IPv6

1981-yilda IPv4 ta'riflanganda to'rt milliard manzil cheksiz ko'p tuyulgan edi. O'sha paytda internetga ulangan kompyuterlar soni yuzlab edi.

Bugun har bir odamda bir necha qurilma bor.

Manzillar haqiqatan tugadi #

import ipaddress

v4 = ipaddress.IPv4Network("0.0.0.0/0")
v6 = ipaddress.IPv6Network("::/0")

print("IPv4 manzillari:", f"{v4.num_addresses:,}".replace(",", " "))
print("IPv6 manzillari:", f"{v6.num_addresses:.3e}")
print()
print("IPv4 - bitlar soni:", v4.max_prefixlen)
print("IPv6 - bitlar soni:", v6.max_prefixlen)
print("necha barobar ko'p:", f"2^{v6.max_prefixlen - v4.max_prefixlen}")

# Yer yuzidagi har kvadrat metrga nechta manzil to'g'ri keladi?
YER_YUZASI_M2 = 510_000_000 * 1_000_000   # 510 mln km2
print()
print("har kvadrat metrga:", f"{v6.num_addresses // YER_YUZASI_M2:.3e}")

IPv4 manzillari: 4 294 967 296
IPv6 manzillari: 3.403e+38

IPv4 - bitlar soni: 32
IPv6 - bitlar soni: 128
necha barobar ko'p: 2^96

har kvadrat metrga: 6.672e+23

Manzil uzunligi 32 bitdan 128 bitga o'tdi. Bu to'rt barobar emas - 2⁹⁶ barobar ko'p. Yer yuzining har kvadrat metriga 6,6×10²³ ta manzil to'g'ri keladi.

Yozuv va qisqartirish #

IPv6 manzil 128 bit - sakkizta guruh, har biri to'rtta o'n oltilik raqam. To'liq yozuv juda uzun, shuning uchun ikkita qisqartirish qoidasi bor:

1. Guruh boshidagi nollar tashlab ketiladi: 0db8 → db8.
2. Ketma-ket kelgan nol guruhlar :: bilan almashtiriladi - faqat bir marta.

import ipaddress

manzillar = [
    "2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329",
    "2001:db8::ff00:42:8329",
    "fe80::1",
    "::1",
    "::",
]

for m in manzillar:
    a = ipaddress.IPv6Address(m)
    print("yozilgani :", m)
    print("qisqargani:", a.compressed)
    print("to'liq    :", a.exploded)
    print()

yozilgani : 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329
qisqargani: 2001:db8::ff00:42:8329
to'liq    : 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

yozilgani : 2001:db8::ff00:42:8329
qisqargani: 2001:db8::ff00:42:8329
to'liq    : 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329

yozilgani : fe80::1
qisqargani: fe80::1
to'liq    : fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

yozilgani : ::1
qisqargani: ::1
to'liq    : 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001

yozilgani : ::
qisqargani: ::
to'liq    : 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

Birinchi ikki manzil bir xil ekaniga e'tibor bering - ular shunchaki turlicha yozilgan.

Manzil turlari #

IPv6 da xususiy/ommaviy bo'linish boshqacha tashkil qilingan:

import ipaddress

manzillar = {
    "2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946": "ommaviy sayt",
    "fe80::215:5dff:feae:a236": "havola-mahalliy",
    "fd00:1234::1": "noyob mahalliy (ichki)",
    "ff02::1": "ko'p manzilli - shu havoladagi hamma",
    "::1": "loopback",
}

for m, izoh in manzillar.items():
    a = ipaddress.IPv6Address(m)
    turlar = []
    if a.is_loopback:
        turlar.append("loopback")
    if a.is_link_local:
        turlar.append("havola-mahalliy")
    if a.is_multicast:
        turlar.append("ko'p manzilli")
    if a.is_private:
        turlar.append("xususiy")
    if a.is_global:
        turlar.append("global")
    print(f"{m}")
    print(f"   izoh : {izoh}")
    print(f"   turi : {', '.join(turlar)}")

2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946
   izoh : ommaviy sayt
   turi : global
fe80::215:5dff:feae:a236
   izoh : havola-mahalliy
   turi : havola-mahalliy, xususiy
fd00:1234::1
   izoh : noyob mahalliy (ichki)
   turi : xususiy
ff02::1
   izoh : ko'p manzilli - shu havoladagi hamma
   turi : ko'p manzilli, global
::1
   izoh : loopback
   turi : loopback, xususiy

Asosiy turlar:

IPv6 bilan dasturlash #

Soket kodi deyarli o'zgarmaydi - faqat oila AF_INET6 bo'ladi:

import socket

PORT = 9200

# AF_INET6 - IPv6 soketi. Manzil ::1 - IPv6 dagi loopback.
server = socket.socket(socket.AF_INET6, socket.SOCK_STREAM)
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server.bind(("::1", PORT))
server.listen(1)

mijoz = socket.socket(socket.AF_INET6, socket.SOCK_STREAM)
mijoz.connect(("::1", PORT))
ulanish, kim = server.accept()

mijoz.sendall("IPv6 orqali salom".encode())
print("server oldi:", ulanish.recv(1024).decode())

# IPv6 manzili to'rt elementli: (manzil, port, oqim, qamrov)
print("mijoz manzili elementlari:", len(mijoz.getsockname()))
print("manzil:", mijoz.getpeername()[0])
print("port  :", mijoz.getpeername()[1])

mijoz.close()
ulanish.close()
server.close()

server oldi: IPv6 orqali salom
mijoz manzili elementlari: 4
manzil: ::1
port  : 9200

Bitta farq bor: IPv4 da manzil ikki elementli (manzil, port), IPv6 da esa to'rt elementli. Qo'shimcha ikkitasi oqim belgisi va qamrov identifikatori uchun.

Aynan shuning uchun manzil[0] va manzil[1] deb yozgan kod ikkala versiyada ham ishlaydi, manzil == (ip, port) deb taqqoslagan kod esa IPv6 da buziladi.

O'tish nima uchun shuncha cho'zildi? #

IPv6 1998-yilda standart bo'lgan. 2012-yilda "World IPv6 Launch" o'tkazildi. Shunga qaramay bugun ham ko'p tarmoqlarda faqat IPv4 ishlaydi.

Sabab - ular bir-biri bilan gaplasha olmaydi:

Uchinchi qator eng muhimi: NAT (10-bo'lim) muammoni yumshatdi va shu bilan o'tishni ham sekinlashtirdi.

Amaldagi yechim - ikki stek (dual stack): qurilmada ikkala protokol ham bir vaqtda ishlaydi va kerak bo'lganini tanlaydi.

Xulosa #

• IPv4 da 32 bit, IPv6 da 128 bit - 2⁹⁶ barobar ko'p manzil.
• IPv6 yozuvi sakkiz guruhdan iborat; nollar tashlanadi va :: bilan qisqartiriladi.
• :: manzilda faqat bir marta ishlatilishi mumkin.
• 2000::/3 - global, fc00::/7 - ichki, fe80::/10 - havola-mahalliy.
• IPv6 da tarqatish yo'q - uning o'rnida ko'p manzilli guruhlar.
• ff02::1 - havoladagi hamma, ff02::2 - faqat marshrutizatorlar.
• Kutubxona bergan belgi (is_global) protokol haqiqatiga har doim mos kelmaydi.
• Soket kodi deyarli bir xil: AF_INET o'rniga AF_INET6.
• IPv6 manzil korteji to'rt elementli, IPv4 niki - ikkita.
• Amalda ikki stek ishlatiladi; mijozlar Happy Eyeballs bilan tezrog'ini tanlaydi.

Keyingi bo'limda transport qatlamiga ko'tarilamiz va eng sodda protokoldan - UDP dan boshlaymiz.