9.6.1. Основные недостатки iPv4.

Недостатки IPv4 можно разбить на две большие группы:

• проблемы масштабируемости;

• отсутствие некоторых обязательных механизмов.

Проблемы масштабируемости IPv4 проявляются не только в таком колоссальном объединении сетей, как Интернет, но и в крупных корпоративных сетях. Состоят они в следующем:

1. Недостаточность объема 32-битного адресного пространства.

2. Сложность агрегирования маршрутов, разрастание таблиц маршрутизации.

Бесклассовая маршрутизация, позволившая сформировать иерархию IP-адресов на основе маршрутов их достижения, существенно улучшила положение, продлив век IPv4. Тем не менее, большое количество старых, плохо выделенных IP-адресов продолжает отягощать схему CIDR. Кроме того, в пределах 32 бит (точнее, 24 бит, если иметь в виду только номера сетей) трудно построить содержательную иерархию с несколькими уровнями — на это попросту нет места.

3. Сложность массового изменения IP-адресов.

Введение в рамках CIDR иерархии на основе отношения поставщик/пользователь Интернет-услуг обострило проблему администрирования IP-хостов. По существу IP-адрес распался на две составляющие, одна из которых определяется Интернет-провайдером, а вторая находится в ведении организации. При изменении каждой из этих составляющих (например, при переходе к другому поставщику Интернет-услуг) приходится решать задачу "перенумерации" узлов сети, то есть массового изменения их IP-адресов. Для больших организация подобная задача является нетривиальной, требующей выделения соответствующих ресурсов и чреватой перерывами в работе сети. Перенумерация затрагивает не только оконечные системы, но и маршрутизаторы, DNS-серверы, межсетевые экраны и т.п. Значит, нужны развитые средства автоматического конфигурирования, позволяющие узлам сети динамически выяснять свои IP-адреса, находить маршрутизаторы, определять адреса смежных узлов и т.п. Ручное вмешательство в перенумерацию должно ограничиваться конфигурированием небольшого числа параметров на небольшом числе систем. Отчасти данную проблему решает протокол динамического конфигурирования хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DCHP), но для полноценного решения необходима большая, чем это возможно в рамках IPv4, структуризация сетевых адресов, а также пересмотр управляющих протоколов, таких как ARP и ICMP.

4. Относительная сложность обработки заголовков пакетов IPv4.

Масштабируемость IP-сетей следует рассматривать не только с точки зрения увеличения числа узлов, но и с точки зрения повышения скорости передачи и уменьшения задержек при маршрутизации.

Сложность обработки проистекает из переменной длины заголовка и необходимости пересчитывать его контрольную сумму. На гигабитных скоростях приходится экономить каждый такт процессора, поэтому отмеченные проблемы достаточно неприятны.

Отсутствие некоторых обязательных механизмов. В IPv4 отсутствуют следующие обязательные по современным меркам механизмы:

1. механизмы информационной безопасности.

В плане информационной безопасности особенно неприятно отсутствие стандартных средств аутентификации и шифрования данных. Исходный IP-адрес идентифицирует отправителя, но каких-либо аутентификаторов в пакете IPv4 нет, поэтому проверить подлинность отправителя практически невозможно, как невозможно и сформировать защищенный канал передачи данных с произвольным абонентом сети. Средства безопасности желательно реализовать именно на сетевом уровне, поскольку тогда они будут функционировать прозрачным для приложений образом, то есть не придется вносить изменения в существующее прикладное программное обеспечение.

2. средства поддержки классов обслуживания.

Отсутствие поддержки классов обслуживания в IPv4 многие маршрутизаторы компенсируют собственными механизмами выделения IP-потоков, анализируя информацию транспортного уровня. Ясно, что такие решения оказываются закрытыми, не обеспечивающими сквозной поддержки классов обслуживания в разнородной среде, что в значительной степени эти решения обесценивает. Как и в случае механизмов безопасности, поддержка классов обслуживания должна быть реализована на сетевом уровне, поскольку обеспечивать ее будут маршрутизаторы, связывающие оконечные системы.