečíslování sítí při změně poskytovatele tedy zcela odpadá.
Vznik IPv6 Počátkem devadesátých let 20. století se stalo zřejmé, že technologie CIDR nestačí k odvrácení vyčerpání adresního prostoru IPv4. Bylo nutné výrazněji upravit protokol IPv4. Koncem roku 1992 komise IETF přišla s požadavkem na ustavení pracovních skupin pro definici a vytvoření „IP nové generace“ (IPng).
IPng bylo převzato IETF 25. července 1994 spolu se vznikem několika IPng pracovních skupin. Do roku 1996 bylo vydáno několik dokumentů RFC definujících IPv6, počínaje RFC 2460. (Mimochodem, IPv5 nebylo předchůdcem IPv6, ale experimentální streamovací protokol, který měl podporovat přenos zvuku a videa.)
Předpokládá se, že protokol IPv4 bude v dohledné budoucnosti i nadále podporován. Uzly (klienti nebo servery) podporující pouze IPv4 nebudou schopny přímé komunikace s IPv6 uzly. Budou muset využít prostředníka, viz Mechanismy přechodu níže.
Vlastnosti a odlišnosti od IPv4 IPv6 je ve velkém rozsahu konzervativním rozšířením IPv4. Většina přenosových a aplikačních vrstev protokolů vyžaduje malé nebo žádné změny pro funkčnost s IPv6. Výjimkami jsou protokoly aplikací zahrnující adresy síťové vrstvy (jako např. FTP či NTP v3). Nicméně aplikace vyžadují obvykle malé změny a novou kompilaci, aby pracovaly s IPv6.
Větší adresní prostor V současnosti hlavním důvodem pro převzetí IPv6 je větší adresní prostor: adresy v IPv6 jsou 128 bitů dlouhé, oproti 32 bitům u IPv4. Díky většímu adresnímu prostoru odpadá potenciální vyčerpání adresního prostoru IPv4, bez potřeby překladu síťových adres a jiných postupů porušujících přirozenost internetových přenosů jako komunikace mezi dvěma koncovými body. Překlad síťových adres může být ve výjimečných případech stále zapotřebí, ovšem návrháři Internetu vědí, že bude v IPv6 obtížně realizovatelný, proto se snaží překladu síťových adres vyhnout, kdykoliv je to možné. Také se zjednodušuje správa středních až velkých sítí, díky nepotřebnosti složitých schémat podsítí. Tvorba podsítí se v ideálním případě změní v logické rozdělení IP sítě pro optimální přístup a směrování. Nevýhoda výměnou za rozšířený adresní prostor je jisté zvýšení režijních přenosů oproti IPv4, což může nepříznivě ovlivnit oblasti s omezenou šířkou přenosového pásma (lze využít komprese hlavičky paketů ke zmírnění tohoto problému). Také zapamatování adresy IPv6 může být pro člověka velmi obtížné až nemožné, kvůli její délce. Je proto vhodné využívat DNS.
Bezstavová autokonfigurace adres (SLAAC) Host v IPv6 může být konfigurován automaticky, pokud je připojen na směrovanou IPv6 síť, za použití zpráv směrem k ICMP v6 směrovači. Při prvním připojení k síti host vyšle 'router solicitation' multicast žádost o konfigurační parametry na místní linku. Odpovídajícím způsobem nastavený ICMPv6 směrovač odpoví na tuto žádost paketem 'router advertisement', který obsahuje konfigurační parametry síťové vrstvy. Pokud není IPv6 autokonfigurace použitelná, host může využít stavové konfigurace (DHCPv6) nebo být nastaven ručně či jiným způsobem.
Multicast Multicast je součástí základní specifikace IPv6 na rozdíl od IPv4, kde byl zaveden později. IPv6 nepoužívá broadcast na místní linku, stejného výsledku je možno dosáhnout pomocí multicastu skupině all-hosts (ff02::1). Většina prostředí nicméně v současné době nemá infrastrukturu sítě připravenou směrovat multicast. Multicast v jednotlivé podsíti bude fungovat, ale globální nemusí.
Adresy místní linky Rozhraní IPv6 má kromě globálních adres často využívaných aplikacemi také adresy místní linky. Ty jsou vždy k dispozici a nikdy se nemění, což zjednodušuje vývoj konfiguračních a směrovacích protokolů.
Jumbogramy Protokol IPv4 má omezenou velikost paketu na 64 KiB. Naproti tomu IPv6, pokud je použit u komunikace hostů a komunikační cesty umožňující MTU (maximální velikost transportní jednotky) větší než 65576 oktetů (65536 + 40 na hlavičku), disponuje volitelně podporu pro pakety přes tento limit. Ty se označují jako jumbogramy a jejich velikost může být až 4 GiB. Použití jumbogramů může snížit režii a tak zvýšit průchodnost přenosové trasy.
Bezpečnost v síťové vrstvě Protokol pro IP vrstvu šifrování a autentizaci IPsec je integrální součástí souboru protokolů IPv6, na rozdíl od IPv4, kde je přítomen volitelně (obvykle ale implementován). V současnosti však IPsec není využíván, vyjma zabezpečení spojení mezi směrovači BGP.
Mobilita Na rozdíl od IPv4, Mobilní IPv6 (MIPv6) používá trojstranné směrování, a je proto stejně efektivní jako IPv6. Tato výhoda je víceméně hypotetická, jelikož v současné době nejsou v provozu ani MIPv4, ani MIPv6.
Nepřítomnost kontrolního součtu Paket protokolu IPv4 nese pole s kontrolním součtem celé hlavičky. Jelikož se hodnoty některých polí hlavičky při cestě mezi jednotlivými směrovači změní (např. TTL), musí se uvedený kontrolní součet v každém směrovači vždy přepočítat. V dnešních sítích je chybovost provozu velmi nízká a chyby jsou odhaleny pomocí protokolů linkové vrstvy (Ethernet). Z tohoto důvodu nemá IPv6 uvedenou kontrolu implementovánu. V případě, že je hlavička paketu poškozena, dojde v nejhorším případě k zaslání paketu nesprávnému hostu.
Stav provozního nasazení Jako výsledek pracovní skupiny IETF s názvem „IPv6 Deployment WG“ vedené Jimem Boundem bylo v červenci 1999 ustaveno IPv6 fórum.http://www.ipv6forum.org – IPv6 fórum V listopadu 2007 představují IPv6 účty mizivé procento aktivních adres ve veřejně přístupném internetu, kde stále převládá IPv4. Kromě zřetelných výjimek bezstavové autokonfigurace, pružnějšího adresování a bezpečného nalezení souseda (SEND), mnoho z možností bylo přeneseno do IPv4, ať už více či méně elegantním způsobem. Proto je nasazení IPv6 z největší části motivováno vyčerpáním adresního prostoru IPv4, které bylo zpomaleno představením technologie CIDR a rozsáhlému využití překladu síťových adres.
Vyčerpání IPv4 Na nejvyšší úrovni byl adresní prostor IPv4 vyčerpán 3. 2. 2011, kdy mezinárodní organizace IANA rozdělila poslední bloky adres regionálním správcům (RIPE, AFRINIC, APNIC, ARIN, LACNIC). V držení některých regionálních správců ještě zůstávají volné IP adresy, jejichž očekávané datum vyčerpání se liší. Jednotlivé regiony postupně přecházejí do režimu rozdělování posledního bloku /8 (kromě LACNIC který si jako poslední ponechal jen /9), který se obvykle rozděluje po menších částech a za specifických pravidel, což způsobuje zpomalení rozdělení posledních IPv4 bloků.
+ Stav vyčerpání IPv4 registr region fáze vyčerpání IPv4 adres úplné vyčerpání AFRINIC Afrika duben 2017 (/8)https://www.root.cz/clanky/uz-i-v-africe-dochazeji-ipv4-adresy/ APNIC Asie, Pacifik duben 2011 (/8) ARIN Kanada, karibské a severoatlantické ostrovy, USA duben 2014 (/8)https://www.arin.net/announcements/2014/20140423.html září 2015https://blog.nic.cz/2015/09/29/zero/ LACNIC Latinská Amerika, Karibik květen 2015 (/9) RIPE NCC Evropa, Střední východ, Střední Asie září 2012 (/8)
Předchozí odhady doby než dojde k vyčerpání adresního prostoru IPv4 se velmi široce rozcházely. Paul Wilson (ředitel APNIC) v roce 2003 uvedl, že na základě současného tempa nasazení bude dostupný prostor dostatečný do roku 2023. V září 2005 zpráva publikovaná Cisco Systems uvádí vyčerpání fondu dostupných adres pouze ve čtyřech až pěti letech.Pragmatická zpráva o úbytku IPv4 síťových adres: Tony Hain, Cisco Systems V listopadu 2007 předpovídala denně aktualizovaná zpráva vyčerpání IANA fondu nepřiřazených adres na květen 2010.
Vládní pobídky Mnoho vlád zavádí požadavek na podporu IPv6 v novém vybavení. V České republice jsou požadavky na IPv6 definovány Usnesením vlády č. 727/2009, podle kterého mají úřady povinnost zahrnout požadavek na IPv6 do všech požadavků na nákup prvků síťové infrastruktury. Usnesení vlády č. 982/2013 pak ukládá zahrnout požadavek na podporu IPv6 do všech relevantních výběrových řízení, a to jak na dodávky služeb, tak zboží (hardware).
Vláda USA určila nasazení IPv6 na páteřních sítích všech federálních agentur do roku 2008 a zakoupila /16 blok o 281 bilionech síťových adres pro počáteční nasazení.Poskytnutí nástrojů pro sdílení informací : Síťové podnikové služby (Vedoucí Ředitelství pro informační politiku ministerstva obrany) Čínská lidová republika má pětiletý plán pro nasazení IPv6 sítě s názvem „China Next Generation Internet“ (Čínský Internet příští generace).
Současné nasazení