岳海峰　杜雪蓮

摘要：IPV6是下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它由IPV6包頭、擴(kuò)展包頭和上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元組成；有更大的地址空間，簡潔的數(shù)據(jù)報(bào)頭，更高的安全性，更方便的自動(dòng)配置等特性和優(yōu)勢；具有廣泛的應(yīng)用；目前處于IPV4到IPV6的過渡階段。

關(guān)鍵詞：IPV6；互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議；協(xié)議數(shù)據(jù)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）05-0172-02

IPV6是IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，Internet Engineering Task Force）設(shè)計(jì)的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPV4）的下一代IP協(xié)議。它是Internet Protocol Version 6的縮寫，其中Internet Protocol譯為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”。

現(xiàn)在我們使用的是第二代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議—IPV4，它的最大問題是網(wǎng)絡(luò)地址的資源有限，據(jù)預(yù)測，幾年以后它的地址將被耗盡。IPV6就是在這種背景下出現(xiàn)的，其特性包括：更大的地址空間；嚴(yán)格的繼承性編址方式，更加容易實(shí)現(xiàn)地址的聚合；簡潔的數(shù)據(jù)報(bào)頭；提供更好的服務(wù)質(zhì)量；強(qiáng)制安全協(xié)議ipsec；“即插即用”的地址自動(dòng)配置；更為靈活的組播方式；更好的擴(kuò)展性。

一、IPv6的組成

IPV6包由IPV6包頭、擴(kuò)展包頭和上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元三部分組成。

IPV6包頭長度固定為40字節(jié)，去掉了IPV4中一切可選項(xiàng)，只包括8個(gè)必要的字段，因此盡管IPV6地址長度為IPV4的四倍，IPV6包頭長度僅為IPV4包頭長度的兩倍。

IPV6包擴(kuò)展包頭中的分段包頭中指名了IPV6包的分段情況。其中不可分段部分包括：IPV6包頭、Hop-by-Hop選項(xiàng)包頭、目的地選項(xiàng)包頭和路由包頭；可分段部分包括：認(rèn)證包頭、ESP協(xié)議包頭、目的地選項(xiàng)包頭等。

通常，一個(gè)典型的IPV6包，沒有擴(kuò)展頭。僅當(dāng)需要路由器或目的節(jié)點(diǎn)做某些特殊處理時(shí)，才由發(fā)送方添加一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展頭。與IPV4不同，IPV6擴(kuò)展頭長度任意，不受40字節(jié)限制，以便于日后擴(kuò)充新增選項(xiàng)，這一特征加上選項(xiàng)的處理方式使得IPV6選項(xiàng)能得以真正的利用。

二、IPV6編址方案

基本的IPV6地址頭遠(yuǎn)比IPV4地址頭簡單得多。每個(gè)地址頭都包含數(shù)據(jù)包的源和目的地址、有效載荷長度、跳數(shù)限制和一個(gè)指示封裝在數(shù)據(jù)包中的協(xié)議的域。

兩種協(xié)議的主要不同出現(xiàn)在地址空間的長度和它們的編排上。IPV6地址的長度是IPV4地址長度的4倍。為了簡化IPV6地址的使用，用“:”來劃分16位16進(jìn)制域的方法來表示，如，5efd:327:165d:2:5f0:17fd:dfa8:14e2。

不同的尋址方案是由地址區(qū)段的高效位所定義和識別的。最流行的方案將地址分成兩半：64位用于網(wǎng)絡(luò)，64位用于每個(gè)設(shè)備。高64位由用于RIR（區(qū)域Internet注冊機(jī)構(gòu)）的32位、用于本地Internet注冊機(jī)構(gòu)或ISP的16位以及用于地址所屬站點(diǎn)的16位構(gòu)成。每個(gè)站點(diǎn)提供最多65536臺設(shè)備的地址。

但是與IPV4一樣，IPV6一樣會(huì)造成大量的IP地址浪費(fèi)。準(zhǔn)確的說，使用IPV6的網(wǎng)絡(luò)并沒有2128-1個(gè)能充分利用的地址。首先，要實(shí)現(xiàn)IP地址的自動(dòng)配置，局域網(wǎng)所使用的子網(wǎng)的前綴必須等于64，但是很少有一個(gè)局域網(wǎng)能容納264個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端；其次，由于IPV6的地址分配必須遵循聚類的原則，地址的浪費(fèi)在所難免。

三、Ipv6的優(yōu)勢

與IPV4相比，IPV6具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：

IPV6具有更大的地址空間：IPV6產(chǎn)生的初衷主要是針對IPv4地址短缺問題，IPV4中規(guī)定IP地址長度為32，即有232-1個(gè)地址；而IPV6中IP地址的長度為128，即有2128-1個(gè)地址，幾乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPV6實(shí)際可分配的地址，整個(gè)地球每平方米面積上可分配1000多個(gè)地址。另外，IPV6的應(yīng)用也進(jìn)一步增加了地址應(yīng)用的擴(kuò)展性。

IPV6處理效率高：IPV6使用比IPV4更小的路由表，它的地址分配一開始就遵循聚類（Aggregation）的原則，這就使得路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）表示一片子網(wǎng)，從而大大減小了路由器中路由表的長度，進(jìn)而提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。

IPV6即插即用的易管理性：IPV6加入了對自動(dòng)配置（Auto Configuration）的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，使得對網(wǎng)絡(luò)的管理更加方便和快捷。IPV6 支持以下類型的自動(dòng)配置：

1.全狀態(tài)自動(dòng)配置：它需要某種程度的人為干預(yù)，因?yàn)樗枰獎(jiǎng)討B(tài)主機(jī)配置協(xié)議來用于IPV6 （DHCPv6）服務(wù)器，以便用于節(jié)點(diǎn)的安裝和管理。

2.無狀態(tài)自動(dòng)配置：每一主機(jī)根據(jù)接收的路由器廣告的內(nèi)容確定其地址。通過使用IEEE EUI-64 標(biāo)準(zhǔn)來定義地址的網(wǎng)絡(luò)ID 部分，可以合理假定該主機(jī)地址在鏈路上是唯一的。

IPV6具有更高的安全性：在IPV6網(wǎng)絡(luò)中用戶可以對網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，極大的增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。病毒和互聯(lián)網(wǎng)蠕蟲是最讓人頭疼的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為。但這種傳播方式在IPV6的網(wǎng)絡(luò)中就不再適用了，因?yàn)镮PV6的地址空間實(shí)在是太大了，如果這些病毒或者蠕蟲還想通過掃描地址段的方式來找到有可乘之機(jī)的其他主機(jī)，就猶如大海撈針。在IPV6的世界中，對IPV6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行類似IPV4的按照IP地址段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)偵察是不可能了。IPV6具有更大的地址空間：IPV4中規(guī)定IP地址長度為32，即有232-1個(gè)地址；而IPV6中IP地址的長度為128，即有2128-1個(gè)地址。

QoS考慮：新增流標(biāo)記域，為源宿端快速處理實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供可能，有利于低性能的業(yè)務(wù)終端支持IPV6的語音、視頻等應(yīng)用。

可以說，IPV6的上述優(yōu)勢和特點(diǎn)充分迎合了未來網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：向IP融合統(tǒng)一的發(fā)展方向。從另一方面來說，IPV6也提升了IP網(wǎng)絡(luò)的可運(yùn)營可管理性。

四、IPV4到IPV6的過渡技術(shù)

Internet的規(guī)模太大了，涉及的用戶太多了，這使得IPV4到IPV6的過渡不可能一次性實(shí)現(xiàn)，必須是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，為此，出現(xiàn)了以下幾種解決方法:

雙棧策略：實(shí)現(xiàn)IPV6結(jié)點(diǎn)與IPV4結(jié)點(diǎn)互通的最簡單的方式是在IPV6結(jié)點(diǎn)中加入IPV4協(xié)議棧。使之成為具有雙協(xié)議棧的結(jié)點(diǎn)，這被稱作“IPV6/V4結(jié)點(diǎn)”，這些結(jié)點(diǎn)既可以收發(fā)IPv4分組，也可以收發(fā)IPV6分組。從而實(shí)現(xiàn)了IPV4與IPV6結(jié)點(diǎn)互通。

隧道技術(shù)：IPV6網(wǎng)絡(luò)和IPV4網(wǎng)絡(luò)由于協(xié)議不同而無法連通，為此，開發(fā)了隧道技術(shù)。在IPV6網(wǎng)絡(luò)與IPV4網(wǎng)絡(luò)間的隧道入口處，路由器將IPV6的數(shù)據(jù)分組封裝入IPV4中，IPV4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPV4地址。在隧道的出口處再將IPV6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。

五、Ipv6的廣泛應(yīng)用及前景展望

3G時(shí)代已經(jīng)到來，為了滿足永遠(yuǎn)在線的需要，每一個(gè)要接入Internet的移動(dòng)設(shè)備都需要兩個(gè)IP地址來實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接，本地網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)靜態(tài)IP地址，連接點(diǎn)分配第二個(gè)IP地址用于漫游。這些都需要大量的IP地址。

經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了個(gè)人電子設(shè)備的發(fā)展，使用戶對電子設(shè)備的需求有了很大提高，手機(jī)、PDA、智能手機(jī)等終端越來越廣泛地應(yīng)用到了人們的生活當(dāng)中，而且使用的數(shù)量也越來越大，這些終端由于需要聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)而要占用大量的IP地址。這也正是IPV4向IPV6發(fā)展的一個(gè)強(qiáng)大的動(dòng)因。

思科（中國）技術(shù)總監(jiān)劉永春表達(dá)了這樣的觀點(diǎn)：“WLAN、3G等都是發(fā)展中的技術(shù)，如果不做3G，我們也許可以跳到4G、5G，也許可以找到別的方式，還可以活的不錯(cuò)。但只要互聯(lián)網(wǎng)存在，還在繼續(xù)發(fā)展，就必須走IPV6，這是惟一的一條路?！毕嘈旁诓痪玫膶恚覀兙蜁?huì)進(jìn)入到一個(gè)IPV6的嶄新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。

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作者簡介：岳海峰（1980- ），男，河北秦皇島人，河北外國語職業(yè)學(xué)院助教，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；杜雪蓮，河北秦皇島人，河北外國語職業(yè)學(xué)院助教。