IPv6概述
时间: 2004-12-23 17:14   来源: 四川大学  责编: 管理员

  现有Internet的基础是IPv4,到目前为止有近30年的历史了。由于Internet的迅猛发展,据统计平均每年Internet的规模就扩大一倍。IPv4的局限性就越来越明显。个人电脑市场的急剧扩大、还有个人移动计算设备的上网、网上娱乐服务的增加、多媒体数据流的加入、以及出于安全性等方面的需求都迫切要求新一代IP协议的出现。因此,对新一代互联网络协议(Internet Protocol Next Generation - IPng)的研究和实践已经成为世界性的热点,其相关工作也早已展开。90年代初,人们就开始讨论新的互联网络协议。IETF的IPng工作组在1994年9月提出了一个正式的草案"The Recommendation for the IP Next Generation Protocol",1995年底确定了IPng的协议规范,并称为"IP版本6"(IPv6)。
  IPv6目的是取代现有的互联网协议第四版(IPv4)。IPv4的设计思想成功地造就了目前的国际互联网,其核心价值体现在:简单、灵活和开放性。但随着新应用的不断涌现,传统的IPv4协议已经难以支持互联网的进一步扩张和新业务的特性,比如实时应用和服务质量保证等。其不足主要体现在以下几方面:
 (1)地址资源即将枯竭:IPv4提供的IP地址位数是32位,也即1亿个左右的地址。随着连接到Internet上的主机数目的迅速增加,有预测表明,所有IPv4地址将在2005~2010年间分配完毕。
 (2)路由表越来越大:由于IPv4采用与网络拓扑结构无关的形式来分配地址,所以随着连入网络数目的增涨,路由器数目飞速增加,相应地,决定数据传输路由的路由表也就不断增大。
 (3)缺乏服务质量保证:IPv4遵循Best Effort原则,这一方面是一个优点,因为它使IPv4简单高效;但另一方面它对互联网上涌现出的新业务类型缺乏有效的支持,比如实时和多媒体应用,这些应用要求提供一定的服务质量保证,如带宽、延迟和抖动等。
(4)地址分配不便:IPv4是采用手工配置的方法来给用户分配地址,这不仅增加了管理和规划的复杂程度,而且不利于为那些需要IP移动性的用户提供更好服务。
IPv6能够解决IPv4的许多问题,如地址短缺、服务质量保证等。同时,IPv6还对IPv4作了大量的改进,包括路由和网络自动配置等。IPv6和IPv4将在过渡期内共存几年,并由IPv6渐渐取代IPv4。IPV6的技术新特性具体体现在以下几个方面:

服务质量方面 (QoS)
  IPv6数据包的格式包含一个8位的业务流类别(Class)和一个新的20位的流标签(Flow Label)。它的目的是允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记,中间节点在接收到一个数据包后,通过验证它的流标签,就可以判断它属于哪个流,然后就可以知道数据包的QoS需求,并进行快速的转发。

安全方面
  在安全性方面,IPv6与IP安全性(IPSec)机制和服务更加紧密结合。虽然两种IP标准目前都支持IPsec(IP安全协议),但是IPv6是将安全作为自身标准的有机组成部分,安全的部署是在更加协调统一的层次上,而不像IPv4那样通过叠加的解决方案来实现安全。通过IPv6中的IPsec可以对IP层上(也就是运行在IP层上的所有应用)的通信提供加密/授权,可以实现远程企业内部网(如企业VPN网络)的无缝接入,并且可以实现永远连接。除了这一强制性安全机制外,IPSec还提供两种服务。认证报头(AH)用于保证数据的一致性,而封装的安全负载报头(ESP)用于保证数据的保密性和数据的一致性。在IPv6包中,AH和ESP都是扩展报头,可以同时使用,也可以单独使用其中一个。作为IPSec的一项重要应用,IPv6集成了虚拟专网(VPN)的功能。


移动IPv6方面
  移动性无疑是互联网上最精彩的服务之一。移动IPv6协议为用户提供可移动的IP数据服务,让用户可以在世界各地都使用同样的IPv6地址,非常适合未来的无线上网。
  IPv6中的移动性支持是在制订IPv6协议的同时作为一个必需的协议内嵌在IP协议中的。不同于IPv4的移动性支持是作为一种对IP协议附加的功能提出的,不是所有的IPv4实现都能够提供对移动性的支持,其效率没有移动IPv6高。更重要的是,IPv4有限的地址空间资源无法提供所有潜在移动终端设备所需的IP地址,难以实现移动IP的大规模应用。和IPv4相比,IPv6的移动性支持取消了异地代理,完全支持路由优化,彻底消除了三角路由问题,并且为移动终端提供了足够的地址资源,使得移动IP的实际应用成为可能。
 
组播技术

  播寻址:IPv6为组播预留了一定的地址空间,其地址高8位为"11111111",后跟120位组播组标识。此地址仅用作组播数据包的目标地址,组播源地址只能是单播地址。发送方只需要发送数据给该组播地址,就可以实现对多个不同地点用户数据的发送,而不需要了解接收方的任何信息。 
 
  同现在使用的版本4相区别;1998年作了较大的改动。IPv6在IPv4的基础上进行改进,它的一个重要的设计目标是与IPv4兼容。Pv4到IPv6的演进是一个逐渐演进的过程,而不是彻底改变的过程。一旦引入IPv6技术,要实现全球IPv6互联,仍需要一段时间使所有服务都实现全球IPv6互连。在第一个演进阶段,只要将小规模的IPv6网络连入IPv4互联网,就可以通过现有网络访问IPv6服务。但是基于IPv4的服务已经很成熟,它们不会立即消失。重要的是一方面要继续维护这些服务,同时还要支持IPv4和IPv6之间的互通性。
  目前,国际上对IPv6的各项研究和实现已经展开。法国INRIA、日本KAME、美国NRL等研究机构,IBM、Sun Microsystems、Trumpet、Hitachi等公司,分别研制开发了不同平台上的IPv6系统软件和应用软件;Cisco、Bay等路由器厂商已经开发出了面向IPv6网络的路由器产品。1996年,一个以研究IPv6为目标的虚拟实验网国际IPv6试验床6Bone建立,欧洲、美洲、亚洲的许多国家和组织都已经加入了6BONE。1998年底,面向实用的全球性IPv6研究和教育网(6REN)开始启动。这期间以STAR TAP为依托的6TAP(IPv6 Transit Access Point)得以实施,建立了以ATM交换机为中心的IPv6洲际网络。今年,IETF确定IPv6进入实用阶段,并指定6Bone为对商用IPv6地址申请者进行评估的平台。



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