薛鳴 李彥

（西安翻譯學(xué)院,陜西 西安 710105）

1 引言

IP地址是人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上的“身份證”，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和智能家電的廣泛使用，不管是上網(wǎng)的用戶(hù)，還是智能產(chǎn)品的信息終端，都需要擁有自己的IP地址。目前的全球因特網(wǎng)所采用的協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。IP是TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本號(hào)是4（簡(jiǎn)稱(chēng)為IPv4，是Internet Protocol Version 4的縮寫(xiě)，其中Internet Protocol譯為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”），核心技術(shù)屬于美國(guó)。發(fā)展至今已經(jīng)使用了30多年?，F(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)是在IPv4協(xié)議的基礎(chǔ)上運(yùn)行。[1]

2 IPv4的應(yīng)用現(xiàn)狀

IPv4采用32位地址長(zhǎng)度，它的最大問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)地址資源有限，從理論上講，編址1600萬(wàn)個(gè)網(wǎng)絡(luò)、大約43億個(gè)電腦可以聯(lián)到Internet上。但采用A、B、C三類(lèi)編址方式后，可用的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的數(shù)目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。[2]近十幾年來(lái)由于互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，IP位址的需求量愈來(lái)愈大，使得IP地址的發(fā)放愈趨嚴(yán)格，各項(xiàng)資料顯示全球IPv4地址可能在很短時(shí)間內(nèi)即將消耗殆盡，地址空間的不足必將影響互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。其中北美占有3/4，約30億個(gè)，而人口最多的亞洲只有不到4億個(gè)，中國(guó)只有3千多萬(wàn)個(gè)，只相當(dāng)于美國(guó)麻省理工學(xué)院的數(shù)量。[3]地址不足，嚴(yán)重地制約了我國(guó)及其他國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展。

一方面是地址資源數(shù)量的限制，另一方面是隨著電子技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)入人們的日常生活，可能身邊的每一樣?xùn)|西都需要連入全球因特網(wǎng)。最根本的解決辦法還是擴(kuò)大IP地址，在這樣的環(huán)境下，IPv6應(yīng)運(yùn)而生。單從數(shù)字上來(lái)說(shuō)，IPv6所擁有的地址容量是IPv4的約8×10^28倍，達(dá)到2^128-1個(gè)。[4]這不但解決了網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量的問(wèn)題，同時(shí)也為除電腦外的設(shè)備連入互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)量限制上掃清了障礙。

3 IPv6的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它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。IPv6采用128位地址長(zhǎng)度，一個(gè)IPv6的IP地址由8個(gè)地址節(jié)組成，每節(jié)包含16個(gè)地址位，以4個(gè)16進(jìn)制數(shù)書(shū)寫(xiě)，節(jié)與節(jié)之間用冒號(hào)分隔。

3.1 IPv6的特點(diǎn)

IPv6的發(fā)展是從1992年開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展時(shí)間，IPv6的標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)基本完善，在這個(gè)過(guò)程中，IPv6逐步優(yōu)化了協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，為業(yè)務(wù)發(fā)展創(chuàng)造機(jī)會(huì)，歸納起來(lái)IPv6包括如下幾個(gè)特點(diǎn)。

地址充足：IPv6產(chǎn)生的初衷主要是針對(duì)IPv4地址短缺問(wèn)題，即從IPv4的32bit地址，擴(kuò)展到了IPv6的128bit地址，充分解決了地址匱乏問(wèn)題。同時(shí)IPv6地址是有范圍的，包括鏈路本地地址、站點(diǎn)本地地址和任意傳播地址，這也進(jìn)一步增加了地址應(yīng)用的擴(kuò)展性。

擴(kuò)展為先：引入靈活的擴(kuò)展報(bào)頭，按照不同協(xié)議要求增加擴(kuò)展頭種類(lèi)，按照處理順序合理安排擴(kuò)展頭的順序，其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要處理的擴(kuò)展頭在報(bào)文頭的前部，而需要宿端處理的擴(kuò)展頭在報(bào)文頭的尾部。[5]

層次區(qū)劃：IPv6極大的地址空間使層次性的地址規(guī)劃成為可能，同時(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)規(guī)定了各個(gè)類(lèi)型地址的層次結(jié)構(gòu)，這樣既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，縮減IPv6路由表大小，降低網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃的難度。

即插即用：IPv6引入自動(dòng)配置以及重配置技術(shù)，對(duì)于IP地址等信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增刪更新配置，提高IPv6的易管理性。

貼身安全：IPv6集成了IPSec，用于網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密，為用戶(hù)提供端到端安全，使用起來(lái)比IPv4簡(jiǎn)單、方便，可以在遷移到IPv6時(shí)同步發(fā)展IPSec。[6]

移動(dòng)便捷：Mobile IPv6增強(qiáng)了移動(dòng)終端的移動(dòng)特性、安全特性、路由特性，降低了網(wǎng)絡(luò)部署的難度和投資，為用戶(hù)提供了永久在線的服務(wù)?？梢哉f(shuō)，IPv6的上述特點(diǎn)充分迎合了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)向IP融合統(tǒng)一的發(fā)展方向，并提升了IP網(wǎng)絡(luò)的可運(yùn)營(yíng)性和可管理性。

3.2 與IPv4相比，IPv6具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)

在IPv6的設(shè)計(jì)過(guò)程中除了一勞永逸地解決了地址短缺問(wèn)題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其它問(wèn)題，主要有端到端IP連接、安全性、多播、移動(dòng)性、即插即用等。IPv6的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：擴(kuò)大地址空間、提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量、改善服務(wù)質(zhì)量(QoS)、安全性有更好的保證、支持即插即用和移動(dòng)性、更好實(shí)現(xiàn)多播功能。

為適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的要求，IPv6在IPv4的設(shè)計(jì)思想上加以改進(jìn)，增加了一些必要的新功能。與IPv4相比，IPv6具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的地址和路由選擇功能：IP地址長(zhǎng)度由32位增加到128位，可支持?jǐn)?shù)量大得多的可尋址節(jié)點(diǎn)、更多級(jí)的地址層次和較為簡(jiǎn)單的地址自動(dòng)配置。

定義了任一成員(anycast)地址：用來(lái)標(biāo)識(shí)一組接口，在不會(huì)引起混淆的情況下將簡(jiǎn)稱(chēng)“任一地址”，發(fā)往這種地址的分組將只發(fā)給由該地址所標(biāo)識(shí)的一組接口中的一個(gè)成員。

簡(jiǎn)化的首部格式：IPv4首部的某些字段被取消或改為選項(xiàng)，以減少報(bào)文分組處理過(guò)程中常用情況的處理費(fèi)用，并使得IPv6首部的帶寬開(kāi)銷(xiāo)盡可能低，盡管地址長(zhǎng)度增加了。[7]雖然IPv6地址長(zhǎng)度是IPv4地址的四倍，IPv6首部的長(zhǎng)度只有IPv4首部的兩倍。

支持?jǐn)U展首部和選項(xiàng)：IPv6的選項(xiàng)放在單獨(dú)的首部中，位于報(bào)文分組中IPv6首部和傳送層首部之間。因?yàn)榇蠖鄶?shù)IPv6選項(xiàng)首部不會(huì)被報(bào)文分組投遞路徑上的任何路由器檢查和處理，直至其到達(dá)最終目的地，這種組織方式有利于改進(jìn)路由器在處理包含選項(xiàng)的報(bào)文分組時(shí)的性能。IPv6的另一改進(jìn)，是其選項(xiàng)與IPv4不同，可具有任意長(zhǎng)度，不限于40字節(jié)。

支持驗(yàn)證和隱私權(quán)：IPv6定義了一種擴(kuò)展，可支持權(quán)限驗(yàn)證和數(shù)據(jù)完整性。這一擴(kuò)展是IPv6的基本內(nèi)容，要求所有的實(shí)現(xiàn)必須支持這一擴(kuò)展。[8]IPv6還定義了一種擴(kuò)展，借助于加密支持保密性要求。

支持自動(dòng)配置：IPv6支持多種形式的自動(dòng)配置，從孤立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址的“即插即用”自動(dòng)配置，到DHCP提供的全功能的設(shè)施。

服務(wù)質(zhì)量能力：IPv6增加了一種新的能力，如果某些報(bào)文分組屬于特定的工作流，發(fā)送者要求對(duì)其給予特殊處理，則可對(duì)這些報(bào)文分組加標(biāo)號(hào)，例如非缺省服務(wù)質(zhì)量通信業(yè)務(wù)或“實(shí)時(shí)”服務(wù)。

4 IPv6的應(yīng)用

IPv6技術(shù)體系經(jīng)歷了十多年的發(fā)展，其標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程緩慢，嚴(yán)重影響了IPv6技術(shù)關(guān)鍵應(yīng)用體系的建立。近兩年來(lái)由于亞洲和歐洲力量的推動(dòng)，IPv6的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程明顯加快，具有IPv6特性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)終端，以及相關(guān)的硬件平臺(tái)的推出也已加快了進(jìn)度。在這種趨勢(shì)下，IPv6的關(guān)鍵應(yīng)用將很快出現(xiàn)。

4.1 3G通訊業(yè)務(wù)

由于IP的諸多優(yōu)點(diǎn)和全球IP浪潮的沖擊，3G演變?yōu)槿獻(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。為了滿(mǎn)足永遠(yuǎn)在線的需要，每一個(gè)要接入因特網(wǎng)的移動(dòng)設(shè)備都將需要兩個(gè)唯一的IP地址來(lái)實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)因特網(wǎng)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。[9]GPRS和3G作為未來(lái)移動(dòng)通信藍(lán)圖中的核心組成部分，對(duì)IP地址的需求量極大，只有IPv6才能滿(mǎn)足這種需要。

4.2 多種個(gè)人智能終端

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了個(gè)人電子設(shè)備的發(fā)展，由呼機(jī)、手機(jī)、PDA到智能手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)看，有聯(lián)網(wǎng)能力的集成數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻的個(gè)人智能終端將會(huì)很快出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)2～4年的發(fā)展，其規(guī)模就會(huì)相當(dāng)大，由此將產(chǎn)生巨大的對(duì)IP地址的需求，這將是過(guò)渡到IPv6的一個(gè)最大動(dòng)因。[10]

4.3 超高速家庭網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)Allied Business Intelligence的預(yù)測(cè)，家用網(wǎng)關(guān)的數(shù)量將從2000年的618000個(gè)增加到2005年的16.8M個(gè)，家用寬帶和ADSL設(shè)備的增長(zhǎng)也是驅(qū)動(dòng)家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的因素，很多信息技術(shù)廠商都在進(jìn)行家庭網(wǎng)絡(luò)方面的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。像IEEE 1394和藍(lán)牙這樣的新技術(shù)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用于移動(dòng)和家庭用途，眾多擁有處理器的設(shè)備越來(lái)越具備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連的條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

安全性既涉及網(wǎng)絡(luò)安全也涉及信息安全，是發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)注意的最關(guān)鍵問(wèn)題。隨著互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模商用化和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中越來(lái)越重要的地位，安全威脅成為一個(gè)必須解決的問(wèn)題。IPv6為互聯(lián)網(wǎng)換上一個(gè)簡(jiǎn)捷、高效的引擎，不僅可以解決IPv4目前的地址短缺難題，而且可以使國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)擺脫日益復(fù)雜、難以管理和控制的局面，變得更加穩(wěn)定、可靠、高效和安全。

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