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IPv6技術簡介
發布時間: 2014-12-24 瀏覽次數: 1019 文章來源:

Internet互聯網成功的發展了幾十年,給人們的生活帶來了巨大的變化,其影響已逐漸滲透到社會的各個方面。但隨著互聯網應用的不斷發展,其目前的基礎協議IPv4協議的缺點暴露的越來越多,已經無法通過修補協議來滿足新應用的需求,因此產生了下一代互聯網的核心協議-IPv6協議。

首先,看看IPv4的缺點,這里簡要介紹一下IPv4的主要不足:

1、有限的地址空間

IPv4協議中每個網絡接口由32位的IP地址標識,這決定了IPv4的地址空間大小,理論上可以達到2的32次方,大約43億個。這么大的地址空間對于未來信息化社會,大量智能設備對網絡地址的需求,顯得有些力不從心。傳統的IPv4地址分類方法,又使得可供分配的地址數量大大減少。而且實際IPv4地址在全球的分配是非常不均衡,這進一步造成目前IPv4地址緊張。有很多研究機構已經對IPv4地址用盡的時間作出了預測,基本上都認為IPv地址將在2011年左右枯竭。為了緩解地址空間問題,引入了CIDR(無類別域間路由)和NAT(網絡地址轉換)等技術,但這僅僅減緩了地址消耗的速度,同時又破壞了IP協議的一些核心特性如端到端特性,不能從根本上解決IPv4的地址危機。

2、路由選擇效率不高

IPv4地址的層次結果缺乏統一的分配和管理,多數的地址空間拓撲結構只要兩層或者三層,這導致主干路由器中存在大量的路由表項。龐大的路由表項增加了路由查找和存儲的開銷,成為互聯網進一步發展的瓶頸。另外,由于IPv4數據包的包頭長度不固定,很難用硬件來提取和分析路由信息,限制了路由器數據吞吐率的提高。

3、安全性

IPv4自身缺乏安全機制,傳統的安全機制基本都是在應用層或傳輸層實現,雖然有一些基于IP選項的關于IPv4的安全機制,但在實際應用中并不成功,也就是說目前以IPv4為基礎的Internet,在網絡層缺少安全保障。

4、服務質量

IPv4協議對所有的數據沒有類型區分,都會盡力投遞,這樣無法為一些新業務提供有效的支持。比如一些實時數據或者多媒體數據,要求有一定的服務質量保證,然而在IPv4協議中缺少良好的服務質量(QoS)機制。

還有其他一些問題,比如配置復雜、對移動性支持不好、擴展性不好等等。這些問題只有通過全新的協議才能解決,于是開始了下一代互聯網協議技術的研究。

在上世紀90年代初,研究者已經意識到上述問題,開始了下一代IP協議(IPng)的研究。IETF經過對多種IPng方案比較,最后以SIPP(簡單互聯網協議增強)方案為基礎,經過改進形成了IPv6協議。

IETF1993年開始了IPng領域的研究,1998年8月IPv6的核心協議組成為IETF草案標準。1996年IETF建立全球IPv6實驗床6bone,開始了IPv6網絡的應用實驗,隨后歐洲、日本、韓國及我國都建立了IPv6實驗網。進入本世紀,在美國、歐洲、日本已經出現了IPv6商用網。我國在2003年8月啟動了中國下一代互聯網示范工程CNGI項目,開始建設我國自己的基于IPv6的下一代互聯網。2004年底,CNGI核心網之一CERNET2主干網建成,成為目前全球最大的純IPv6網絡。

IPv4相比,IPv6協議具有很多優點,主要的如下:

1、巨大的地址空間。IPv6協議采用128位的地址,理論上地址數量可以達到2的128次方個,其地址數量遠遠大于IPv4。

2、全新的報頭結構

在結構上,IPv6對報頭做了簡化,取消了原IPv4的部分報頭字段,如選項字段,采用40字節的固定報頭。不僅減小了報頭長度,而且由于報頭長度固定,在路由器上處理起來也更加便捷。另外,IPv6還采用了擴展報頭機制,更便于協議自身的功能擴展。

3、地址自動配置

IPv6采用無狀態地址配置技術,由路由器進行地址的自動配置,最終用戶無需手工配置地址。

4、更好的安全性

IPsec安全協議已經成為IPv6的一個必要組成,這樣在IPv6中指定了對身份認證和加密的支持,增強了網絡層數據安全性。

5、更好的服務質量(QoS)支持

IPv6報頭中增加了流標簽字段,使用流標簽功能可以更好的實現服務質量(QoS)支持。數據發送者可以使用流標簽對屬于同一傳輸流的數據進行標記,在傳輸過程中可以根據流標簽,對整個流提供相應的服務質量。

小提示:為什么IPv4之后的新協議不是IPv5而是IPv6,因為版本號5已經被分配給一種實驗性的流協議。


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