أنواع العناوين في الإصدار السادس من بروتوكول IP

توجد أنواع عدة من عناوين IP في الإصدار السادس، مثل ما هي الحال في الإصدار الرابع. سنرى – قبل أن ندخل في التفاصيل – أنواع العناوين التي يتوفر عليها الإصدار السادس من بروتوكول IP.

أنواع عناوين IP في الإصدار السادس من البروتوكول

في ما يلي قائمة بأنواع العناوين في IPv6.

• عناوين البث الأحادي (Unicast)
  • يخص العنوان بطاقة شبكة وحيدة،
  • يدعم الإصدار السادس أنواعًا عدة من البث الأحادي (عمومي، محجوز، رابط محلي).
• عناوين البث المتعدد (Multicast)
  • تُرسَل الرزم من عنوان واحد إلى مجموعة من العناوين،
  • يمكِّن من استخدام الشبكة على نحو أكثر فعالية،
  • يستخدم مجالًا واسعًا من العناوين.
• البث الاختياري (Anycast)
  • من عنوان واحد إلى العنوان الأقرب (يُحدَّد من مجال عناوين البث الأحادي)،
  • تتشارك أجهزة عدة العنوان نفسه،
  • يجب أن توفر الأجهزة المتشاركة في البث خدمة متجانسة،
  • تُرسَل الرزم من الوِجهة إلى عناوين البث،
  • يقرر الموجِّه الجهاز الأقرب للوصول إلى الوِجهة،
  • مناسب لتوزيع الحمل (Load balancing) وخدمات توصيل المحتوى (Content delivery).

يمكن ملاحظة أن البث الإذاعي (Broadcast) غائب عن العناوين المذكورة أعلاه، والسبب أن IPv6 لا يخصص أي مجال من العناوين لهذا النوع من الإرسال. يعني هذا أن الأجهزة التي كانت تعتمد في إرسالها على البث الإذاعي في الإصدار الرابع يجب أن تنتقل لاستخدام البث المتعدد الذي يتيح استخدامًا أكثر فعالية للموارد.

سنناقش في ما يلي خصوصيات العناوين في الإصدار السادس من ناحية طريقة الإرسال المستخدَمة.

البث الأحادي

لا يختلف البث الأحادي كثيرًا عمّا كان عليه الحال في الإصدار الرابع، فالاتصال يتم بين بطاقتيْ شبكة محدَّدتيْن، تنتقل الرزمة من إحداهما (المصدر) باتجاه الأخرى (الوِجهة). تُحجَز للبث الأحادي عناوين مُخصَّصة.

البث المتعدد

بالنسبة للبث المتعدّد فالجديد هو أنه أصبح أسهل. لم يُصمَّم الإصدار الرابع في الأساس لإتاحة البث المتعدّد، إلا أنه أضيف لاحقًا، وهو ما يعني أنه لم يكن متناسقًا تمامًا مع عمل البروتوكول. حرص الإصدار السادس على أخذ البث المتعدّد في الحسبان من الوهلة الأولى. يمكن أخذ مثال بث فيديو إلى المشتركين عبر التلفاز. تنتقل إلى القناة الخامسة فيعرف مزوِّد الخدمة بذلك ويبدأ بإرسال محتوى تلك القناة إلى تلفازك، في حين أن جارك في المبنى يتلقى محتوى قناة أخرى. يفهم المزوِّد من خلال فتحك للقناة أنك تريد عرض محتواها فيضيف عنوان IP الخاص بك إلى مجموعة البث المتعدّد التي تستقبل بث القناة.

البث الاختياري

لا يعمل البث الاختياري في الإصدار السادس عبر عناوين محجوزة سلفا، بل يستخدم عنوانًا مختارًا من عناوين البث الأحادي. تكمن خصوصية البث الاختياري في طريقة استخدام العنوان. يعمل البث الاختياري على انتقاء الوِجهة (بطاقة شبكة) الأقرب إلى مصدر الرزمة، من بين وجهات عدة تحمل العنوان نفسه. يُستخدَم البث الاختياري – مثلًا – لتحديد خادوم أسماء النطاقات (DNS Server) الأقرب أو الأكثر كفاءة ليجيب على استعلامات المستخدم دون الحاجة للاتصال بخواديم بعيدة.

عناوين البث الأحادي في الإصدار السادس من بروتوكول IP

يعرِّف عنوان البث الأحادي بطاقة شبكة فريدة، هي من يتلقى الرزم المُرسَلة إلى ذلك العنوان. يجب أن تحمل الرزم المُرسَلة في عنوان المصدر عنوان بث أحادي، مثل ما هي الحال في الإصدار الرابع.

توجد أقسام عدة من عناوين البث الأحادي:

• عنوان البث الأحادي العمومي (Global unicast): عنوان IP صالح للتوجيه على شبكة الإنترنت. يشبه العنوان العمومي في الإصدار الرابع.
• عنوان الرابط المحلي (Link-local): لا يختص هذا النوع من العناوين – الذي يُستخدَم فقط للتواصل عبر الرابط بين بطاقتي شبكة - بالإصدار السادس، بل إنه موجود في الإصدار الرابع ويستخدم الشبكة الفرعية 169.254.0.0/16. لا يمكن للرزم التي تحمل هذا العنوان عبور الموجِّه. تحصل جميع بطاقات الشبكة المُفعَّلة العاملة بالإصدار السادس على عنوان رابط محلي، عكس ما يحصل في الإصدار الرابع الذي لا يظهر فيه عنوان الرابط المحلي – غالبًا- إلا إذا لم تتوفر بطاقة الشبكة على عنوان آخر.
• عنوان الاسترجاع (Loopback): عنوان غير مُسنَد لأي بطاقة شبكة. يمكن للجهاز استخدامه لإرسال رزم إلى نفسه.
• العنوان غير المُحدَّد (Unspecified address): يُستخدَم فقط في خانة العنوان المصدر في الرزمة، ويشير إلى عدم توفر عنوان IP من الإصدار السادس.
• العنوان الفريد المحلي (Unique local): صالح للتوجيه داخل الشبكة المحلية. يشبه العنوان الخاص في شبكات IPv4.
• عنوان IPv4 مُضمَّن (Embedded IPv4): عنوان IP من الإصدار السادس يحمل بداخله (في ال 32 بتًّا الأخيرة) عنوان IP من الإصدار الرابع.

صيغة عناوين الشبكة

تُقسَّم بتّات عناوين الإصدار السادس من بروتوكول IP - التي يبلغ طولها 128 بتًّا - على جزئين طول كل منهما 64 بتّا. تُخصَّص البتات الأربع والستين الأولى على اليسار لعنوان الشبكة، والبقيّة (64 بتًّا على اليمين) لعنوان بطاقة الشبكة (المضيف).

تُقسَّم عناوين الشبكة عمومًا إلى جزئيْن هما بادئة التوجيه (Routing prefix)، ومعرِّف الشبكة الفرعية.

بادئة التوجيه

هو عدد عشري يمثّل عدد البتات (على اليسار) التي تعرف الشبكة. ويشبه من هذا المنطلق قناع الشبكة في عناوين الإصدار الرابع. تُكتَب عناوين شبكات IPv6 بالصيغة firstAddress/prefix حيث firstAddress تمثل أول عنوان في الشبكة، وprefix بادئة التوجيه، وهي عدد البتات المشتركة بين عناوين الشبكة.

على سبيل المثال، تشير الشبكة ‎2001:db8:1234::/48 إلى أن البتات الثمانية والأربعين الأولى – أي ‎ 2001:db8:1234- مشتركة بين عناوين الشبكة، وهو ما يعني أنها تشمل مجال العناوين الذي يبدأ بالعنوان ‎2001:db8:1234:0000:0000:0000:0000:0000 (يمكن اختصاره إلى ‎2001:db8:1234:‎:‎) وينتهي بالعنوان ‎2001:db8:1234:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff.

يمكن أن تُستخدَم بادئة التوجيه كذلك لتحديد مجال من عناوين IPv6 دون أن يكون بالضرورة معرِّفًا لشبكة. مثلًا العنوان ‎2031::/5 يشير إلى مجال العناوين الذي يبدأ بالعنوان ‎2031:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 (أو ‎2031::‎ اختصارا) وينتهي بالعنوان 27ff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff‎.

تتمثل طريقة حساب مجال العناوين في أخذ العنوان المبدئي (2031‎::‎) وكتابته بنظام العد الثنائي، ثم تثبيت عدد البتات في بادئة التوجيه (‎/5) على الجانب الأيسر، وإكمال بقية البتات بالقيمة الثنائية 1 لنحصُل على العنوان الأخير من المجال.

معرف الشبكة الفرعية

وهو البتات التي تلي بادئة التوجيه، فإذا كانت بادئة الشبكة تحوي 48 بتًّا، فإن معرِّف الشبكة سيحوي 16 بتًّا (64-48). يعني هذا أنه كلما نقصت قيمة بادئة التوجيه زاد عدد الشبكات الفرعية ضمن الشبكة.

عنوان البث الأحادي العمومي

عنوان البث العمومي هو – كما أسلفنا – عنوان صالح للاستخدام في شبكة الإنترنت. تتولى هيئة تعيين أرقام الإنترنت IANA (اختصار لـ Internet Assigned Numbers Authority) إدارة عناوين بروتوكول IP وتوزيعها بين الفاعلين على مستوى العالم. تتبع المنظمة سياسة عامة تتمثل في منح شبكات من عناوين IPv6 إلى منظمات فرعية تابعة لها تعمل على مناطق جغرافية (قارات أو مجموعة من الدول)، ثم تتولى المنظمات الفرعية توزيع العناوين داخل شبكاتها على الفاعلين الخاضعين لها.

يمكن للمنظمات الفرعية أن تتبع سياسة خاصة بها في توزيع العناوين الممنوحة لها، ولكن السياسة المتبعة عموما هي كالتالي:

• تُعرِّف أول 12 بت على اليسار المنظَّمة الفرعية (Registry)،
• تليها 20 بتًّا (أي إلى غاية 32 بتًّا بدْءًا من اليسار) تعرِّف مزود الخدمة (Internet service provider, ISP)،
• ثم تأتي 16 بتًّا (أي إلى غاية 48 بتًّا بدْءًا من اليسار) لتعريف الموقع (Site) داخل شبكة مزود الخدمة،
• ثم يأتي بعد ذلك معرِّف الشبكة الفرعية (Subnet) على طول 16 بتّا.

يمكن أن نلاحظ أن المجموع يساوي 64 بتًّا، وهي طول معرِّف الشبكة في IPv6.

بدأ توزيع عناوين IPv6 في العام 2001، واختير المجال ‎2000::/3 ليكون مجال عناوين البث الأحادي العمومية، واختارت الهيئة أن تكون العناوين الأولى المُوزَّعة تبدأ بالعدد السداسي العشري 2001. مُنِحت المجموعات الأولى من عناوين IPv6 إلى المنظمات الفرعية التابعة للهيئة. تتولى هذه المنظمات الفرعية بدورها توزيع عناوين IP على مزوِّدي الخدمات في المناطاق التابعة لها.

مجالات العناوين حسب نوع العنوان

يلخص الجدول التالي مجالات العناوين لأهم الأنواع في الإصدار IPv6.

كتابة عنوان بطاقة الشبكة

تُستخدَم صيغة تُعرَف بصيغة EUI-64 (اختصار لـ Extended unique identiffiers، المعرِفات الفريدة المُمَدَّدة). تفترض هذه الصيغة معرِّفًا يبلغ طوله 64 بتًّا، وهو الطول الذي يمتد عليه عنوان بطاقة الشبكة في الإصدار السادس من بروتوكول IP. للحصول على معرف فريد لعنوان بطاقة الشبكة فإننا نعتمد على العنوان الفيزيائي للبطاقة (عنوان MAC) لتوليد الجزء الخاص بها من عنوان IPv6.

يبلغ طول عنوان MAC‏ 48 بتًّا، وهو ما يعني وجود فرق بطول 16 بتًّا بين الاثنين، لذا نلجأ إلى إكمال عنوان MAC ليصبح بطول 64 بتًّا، وذلك على النحو التالي:

• تقسيم عنوان MAC إلى جزئين متساوييْن طول كل منهما 24 بتّا،
• إضافة القيمة السداسية العشرية FF:FE بينهما (16 بتّا)،
• عكس قيمة البت السابع من اليسار (إذا كانت قيمته 0 فإنها تصبح 1).

نحصُل في النهاية على عنوان بطول 64 بتًّا هو عنوان بطاقة الشبكة. توضح الصورة أدناه عملية الانتقال من عنوان MAC إلى عنوان بصيغة EUI-64.

تجدر الإشارة إلى أن هذه العملية تتم تلقائيا عند ربط جهاز يدعم الإصدار IPv6 بشبكة يُفعَّل عليها هذا الإصدار.

ترجمة – وبتصرف – للمقال IPv6 Address Types