IPv6技术简介
发布时间: 2014-12-24 浏览次数: 507 文章来源:

Internet互联网成功的发展了几十年,给人们的生活带来了巨大的变化,其影响已逐渐渗透到社会的各个方面。但随着互联网应用的不断发展,其目前的基础协议IPv4协议的缺点暴露的越来越多,已经无法通过修补协议来满足新应用的需求,因此产生了下一代互联网的核心协议-IPv6协议。

首先,看看IPv4的缺点,这里简要介绍一下IPv4的主要不足:

1、有限的地址空间

IPv4协议中每个网络接口由32位的IP地址标识,这决定了IPv4的地址空间大小,理论上可以达到2的32次方,大约43亿个。这么大的地址空间对于未来信息化社会,大量智能设备对网络地址的需求,显得有些力不从心。传统的IPv4地址分类方法,又使得可供分配的地址数量大大减少。而且实际IPv4地址在全球的分配是非常不均衡,这进一步造成目前IPv4地址紧张。有很多研究机构已经对IPv4地址用尽的时间作出了预测,基本上都认为IPv地址将在2011年左右枯竭。为了缓解地址空间问题,引入了CIDR(无类别域间路由)和NAT(网络地址转换)等技术,但这仅仅减缓了地址消耗的速度,同时又破坏了IP协议的一些核心特性如端到端特性,不能从根本上解决IPv4的地址危机。

2、路由选择效率不高

IPv4地址的层次结果缺乏统一的分配和管理,多数的地址空间拓扑结构只要两层或者三层,这导致主干路由器中存在大量的路由表项。庞大的路由表项增加了路由查找和存储的开销,成为互联网进一步发展的瓶颈。另外,由于IPv4数据包的包头长度不固定,很难用硬件来提取和分析路由信息,限制了路由器数据吞吐率的提高。

3、安全性

IPv4自身缺乏安全机制,传统的安全机制基本都是在应用层或传输层实现,虽然有一些基于IP选项的关于IPv4的安全机制,但在实际应用中并不成功,也就是说目前以IPv4为基础的Internet,在网络层缺少安全保障。

4、服务质量

IPv4协议对所有的数据没有类型区分,都会尽力投递,这样无法为一些新业务提供有效的支持。比如一些实时数据或者多媒体数据,要求有一定的服务质量保证,然而在IPv4协议中缺少良好的服务质量(QoS)机制。

还有其他一些问题,比如配置复杂、对移动性支持不好、扩展性不好等等。这些问题只有通过全新的协议才能解决,于是开始了下一代互联网协议技术的研究。

在上世纪90年代初,研究者已经意识到上述问题,开始了下一代IP协议(IPng)的研究。IETF经过对多种IPng方案比较,最后以SIPP(简单互联网协议增强)方案为基础,经过改进形成了IPv6协议。

IETF1993年开始了IPng领域的研究,1998年8月IPv6的核心协议组成为IETF草案标准。1996年IETF建立全球IPv6实验床6bone,开始了IPv6网络的应用实验,随后欧洲、日本、韩国及我国都建立了IPv6实验网。进入本世纪,在美国、欧洲、日本已经出现了IPv6商用网。我国在2003年8月启动了中国下一代互联网示范工程CNGI项目,开始建设我国自己的基于IPv6的下一代互联网。2004年底,CNGI核心网之一CERNET2主干网建成,成为目前全球最大的纯IPv6网络。

IPv4相比,IPv6协议具有很多优点,主要的如下:

1、巨大的地址空间。IPv6协议采用128位的地址,理论上地址数量可以达到2的128次方个,其地址数量远远大于IPv4。

2、全新的报头结构

在结构上,IPv6对报头做了简化,取消了原IPv4的部分报头字段,如选项字段,采用40字节的固定报头。不仅减小了报头长度,而且由于报头长度固定,在路由器上处理起来也更加便捷。另外,IPv6还采用了扩展报头机制,更便于协议自身的功能扩展。

3、地址自动配置

IPv6采用无状态地址配置技术,由路由器进行地址的自动配置,最终用户无需手工配置地址。

4、更好的安全性

IPsec安全协议已经成为IPv6的一个必要组成,这样在IPv6中指定了对身份认证和加密的支持,增强了网络层数据安全性。

5、更好的服务质量(QoS)支持

IPv6报头中增加了流标签字段,使用流标签功能可以更好的实现服务质量(QoS)支持。数据发送者可以使用流标签对属于同一传输流的数据进行标记,在传输过程中可以根据流标签,对整个流提供相应的服务质量。

小提示:为什么IPv4之后的新协议不是IPv5而是IPv6,因为版本号5已经被分配给一种实验性的流协议。


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