Снижение нагрузки на маршрутизаторы

Одной из основных целей изменения формата заголовка в IPv6 было снижение накладных расходов, то есть уменьшение объема служебной информации, пере­даваемой с каждым пакетом. Для этого в новом протоколе IP были введены понятия основного и дополнительного заголовков. Основной заголовок присут­ствует всегда, а дополнительные являются опциональными. Дополнительные заголовки могут содержать, например, информацию о фрагментации исходного пакета, полный маршрут следования пакета при маршрутизации от источника, информацию, необходимую для защиты передаваемых данных.

Основной заголовок имеет фиксированную длину в 40 байт, его формат показан на рис. 5.

Поле следующего заголовка соответствует по назначению полю протокола в вер­сии IPv4 и определяет тип заголовка, который следует за данным. Каждый сле­дующий дополнительный заголовок также содержит поле следующего заголовка. Если IP-пакет не содержит дополнительных заголовков, то в этом поле будет значение, закрепленное за протоколом TCP, UDP, RIP, OSPF или др., опре­деленным в стандарте IPv4.

В предложениях по поводу протокола IPv6 фигурируют следующие типы дополнительных заголовков:

- заголовок маршрутизации — указание полного маршрута при маршрутиза­ции от источника;

- заголовок фрагментации — информация, относящаяся к фрагментации IP-пакета (поле обрабатывается только в конечных узлах);

- заголовок аутентификации — информация, необходимая для аутентифика­ции конечных узлов и обеспечения целостности содержимого IP-пакетов;

- заголовок системы безопасности — информация, необходимая для обеспече­ния конфиденциальности передаваемых данных путем шифрования и де­шифрирования;

- специальные параметры — параметры, необходимые для последовательной обработки пакетов на каждом ретрансляционном участке;

- параметры получателя — дополнительная информация для узла назначения.

Рис. 5. Формат основного заголовка

Таким образом, IP-пакет может иметь, например, формат, показанный на рис. 6.

Рис. 6. Структура IPv6-пакета

Поскольку для маршрутизации пакета обязательным является только основной заголовок (почти все дополнительные заголовки обрабатываются только в конечных узлах), это снижает нагрузку на маршрутизаторы. А возможность использования большого количества дополнительных параметров расширяет функциональность протокола IP и делает его открытым для внедре­ния новых механизмов.

Для того чтобы повысить производительность маршрутизаторов Интернета в части выполнения их основной функции — продвижения пакетов, в версии IPv6 пред­принят ряд мер по освобождению маршрутизаторов от некоторых вспомогатель­ных задач.

· Перенесение функций фрагментации с маршрутизаторов на конечные узлы. Конечные узлы в версии IPv6 обязаны найти минимальное значение MTU вдоль всего пути, соединяющего исходный узел с узлом назначения (эта тех­ника под названием Path MTU Discovery уже используется в IPv4). Мар­шрутизаторы IPv6 не выполняют фрагментацию, а только посылают ICMP-сообщение «Слишком длинный пакет» конечному узлу, который должен уменьшить размер пакета.

· Агрегирование адресов, ведущее к уменьшению размера адресных таблиц мар­шрутизаторов, а значит, — к сокращению времени просмотра и обновления таблиц. При этом также сокращается служебный трафик, создаваемый прото­колами маршрутизации.

· Широкое использование маршрутизации от источника, при которой узел-ис­точник задает полный маршрут прохождения пакета через сети. Такая техни­ка освобождает маршрутизаторы от необходимости просмотра адресных таб­лиц при выборе следующего маршрутизатора.

· Отказ от обработки не обязательных параметров заголовка.

· Использование в качестве номера узла его МАС-адреса, что избавляет маршру­тизаторы от необходимости применять протокол ARP.

Новая версия протокола IP, являющаяся составной частью проекта IPv6, пред­лагает встроенные средства защиты данных. Размещение средств защиты на се­тевом уровне делает их прозрачными для приложений, так как между уровнем IP и приложением всегда будет работать протокол транспортного уровня. Приложе­ния переписывать при этом не придется. Новая версия протокола IP со встроен­ными средствами обеспечения безопасности называется IPSec (Security Internet Protocol — защищенный протокол IP). Переход от версии IPv4 к версии IPv6 только начинается. Сегодня уже сущест­вуют фрагменты Интернета, в которых маршрутизаторы поддерживают обе вер­сии протокола. Эти фрагменты объединены между собой через Интернет, обра­зуя так называемую магистраль 6Вопе.