王靖虎

中圖分類號：TP

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0090-01

摘要：隨著Internet的發(fā)展，IPv4協(xié)議的各種問題逐漸暴露出來，本文論述了IPv4的局限性以及Ipv6的由來。介紹了IPv6協(xié)議的主要特，最，論述了當(dāng)前IPv4向Ipv6演進(jìn)的幾種技術(shù)。

關(guān)鍵詞：IPv4 IPv6雙協(xié)議棧隧道技術(shù)

1IPv6的由來

Internet協(xié)議的第4版(IPv4)為TCP／IP族和Internet提供了基本的通信機(jī)制。IP技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了10多年，隨著Internet的指數(shù)增長，互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由NSFNET核心網(wǎng)絡(luò)演變?yōu)橛蒊SP(Internet Service Provider，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商)運(yùn)營的分散的體系結(jié)構(gòu)，互聯(lián)網(wǎng)幾乎覆蓋了全球的每一個角落。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)面l臨的一個嚴(yán)峻問題是地址消耗，即沒有足夠的地址來滿足全球的需要。IPv4的問題逐漸顯露出來，32bit的IP地址空間枯竭、網(wǎng)絡(luò)號碼匾乏、路由表急劇膨脹、對網(wǎng)絡(luò)安全和多媒體應(yīng)用的支持不夠等。IETF開發(fā)的下一代Internet協(xié)議IPv6基本能解決目前IPv4所存在的主要弊病的。

2IPv4的局限性

IPv4協(xié)議規(guī)定，每個互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)和路由器都有一個32bit的IP地址，它包括網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，這一編碼組合是唯一的，用于IP分組的源地址和目的地址字段。IP地址被分為5類。把IP地址分成兩部分的好處是使路由器中的選路表不致太大。路曲器不必為每個目的主機(jī)維持一個路由選擇表項(xiàng)，而為每個網(wǎng)絡(luò)維護(hù)一個路由選擇表項(xiàng)，當(dāng)進(jìn)行選路時(shí)。只檢查目的地址的網(wǎng)絡(luò)部分。

實(shí)際上IPv4地址這種網(wǎng)絡(luò)號／主機(jī)號的模式有兩個致命的弱點(diǎn)：地址空間的浪費(fèi)和過度的路由負(fù)擔(dān)。

除了地址空間方面的局限外，IPv4在提供滿足新的應(yīng)用的性能和安全性方面也存在著一些局限性，IPv4的數(shù)據(jù)包最大只能是64k字節(jié)。這對一些需要高速、實(shí)時(shí)傳輸?shù)膽?yīng)用，如多媒體應(yīng)用是不夠的。另外，IPv4不能提供路由器級的安全性，這對諸如電子商務(wù)等對安全性要求很高的應(yīng)用也是不夠的。

近幾年來，隨著Internet規(guī)模的急劇膨脹，信息量的加大以及Internet上新的應(yīng)用的出現(xiàn)，人們對IP協(xié)議的地址空間、性能以及安全性等方面有了新的需求。而原有的IPv4已遠(yuǎn)不能適應(yīng)這些新的需求，其中最尖銳的問題就是不斷增長的對互聯(lián)網(wǎng)地址資源的巨大需求與IPv4地址空間不足之間的矛盾，目前可用的IPv4地址已經(jīng)分配了70％左右，而且B類地址已經(jīng)基本耗盡。為了滿足需要人們設(shè)計(jì)了IP協(xié)議的下一版本IPv6。

3IPv6的特點(diǎn)

一，IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規(guī)定IP地址長度為32，即有2^32-1(符號^表示升冪，下同)個地址；而IPv6中IP地址的長度為128，即有2^128-1個地址。

二，IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。

三，IPv6增加了增強(qiáng)的組播(Multicast)支持以及對流的支持(Flow Control)，這使得網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用有了長足發(fā)展的機(jī)會，為服務(wù)質(zhì)量(OoS，Quality of Service)控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺。

四，IPv6加入了對自動配置(Auto Configuration)的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，使得網(wǎng)絡(luò)(尤其是局域網(wǎng))的管理更加方便和快捷。

五、IPv6具有更高的安全性。在使用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。

4IPv4向IPv6的演進(jìn)技術(shù)

為了保護(hù)在IPv4上的大量投資，IPv6應(yīng)該能與IPv4的主機(jī)和路由器共存。對Internet上所有IPv4節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)不可能在同一時(shí)刻完成，IPv6必須與IPv4兼容，對IPv4網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)才能根據(jù)實(shí)際情況逐步地進(jìn)行。目標(biāo)是所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行IPv6，充分發(fā)揮IPv6在地址空間、性能和安全性等方面的優(yōu)勢。為了保證平滑的演進(jìn)。IPv6在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下四個目標(biāo)。

1、逐步演進(jìn)：已有的IPv4網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)演進(jìn)，而不受限于相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行IP協(xié)議的版本。

2、逐步部署：新的IPv6網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)增加到網(wǎng)絡(luò)中。

3、地址兼容：當(dāng)IPv4網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)演進(jìn)到IPv6時(shí)，IPv4的IP地址還可以繼續(xù)使用。

4、降低費(fèi)用：在演進(jìn)時(shí)，只需很低的費(fèi)用和很少的準(zhǔn)備工作。

為了實(shí)現(xiàn)以上四個目標(biāo)，IETF推薦了雙協(xié)議棧、隧道技術(shù)等演進(jìn)方案。

4.1雙協(xié)議棧

雙協(xié)議棧是指在完全過渡到IPv6之前，使一部分主機(jī)或路由器裝有兩個協(xié)議棧。一個IPv4和一個IPv6。雙協(xié)議棧主機(jī)或路由器既能夠和IPv6的系統(tǒng)通信，又能夠和IPv4的系統(tǒng)通信。雙協(xié)議棧主機(jī)在和IPv6主機(jī)通信時(shí)采用IPv6地址，在和IPv4主機(jī)通信時(shí)采用IPv4地址。雙協(xié)議棧主機(jī)可以通過對域名系統(tǒng)DNS的查詢知道目的地主機(jī)是采用哪一種地址。若DNS返回的是IPv4地址。雙協(xié)議棧的源主機(jī)就使用IPv4地址。但當(dāng)DNS返回的是IPv6地址時(shí)，源主機(jī)就使用IPv6地址。

4.2隧道技術(shù)

隧道機(jī)制就是必要時(shí)將IPv6數(shù)據(jù)包做為數(shù)據(jù)封裝在IPv4數(shù)據(jù)包里。使IPv6數(shù)據(jù)包能在已有的IPv4基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸。隧道對于源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)是透明的，在隧道的入口處，路由器將IPv6的數(shù)據(jù)分組封裝如IPv4中，該IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道人口和出口的IPv4地址，在隧道出口處，再將IPv6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的站點(diǎn)。

5結(jié)束語

由于Internet的規(guī)模以及目前網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量龐大的IPv4用戶和設(shè)備，IPv4到v6的過渡不可能一次性實(shí)現(xiàn)。而且，目前許多企業(yè)和用戶的日常工作越來越依賴于Internet，它們無法容忍在協(xié)議過渡過程中出現(xiàn)的問題。所以IPv4到v6的過渡必須是一個循序漸進(jìn)的過程。但是居多因素表明IPv6時(shí)代就要來臨。