IPv4 กับ IPv6 คืออะไร ? ทั้ง 2 มาตรฐานแตกต่างกันอย่างไร ?

IPv4 กับ IPv6 แตกต่างกันอย่างไร ?

สำหรับ IP (Internet Protocol) เป็นหนึ่งใน โปรโตคอล (Protocol) ด้านการสื่อสารที่สำคัญเป็นอย่างมากในการทำงานของระบบ Protocol Suite (IPS) โดย IP นั้นจะถูกใช้ในการกำหนดเส้นทาง (Route) และที่อยู่ของแพ็กเกจ สำหรับอุปกรณ์บนเครือข่าย อย่างเช่น คอมพิวเตอร์ PC, โน้ตบุ๊ก (Notebook), สมาร์ทโฟน (Smartphone) ฯลฯ

โดยในปัจจุบันนี้นั้น ระบบ IP ที่ใช้จะมีอยู่ 2 เวอร์ชันหลักๆ ประกอบไปด้วย IPv4 (IP เวอร์ชันที่ 4) และ IPv6 (IP  เวอร์ชันที่ 6) โดย IPv4 กับ IPv6 มันมีความแตกต่างกันอย่างไร ? ในบทความเราจะมาอธิบายให้คุณผู้อ่านเข้าใจกันมากขึ้นกัน

หมายเลขที่อยู่ไอพี คืออะไร ?
(What is IP Address ?)

สำหรับ IP Address นั้นย่อมาจากคำว่า "Internet Protocol Address" หากแปลเป็นภาษาไทย ก็จะแปลว่า "หมายเลขที่อยู่ไอพี" มันทำหน้าที่เสมือนเป็นกฏในการขนส่งแพ็กเกจข้อมูลบนเครือข่าย อินเทอร์เน็ต (Internet) ว่าจะให้ถูกส่งไปยังตำแหน่งไหน ? อย่างไร ?

เวลาที่มีการส่งข้อมูลบนอินเทอร์เน็ต ข้อมูลจะถูกแบ่งย่อยออกเป็นชิ้นส่วนขนาดเล็กที่เรียกว่า "Data Packet" โดยการที่เราจะมั่นใจได้ว่าข้อมูลที่ส่งออกไป จะสามารถไปรวมกันที่จุดหมายปลายทางได้อย่างถูกต้อง ในแต่ละอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตจึงมีการกำหนด IP Address ขึ้นมา เพื่อใช้บอกทางกับข้อมูลว่าจะต้องเดินทางไปที่ไหน

ภาพจาก : https://www.wikitechy.com/tutorials/ethical-hacking/internet-tricks/how-to-get-ip-Address-by-sending-links

คอมพิวเตอร์, สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์ทุกตัวที่เข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้ จะมี IP Address อยู่ในตัว แต่อุปกรณ์ที่อาจจะไม่ได้เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตโดยตรง อย่างเช่น เครื่องพรินเตอร์ หรือลำโพงอัจฉริยะก็จะมี IP Address ด้วยเช่นกัน เพื่อใช้ในการบอกเส้นทางเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ บนเครือข่าย

IPv4 คืออะไร ?
(What is IPv4 ?)

สำหรับระบบ IPv4 เป็น Internet Protocol เวอร์ชันแรกที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลาย มันเปิดตัวตั้งแต่ปี ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524) และยังคงถูกใช้งานมาจนถึงปัจจุบันนี้

โดย IP Address ที่ใช้โปรโตคอลชนิดนี้จะประกอบด้วยตัวเลขจำนวน 11 หลัก โดยมีการแบ่งชุดตัวเลขออกจากกันด้วยเครื่องหมาย "." ตัวอย่างของเลข IPv4 จะมีลักษณะดังนี้

192.149.252.76

ตัวเลขแต่ละตัวใน IP Address จะใช้เก็บข้อมูลที่บ่งบอกว่าแพ็กเกจข้อมูลควรจะถูกส่งไปที่ไหน โดยตัวเลขแต่ละกลุ่มเกิดจากการรวมตัวของเลขฐาน 2 จนกลายเป็นข้อมูล 1 ไบต์ (Byte)  ซึ่งแต่ละกลุ่มจะมีตัวเลขไม่เกิน 3 หลัก ทำให้เลข IP Address จึงเป็นข้อมูลที่มีขนาด 4 ไบต์ หรือ 32 บิต (Bits) 

ภาพจาก : https://community.fs.com/blog/ipv4-vs-ipv6-whats-the-difference.html

ระบบ IPv4 มีความเป็นไปได้ที่จะทำเลขที่อยู่เฉพาะได้มากถึง 2³² หรือ 4,294,967,296 หมายเลข มันดูเหมือนจะมากเสียจนไม่มีวันใช้งานได้หมด แต่ในความเป็นจริง มันใกล้จะหมดลงเต็มทีแล้ว ซึ่งก็ไม่น่าแปลกอะไร เพราะประชากรโลกมีประมาณ 8,000,000,000 คน แม้ว่าจำนวนคนที่เข้าถึงอินเทอร์เน็ตอาจจะไม่เยอะเท่านั้น แต่อย่าลืมว่า จำนวนอุปกรณ์ต่อคนไม่ได้อยู่ที่อัตรา 1:1 ซึ่งในเมื่อมันถูกใช้มานานหลายสิบปีแล้ว การที่มันใกล้จะหมดลงก็คงไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจเท่าไหร่นัก ซึ่งนั่นก็เลยเป็นเหตุผลให้ IPv6 ถือกำเนิดขึ้น

คุณสมบัติที่น่าสนใจของ IPv4

• เป็น Connectionless Protocol คือ เริ่มส่งข้อมูลได้ทันทีโดยไม่ต้องเชื่อมต่อก่อน (แต่ส่งถึงหรือเปล่าก็เป็นอีกเรื่อง)
• จำลองระบบสื่อสาร เพื่อทำ IP Layer ระหว่างอุปกรณ์จำนวนมากได้โดยง่าย
• ใช้หน่วยความจำต่ำ
• สามารถจดจำ IP Address ได้ง่าย
• อุปกรณ์เน็ตเวิร์ก ส่วนใหญ่ทำงานบน IPv4

IPv6 คืออะไร ?
(What is IPv6 ?)

สำหรับระบบ IPv6 เป็นอินเทอร์เน็ตโปรโตคอลเวอร์ชันใหม่ที่มีค่ายาวกว่าเดิม ประกอบขึ้นจากตัวเลข และตัวอักษร แต่ถึงจะบอกว่าเป็นเวอร์ชันใหม่ แต่อันที่จริงมันเริ่มพัฒนามาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1995 (พ.ศ. 2538) โน่นเลยทีเดียว

มันถูกพัฒนาขึ้นมาใหม่โดยอาศัยโครงสร้างของ IPv4 เป็นรากฐานในการพัฒนา มันมีข้อดีที่เหนือกว่า IPv4 ในด้านของความซับซ้อน และประสิทธิภาพในการทำงาน ตัวอย่างของเลข IPv6 จะมีลักษณะดังนี้

3ffe:1900:fe21:4545:0000:0000:0000:0000

IPv6 ประกอบไปด้วยตัวเลข และตัวอักษร โดยแบ่งออกเป็น 8 กลุ่ม คั่นด้วยเครื่องหมายโคลอน ":" แทนเครื่องหมาย "." ที่เคยใช้งานอยู่เดิมใน IPv4 ซึ่งค่าตัวเลขนี้จะเกิดจากการรวมตัวของเลขฐาน 16 จึงเป็นข้อมูลแบบ 128 บิต 

ภาพจาก : https://community.fs.com/blog/ipv4-vs-ipv6-whats-the-difference.html

ด้วยความยาว และตัวแปรที่มากขึ้น ทำให้ IPv6 มีความเป็นไปได้ที่จะสร้างเลขที่อยู่เฉพาะได้มากถึง 2¹²⁸ หรือประมาณ 340,000,000,000,000 หมายเลข มันมีความเป็นไปได้มากกว่า IPv4 หลายเท่า ทำให้เราน่าจะไม่ต้องกังวลเรื่อง IP Address หมดไปได้อีกนาน

คุณสมบัติที่น่าสนใจของ IPv6

• ไม่ต้องใช้ Network Address Translation (NAT) สามารถเชื่อมต่อแบบ End-to-end ได้ที่ IP layer โดยตรง
• รองรับการทำงานแบบ Multi-casting เพื่อส่งข้อมูลแพ็กเกจเดียวไปยังปลายทางหลายแห่งได้ในทีเดียว
• มีระบบป้องกัน IP Address ชนกัน
• มีรูปแบบ Header ที่เรียบง่าย
• การกำหนดเส้นทางของข้อมูลมีความเรียบง่าย ทำงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
• มี Quality of service (QoS) หรือ Flow Labeling ที่คุณภาพดีขึ้น
• มี Security Layer (IPsec) ในตัว
• ทำงานได้อย่างยืดหยุ่น รองรับส่วนขยายได้มากขึ้น
• ทำ Administration ได้ง่ายขึ้น ไม่ต้องพึ่งพา DHCP

ความแตกต่างระหว่าง IPv4 และ IPv6
(What is the difference between IPv4 and IPv6 ?)

IPv4 และ IPv6 ต่างก็เป็น IP adress เหมือนกันทั้งคู่ แต่ IPv4 เป็น 32 บิต และแบ่งชุดข้อมูลด้วย "." ส่วน IPv6 เป็น 128 บิต และแบ่งชุดข้อมูลด้วย ":"

ทั้งคู่ถูกนำมาใช้ในการระบุตัวตนของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับระบบเครือข่าย โดยหลักการแล้วมันแทบจะเหมือนกันทุกประการ แต่ต่างกันที่กระบวนการทำงานเท่านั้นเอง อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก IPv6 เป็นมาตรฐานที่ใหม่กว่ามันจึงมีรองรับการทำงานที่ซับซ้อนได้, มีความปลอดภัยสูง และทำงานได้เร็วกว่า IPv4

แล้ว IPv5 หายไปไหน ?
(Why IPv5 is not used ?)

มีคำถามที่หลายคนอาจจะเกิดความสงสัย ว่าทำไมจาก IPv4 เรากระโดดมาเป็น IPv6 เลย แล้ว IPv5 มันหายไปไหน ? เรื่องนี้ต้องย้อนกลับไปในอดีตไกลพอสมควร

ในช่วงปลายปี ค.ศ. 1960 (พ.ศ. 2503) Advanced Research Projects Agency (ARPA)  สถาบันวิจัยขั้นสูงของกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา ได้เริ่มโครงการที่จะเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ของ ARPA ทั้งหมดในประเทศเข้าหากัน

เนื่องจากมันเป็นครั้งแรกที่มีการสร้างเครือข่ายที่มีขนาดใหญ่ระดับนี้ ทาง ARPA จึงต้องพัฒนาเทคโนโลยี และฮาร์ดแวร์ขึ้นมาเพื่อให้โครงการนี้สามารถสำเร็จลุล่วงไปได้ ซึ่งหนึ่งในสิ่งที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเป็นลำดับแรก ๆ ก็คือ Internet Protocol (IP) ที่เรียกว่า Transmission Control Protocol (TCP)

เดิมที TCP ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในระดับโฮสต์ (Host), โปรโตคอล End-to-end และการทำ Packaging กับ Routing อย่างไรก็ตาม พวกเขาได้ตระหนักว่า การแยกหน้าที่ให้โปรโตคอลจะทำให้การบริหารจัดการได้ง่ายกว่า ซึ่งหนึ่งในโปรโตคอลใหม่ที่ถูกแยกออกมาก็คือ IPv4

จุดเริ่มต้นของ IPv5

บริษัท Apple, NeXT และ Sun Microsystems ได้ร่วมกันพัฒนาโปรโตคอลสำหรับสตรีมเสียง และวิดีโอ ภายใต้ชื่อ "Internet Stream Protocol (ST)"  

โปรโตคอลชนิดนี้ใหม่นี้ มีคุณสมบัติที่สามารถส่งแพ็กเกจข้อมูลบนย่านความถี่ที่เฉพาะเจาะจงได้ โดยที่ยังรักษาสถานะ การสื่อสารเดิมเอาไว้ได้ เนื่องจากมันเป็นโปรโตคอลใหม่ ในทางเทคนิคแล้วมันก็คือ IPv5

อย่างไรก็ตาม IPv5 ไม่เคยได้ได้รับการยอมรับว่าเป็น Internet protocol อย่างเป็นทางการ เนื่องจากมันใช้ระบบการสร้าง Address รูปแบบเดียวกับ IPv4 โดยประกอบด้วยตัวเลข 0-255 จำนวน 4 ชุด และทำงานแบบ 32 บิต จึงมีข้อจำกัดเหมือนกับ IPv4 ที่สร้างได้แค่ 4,294,967,296 Address เท่านั้น

ต่อมาในช่วงยุค ค.ศ. 1990 (พ.ศ. 2533) เพื่อแก้ไขปัญหาเรื่องความขาดแคลน Address จึงนำพาไปสู้การพัฒนาโปรโตคอลตัวใหม่ IPv6 ที่ประกอบไปด้วยตัวเลข 0-9 และตัวอักษร A-F ทำให้มีความเป็นไปได้มากถึง 340,000,000,000,000 Address นอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติด้านการทำงานที่ดีกว่าเดิมหลายอย่าง ดังนั้น จาก IPv4 ก็เลยข้ามมาใช้ IPv6 เลย

อย่างไรก็ตาม IPv5 ก็ไม่ได้หายไปไหน มันได้กลายเป็นรากฐานให้กับเทคโนโลยี Voice-over-IP (VoIP) ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายในทุกวันนี้