Почему в интернете кончились адреса и при чём тут IPv6

В 1981 году инженеры решили, что четырёх миллиардов адресов хватит навсегда — и ошиблись примерно на всю историю человечества.

IPv4 даёт около 4,3 миллиарда адресов. Людей на планете больше. А у каждого ещё телефон, ноутбук, часы и чайник.

Откуда взялось «всего» 4 миллиарда

Адрес IPv4 — это 32 бита, то есть 32 нолика и единички. Всего разных комбинаций — два в тридцать второй степени, примерно 4,3 миллиарда. Записывают их привычно: четыре числа через точку, например 192.168.0.1, каждое от 0 до 255.

В начале 1980-х интернет был сетью университетов и военных. Четыре миллиарда казались числом из области фантастики — раздавали адреса щедро, целыми блоками по 16 миллионов штук одной организации. Никто всерьёз не верил, что к Сети подключится весь мир, да ещё и не по одному устройству на человека.

Как адреса утекли

Дальше случился взрывной рост: домашний интернет, смартфоны, умные колонки, камеры, серверы облаков. Каждой железке, которая хочет напрямую общаться в Сети, нужен свой адрес. Свободные блоки таяли, и в начале 2010-х центральный распределитель адресов официально объявил: раздавать больше нечего. Региональные запасы исчерпались следом.

Костыль, который спас интернет: NAT

Почему же всё до сих пор работает, если адресов не хватает? Спасает NAT — Network Address Translation, «подмена адресов». Дома у вас один внешний адрес от провайдера, а телефон, ноутбук и телевизор сидят за роутером с внутренними адресами вроде 192.168.x.x. Роутер выступает секретарём: наружу все ходят под одним общим адресом, а он запоминает, кому вернуть какой ответ.

Это гениально и одновременно неудобно. NAT экономит адреса, но усложняет прямые соединения: двум устройствам за разными роутерами тяжело связаться напрямую — отсюда боль с онлайн-играми, звонками и торрентами.

IPv6: адрес каждой песчинке

Настоящее решение — новый протокол IPv6. В нём адрес уже не 32 бита, а 128. Количество комбинаций растёт не вдвое, а астрономически: примерно 3,4 × 10^38 адресов. Это число — 340 ундециллионов — настолько велико, что любимое сравнение инженеров звучит так: адресов хватит, чтобы выдать по уникальному каждому атому на поверхности Земли, и ещё останется.

Выглядит адрес IPv6 непривычно — восемь групп символов через двоеточие:

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Длинно, зато places хватит на десятилетия вперёд, и каждое устройство снова может иметь собственный, настоящий адрес — без секретаря-NAT посередине.

Почему переход тянется десятилетиями

Если IPv6 так хорош, почему мы всё ещё на IPv4? Потому что два протокола несовместимы напрямую: устройство, говорящее только на IPv6, не поймёт сервер на IPv4. Менять надо всё сразу — провайдеров, роутеры, серверы, программы. Такой одномоментный переход невозможен для глобальной сети.

Поэтому мир живёт в режиме «двойного стека»: оборудование поддерживает оба протокола одновременно, и переключение идёт медленно, годами. Доля IPv6-трафика растёт, но IPv4 ещё долго не исчезнет.

Так что старый интернет давно «кончился» по адресам — а вы этого не заметили лишь потому, что инженеры подперли его костылями и потихоньку строят новый, у которого адресов хватит буквально на всё.