浅析IPv6的产生及其发展.docx

1、浅析IPv6的产生及其发展浅析IPv6的产生及其发展、Ipv6的产生背景我们都知道岁月的流逝并不会使一些美好的事物消失。但不幸的是，一些现在看来不错的事物并不意味着能够永远使用下去一无论它现在是多么的辉 煌，它或者将会过时，或者将被开发殆尽，总会有新鲜的事物遮盖它原有的光 芒。而当这种好的事物已经成为基础设施的一部分的时候，对它的维护变得非 常重要，而了解何时对它进行升级以及如何以最少的混乱、最低的代价进行升 级则显得尤其重要。IP第4版作为网络的基础设施而广泛地应用在Internet和难以计数 的小型专用网络上，这就是著名的IPv 4o IPv4是一个令人难以置信的成功的 协议，它可以把数十

2、个或数百个网络上的数以百计或数以千计的主机连接在一 起，并已经在全球Internet上成功地连接了数以千万计的主机。但是，IPv4从出生到如今几乎没什么改变的生存了下来。 1983那时只年TCP/IP协议被ARPAne采用，直至发展到后来的互联网。有几百台计算机互相联网。到1989年联网计算机数量突破10万台，并且同 年出现了 1. 5Mbit/s的骨干网。因为IANA把大片的地址空间分配给了一些 公司和研究机构， 90年代初就有人担心10年内IP地址空间就会不够用，并由此导致了 IPv6的开发。IPv6的介绍IPv6 是 Tn ter net Protocol Versio n 6 ” 的缩

3、写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中 网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使 用的IPv4o与IPv4相比IPv6中的变化体现在以下五个重要方面：1.扩展地址IPv6的地址结构中除了把3 2位地址空间扩展到了 128位外，还对IP 主机可能获得的不同类型地址作了一些调整。就像在第6章中将要 详细介绍的 一样，IPv6中取消了广播地址而代之以任意点播地址。IPv4中用于指定一个网络接口的单播地址和用于指

4、定由一个或多个主机侦听的组播地址基本不变2.简化的包头IPv6中包括总长为4 0字节的8个字段(其中两个是源地址和目的地 址)。它与IPv4包头的不同在于，IPv4中包含至少12个不同字段，且长度 在没有选项时为2 0字节，但在包含选项时可达60字节。IPv6使用了固定 格式的包头并减少了需要检查和处理的字段的数量，这将使得选路的效率更高 包头的简化使得IP的某些工作方式发生了变化。一方面，所有包头长度统一， 因此不再需要包头长度字段。此外，通过修改包分段的规则可以在包头中去掉一 些字段。IPv6中的分段只能由源节点进行：该包所经过的中间路由器不能再进 行任何分段。最后，去掉IP头校验3.对扩

5、展和选项支持的改进在IPv4中可以在IP头的尾部加入选项，与此不同，IPv6中把选项加在 单独的扩展头中。通过这种方法，选项头只有在必要的时候才需要检查和处 理。下面和第7章将对此有更多的讨论。为便于说明，考虑以下两种不同类型 的扩展部分：分段头和选路头。IPv6中的分段只发生在源节点上，因此需要 考虑分段扩展头的节点只有源节点和目的节点。源节点负责分段并创建扩展头， 该扩展头将放在IPv6头和下一个高层协议头之间。目的节点接收该包并使用 扩展头进行重装。所有中间节点都可以安全地忽略该分段扩展头，这样就提高 了包选路的效率。另一种选择方案中，逐跳(hop-by-hop )选项扩展头要求包的路径

6、上的每一个节点都处理该头字段。这种情况下，每个路由器必须在处理IPv6包头的同时也处理逐跳选项。第一个逐跳选项被定义用于超 长IP包（巨型净 荷）。包含巨型净荷的包需要受到特别对待， 因为并不是所有链路都有能力处理那样长的传输单元，且路由器希望尽量避免把它们发 送到不能处理的网络上。因此，这就需要在包经过的每个节点上都对选项进行 检查。4流在IPv4中，对所有包大致同等对待，这意味着每个包都是由中间路由器按 照自己的方式来处理的。路由器并不跟踪任意两台主机间发送的包，因此不能“记住”如何对将来的包进行处理。IPv6实现了流概念，其定义如RFC1883中 所述：流指的是从一个特定源发向一个特定（

7、单播或者是组播）目的地的包序 列，源点希望中间路由器对这些包 进行特殊处理。路由器需要对流进行跟踪并 保持一定的信息，这些信息在流中的每个包中都是不变的这种方法使路由器可 以对流中的包 进行高效处理。对流中的包的处理可以与其他包不同，但无论如 何，对于它们的处理更快，因为路由器无需对每个包头重新处理。下一节中 将对流和流标记有更详细的讨论。5.身份验证和保密RFC 1825 （IP的安全性体系结构）描述了 I P的安全性体系结构，包括 IPv4和IPv6。它发表于在1995年8月，目前正在进行修改和更新。1998年 3月发表了一个更新版In ternet草案。IP安全性的基本结构仍然很坚固，且

8、 己经进行了一些显著的改变和补充。IPv6使用了两种安全性扩展：IP身份验证 头（AH）首先由RFC1826 （IP身份验证头）描述，而I P封装安全性净荷 （ESP ）首先在RFC 1827 （IP封装安全性净荷（ESP ）中描述。报 文摘要功能通过对包的安全可靠性的检查和计 算来提供身份验证功能。发送方 计算报文摘要并把结果插入到身份验证头中，接收方根据收到的报文摘要重新 进行计算，并把计算结果与A H头中的数值进行比较。如果两个数值相等，接 收方可以确认数据 在传输过程中没有被改变；如果不相等，接受方可以推测出 数据或者是在传输过程中遭到了破坏，或者是被某些人进行了故意的修改封装 安全性

9、提供机制，可以用来加密I P包的净荷，或者在加密整个IP包后以隧道 方式在Internet上传输。其中的区别在于，如果只对包的净荷进行加密的 话，包中的其他部分(包头)将公开传输。这意味着破译者可以由此确定发 送主机和接收主机以及其他与该包相关的信息。使用ESP寸IP进行隧道传输 意味着对整个IP包进行加密，并由作为安全性网关操作的系统将其封装在另一IP包中。通过这种方法，被加密的IP包中的所有细节均被隐藏起来。这种技术 是创建虚拟专用网(VPN)的基础，它允许各机构使用Internet作为其专用 骨干网络来共享敏感 信息。对于IP的这些改变对IAB于1991年制定的IPv6发展方向中的绝大部

10、分都有所改进。IPv6的扩展地址意味着IP可以继续增长而无需考虑资源的匮 乏，该地址结构对于提高路由效率有所帮助；对于包头的简 化减少了路由器上 所需的处理过程，从而提高了选路的效率；同时，改进对头扩展和选项的支持意 味着可以在几乎不影响普通数据包和 特殊包选路的前提下适应更多的特殊需求； 流标记办法为更加高效地 处理包流提供了一种机制，这种办法对于实时应用尤 其有用；身份验 证和保密方面的改进使得IPv6更加适用于那些要求对敏感信 息和资 源特别对待的商业应用。由于In ternet的规模以及目前网络中数量庞大的IPv4用户和设备，IPv4到v6的过渡不可能一次性实现。而且，目前许多企业和用

11、户 的日常工作越来越依赖于Internet ,它们无法容忍在协议过渡过程中出现的问题。所以IPv4到v6的过渡必须是一个循序渐进的过程， 在体验IPv6带来的好处的同时仍能与网络中其余的IPv4用户通信。能否顺利地实现从IPv4到IPv6的过渡也是IPv6能否取得成功的一个重要因素。、IPv4到IPv6的过渡技术在IPv4-v6过渡的过程中，必须遵循如下的原则和目标:保证IPv4和IPv6主机之间的互通;在更新过程中避免设备之间的依赖性（即某个设备的更新不依赖于其它设备的更新）:对于网络管理者和终端用户来说，过渡过程易于理解和实现；过渡可以逐个进行；用户、运营商可以自己决定何时过渡以及如何过渡

12、。其实IPv6在设计的过程中就已经考虑到了 IPv4到IPv6的过渡问题，并 提供了一些特性使过渡过程简化。主要分三个方面：IP层的过渡策略与技术、 链路层对IPv6的支持、IPv6对上层的影响。对于IPV4向IPV6技术的演进策略，业界提出了许多解决方案。特 别是 IETF组织专门成立了一个研究此演变的研究小组NGTRANS已提 交了各种演进 策略草案，并力图使之成为标准。纵观各种演进策略，主流技术大致可分如下几 类：1.双栈策略实现IPv6结点与IPv4结点互通的最直接的方式是在IPv6结点中加入 IPv4协议栈。具有双协议栈的结点称作“ IPv6/v4结点”,这些结点既可以 收发IPv4

13、分组，也可以收发IPv6分组。它们可以使用IPv4与IPv4结点互 通，也可以直接使用IPv6与IPv6结点互通。IPv6/v4结点可以只支持手工配置隧道，也可以既支持手工配置也支持自动隧道2.隧道技术在IPV6发展初期，必然有许多局部的纯IPV6网络，这些IPV6网络被IPV4骨干网络隔离开来，为了使这些孤立的“IPV6岛”互通，就采 取隧道技术 的方式来解决。利用穿越现存IPU4因特网的隧道技术将许多个“ IPV6孤岛” 连接起来，逐步扩大IPV6的实现范围，这就是目前国际IPV6试验床6Bo ne 的计划。工作机理：在IPV6网络与IPV4网络间的隧道入口处，路由器将IPV6的数据 分组

14、封装入IPV4中，IPV4分组的源地址和目的地址分别是隧道 入口和出口的 IPV4地址。在隧道的出口处再将IPV6分组取出转发给目的节点。隧道技术在实践中有四种具体形式：构造隧道、自动配置隧道、组播隧道 以及6to4o3.协议转换技术具备IPv4和IPv6协议转换功能的转换设备，修改协议报文头，使IPv4网络与IPv6网络能够互通。优点：能有效解决V4节点与V6节点互通的问题。缺点：不能支持所有的应用。这些应用层程序包括： 应用层协议中如果包含有IP地址、端口等信息的应用程序，如果不将高层报 文中的IP地址进行变换，则这些应用程序就无法工作，如FTP、STM等。含有在应用层进行认证、加密的应用

15、程序无法 在此协议转换中工作。四、IPv6的研究及发展IPv6在全球的发展呈现出不均衡的状况。国外目前的研究，日本做的最好，其他国家的发展情况：韩国，欧盟政府 支持；美国不积极，因为美国分到了很多的 IPV4地址。1.日本的IPv6计划-2002-2003年：处于初始时期，此时网络设备、操作系统和应用 软件等产品将逐渐能够在高速条件下支持IPv6; 2004年到2006年：大量系统将与IPv6兼容，使IPv6普遍流行开 来；自2007年起:IPv6将进入全面发展阶段，IPv6的交易量将大幅增长；2.韩国的IPv6的演进进程分为四个阶段：第一阶段（2001年以前）,建立IPv6试验网，开展验证、运行 和宣传工作;第二阶段（20022005年），建立IPv6岛，与现有IPv4大网互通，在IMT-2000 提供IPv6服务；第三阶段（20062010年），建立IPv6大网，原IPv4大网退化 为IPv4岛，与IPv6大网互通，提供有线和无线的IPv6商用服务；第四阶段（2011年以后），演变成一个单一的IPv6网3.欧洲欧洲在互联网方面落后于美国，但在移动通信方面却领先于美国，所以欧洲发展IPv6的基本战略是“先移动，后固定”，希望在IPv6 方面掌握先机。欧洲目前已经建立了 Euro6IX和6NET等IPv6试验网络，进行有 关 IPv6的推广和部署准备，欧洲各大厂商也都加