对IPv6新型网络协议的一点思考

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1、对IPv6新型网络协议的一点思考对IPv6新型网络协议的一点思考 班级:07电子商务 学生姓名:廖康锦 学号:200710450102 摘要作为当今Internet的主流网络协议IPv4（Internet Protocol Version 4）曾经给我们的网络发展带来了巨大的利益，但是由于互联网的不断更新与发展，其快速膨胀的客户端数量正在日益凸显出IPv4网络资源地址严重不足的缺陷，在这种背景下，IPv6应运而生，相比于IPv4来说，其正好能够有效的弥补IPv4的不足，并且在不久的将来会全权替代现行的IPv4网络协议而给我们的带来巨大的便利。但就现阶段的实际情况来看，这种取代过程 还需要一段很

2、长的过渡时期。关键字IPv4、IPv6、互联网、网络、协议阅读原文定义IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）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。目前IP协议的版本号是4（简称为IPv4），它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在

3、不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。每个人将拥有更多IP地址。 概述目前我们使用的第二代互联网IPv4技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国只有3千多万个，只相当于美国麻省理工学院的数量。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。一方面是地址资源数量的限制，另一方面是随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样

4、东西都需要连入全球因特网。在这样的环境下，IPv6应运而生。单从数字上来说，IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约81028倍，达到2128-1个。这不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。但是与IPv4一样，IPv6一样会造成大量的IP地址浪费。准确的说，使用IPv6的网络并没有2128-1个能充分利用的地址。首先，要实现IP地址的自动配置，局域网所使用的子网的前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳264个网络终端；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，地址的浪费在所难免。但是，如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩

5、展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。而且它所带来的经济效益将非常巨大。当然，IPv6并非十全十美、一劳永逸，不可能解决所有问题。IPv6只能在发展中不断完善，也不可能在一夜之间发生，过渡需要时间和成本，但从长远看，IPv6有利于互联网的持续和长久发展。 目前，国际互联网组织已经决定成立两个专门工作组，制定相应的国际标准。 优势与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：一、IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有232-1个地址；而IPv6

6、中IP地址的长度为128，即有2128-1个地址。二、IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。 三、IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow Control），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。四、IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进

7、和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。五、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。技术信息概述IPv6包由IPv6包头（40字节固定长度）、扩展包头和上层协议数据单元三部分组成。IPv6包扩展包头中的分段包头（下文详述）中指名了IPv6包的分段情况。其中不可分段部分包括：IPv6包头、Hop-by-Hop选项包头、目的地选项包头（适用于中转路由器）和路由包头；可分段部分包括：认证包头、ESP协议包头、目的地选项包头（适用于最终目的地）和上层协议数据单元。但是需要注意的是，在IPv6中，只有源节点

8、才能对负载进行分段，并且IPv6超大包不能使用该项服务。 IPv6数据包：包头IPv6包头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个必要的字段，因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍，IPv6包头长度仅为IPv4包头长度的两倍。 IPv6数据包：扩展包头IPv6包头设计中对原IPv4包头所做的一项重要改进就是将所有可选字段移出IPv6包头，置于扩展头中。由于除Hop-by-Hop选项扩展头外，其他扩展头不受中转路由器检查或处理，这样就能提高路由器处理包含选项的IPv6分组的性能。通常，一个典型的IPv6包，没有扩展头。仅当需要路由器或目的节点做某些特殊处理时，才由发送方添加一

9、个或多个扩展头。与IPv4不同，IPv6扩展头长度任意，不受40字节限制，以便于日后扩充新增选项，这一特征加上选项的处理方式使得IPv6选项能得以真正的利用。 但是为了提高处理选项头和传输层协议的性能，扩展头总是8字节长度的整数倍。 IPv6数据包：上层协议数据单元上层数据单元即PDU，全称为Protocol Data Unit。PDU由传输头及其负载（如ICMPv6消息、或UDP消息等）组成。而IPv6包有效负载则包括IPv6扩展头和PDU，通常所能允许的最大字节数为65535字节，大于该字节数的负载可通过使用扩展头中的Jumbo Payload（见上文）选项进行发送。IPv6技术对管理网络

10、应用程序的影响IPv6中有足够的地址为地球上每一平方英寸的地方分配一个独一无二的IP地址。虽然这实际上能够使你能想到的任何设备都分配一个IP地址，但是，这对于管理地址分配的管理员来说却是一个恶梦。幸运的是IPv6包含一种“节点自动配置”功能。这实际上是在所有的IPv6网络中替代DHCP(动态主机配置协议)和ARP(地址解析协议)的下一代技术，能够让你不进行任何设置就可以把新设备连接到网络。如果你更换了ISP(因此被分配一个不同的全球路由前缀)，这个功能可以使你的网络重新分配IP地址的过程更简单，因为你所要做的一切只是改变你的路由器的设置，你的网络将重新获得一个使用新的前缀的新地址。这将减少网络

11、管理的巨大负担。 随着IPv6功能的增加，又出现一些潜在的管理问题。IPv6本身提供了安全支持功能，这种功能称作“IPsec”。根据VPN建立的方式，加密也许包括也许不包括某些头信息。VPN可以减少客户机和服务器之间通信管理的工作量。管理端点(IKE，互连网密钥交换)之间的安全策略也是很复杂的，如果你要亲自做这项工作的话。这是基于IPsec和VPN提供的主要功能之一。当然，IPsec可以很强大，但是，在某些远程接入的情况下是很脆弱的，例如使用一个移动设备访问一个企业网络。IT部门要提供这种服务将进一步增加管理的负担。 IPv6路由IPv6 的优点之一就是提供灵活的路由机制。由于分配 IPv4

12、网络 ID 所用的方式，要求位于 Internet 中枢上的路由器维护大型路由表。这些路由器必须知道所有的路由，以便转发可能定向到 Internet 上的任何节点的数据包。通过其聚合地址能力，IPv6 支持灵活的寻址方式，大大减小了路由表的规模。在这一新的寻址结构中，中间路由器必须只跟踪其网络的本地部分，以便适当地转发消息。IPv6自动配置IPv6 的一个重要目标是支持节点即插即用。也就是说，应该能够将节点插入 IPv6 网络并且不需要任何人为干预即可自动配置它。自动配置的类型IPv6 支持以下类型的自动配置： 全状态自动配置。此类型的配置需要某种程度的人为干预，因为它需要动态主机配置协议来用

13、于 IPv6 (DHCPv6) 服务器，以便用于节点的安装和管理。DHCPv6 服务器保留它为之提供配置信息的节点的列表。它还维护状态信息，以便服务器知道每个在使用中的地址的使用时间长度以及该地址何时可供重新分配。无状态自动配置。此类型配置适合于小型组织和个体。在此情况下，每一主机根据接收的路由器广告的内容确定其地址。通过使用 IEEE EUI-64 标准来定义地址的网络 ID 部分，可以合理假定该主机地址在链路上是唯一的。不管地址是采用何种方式确定的，节点都必须确认其可能地址对于本地链路是唯一的。这是通过将邻居请求消息发送到可能的地址来实现的。如果节点接收到任何响应，它就知道该地址已在使用中

14、并且必须确定其他地址。IPv6的安全性问题现实Internet上的各种攻击、黑客、网络蠕虫病毒弄得网民人人自危，每天上网开了实时防病毒程序还不够，还要继续使用个人防火墙，打开实时防木马程序才敢上网冲浪。诸多人把这些都归咎于IPv4网络。现在IPv6来了，它设计的时候充分研究了以前IPv4的各种问题，在安全性上得到了大大的提高。但是是不是IPv6就没有安全问题了？答案是否定的。 目前，病毒和互联网蠕虫是最让人头疼的网络攻击行为。但这种传播方式在IPv6的网络中就不再适用了，因为IPv6的地址空间实在是太大了，如果这些病毒或者蠕虫还想通过扫描地址段的方式来找到有可乘之机的其他主机，就犹如大海捞针。

15、在IPv6的世界中，对IPv6网络进行类似IPv4的按照IP地址段进行网络侦察是不可能了。所以，在IPv6的世界里，病毒、互联网蠕虫的传播将变得非常困难。但是，基于应用层的病毒和互联网蠕虫是一定会存在的，电子邮件的病毒还是会继续传播。此外，还需要注意IPv6网络中的关键主机的安全。IPv6中的组发地址定义方式给攻击者带来了一些机会。例如，IPv6地址FF05:3是所有的DHCP服务器，就是说，如果向这个地址发布一个IPv6报文，这个报文可以到达网络中所有的DHCP服务器，所以可能会出现一些专门攻击这些服务器的拒绝服务攻击。（本文摘自百度百科IPv6，有删减。引用网址: 对IPv6一点思考阅读完

16、上文之后，可以简略的了解到这样一个特别突出的问题：IPv4网络协议将在很近的将来由于无法分配充足的网络地址而影响和制约现行因特网技术和规模的长久持续发展。那么面对这个问题，我们是不是束手无策了呢？答案是否定的。幸运的，在这种情况下，优于IPv4的IPv6悄然问世，这给世界各地的Internet的继续发展带来了福音。但是就现行的现实情况，IPv6的普及还没有我们想象的那么快。这也是我看完了上面文章后的第一感想。首先：我们先来看看IPv6到底在哪些方面优于IPv4。据上文所知，IPv6拥有更大的地址空间（相对于IPv4而言）；IPv6使用更小的路由表；IPv6加入了对自动配置的支持；IPv6具有更

17、高的安全性。其次再让我们去看看IPv4在现实中的状况吧。图1全球IPv4地址的不均衡分布（红色代表北美，紫色代表亚太，灰色代表欧洲，黄色代表拉丁美洲，蓝色代表非洲）图2 IPv4地址的消耗速度逐年递增的近似指数曲线图3 目前世界各个地区IPv6地址前缀分配数量分布情况以上图片均来自中国多媒体通讯从以上三图可以看出目前在北美地区、欧盟地区分布着众多的IPv4地址，而在亚太、非洲等其他地区只占有相当少的IPv4地址，这也是目前亚太、非洲等其他地区因特网发展受限的原因之一，第二幅图片展示了IPv4地址消耗的曲线图，该图指出IPv4地址正在高速的被消耗，在不久的将来会因此而枯竭。这样就给本来分布IPv

18、4地址稀少的地区的因特网的发展带来严重的威胁和阻碍，因此，发展IPv6势在必行，于是，根据图3的统计，其展示了现在IPv6地址分布图，从这里看的出来，相比图1，IPv4地址分布少的地方，现在是IPv6地址分布的多。是为什么？原因就在于要更好的发展网络，就必须提供更多的地址，而在IPv4地址消耗至尽的关键时候这种新型的网络协议IPv6诞生了，为了满足发展的需求，那些曾因为缺少IPv4地址的地区就开始引进和发展IPv6。而主导世界网络核心技术的欧美在IPv6的应用上目前还只是占了少数。以上这些都可以佐证IPv6必将代替IPv4，这也是毋庸置疑的。最后，再去看看发展和普及IPv6在现实中摆在我们面前

19、的一些问题吧。（1）经济问题，要全面普及IPv6势必要替换掉现行的IPv4的设备，这是一项巨大的投资，况且对于这种新型的IPv6来说，即使全部立即普及，其带来的经济收益也不敢保证能在瞬间体现出来。除非因IPv4地址资源消耗殆尽，要获得新的地址成本大幅增加时，IPv6的使用才会变得实惠，这样也才能被大家在消费能力上所接受。（2）认知问题，在当前的非IT行业中，普遍的认知程度还不是很高，在网络升级的情况下，对于很多现行工程师的再学习，再培训是一个很大的挑战，并不能保证让人们很快的认识和认同。（3）在IPv6缓慢发展的同时，人们也在研究各种技术来延长IPv4的寿命，这对发展IPv6也提出了缓期的要求

20、。（4）从上面的图1和图3可以见得IPv4地址分布充足的北美地区、欧盟对于这种网络地址资源的稀缺还没有出现明显的危机，因此现在他们仅仅采用了少量的IPv6，这样以来，控制着世界网络核心技术的北美地区、欧盟就已经在这些问题上给IPv6的发展和普及带来了一定的阻碍。（5）DNS对于IPv6的全面支持还面临着很多的问题，比如Interworking和DNSsec等。而且因为IPv4和IPv6将在过渡期内相当长时间共存，因此需要确保不会因为引入IPv6对于现有DNS机制造成影响，发生性能退化等问题，这也需要通过深入研究来给出解决方案。（6）另外就是终端零配置、安全、网管、用户终端、计算机操作系统对IPv6的阻碍也是困难重重。所以，综上所述，一方面：IPv6取代IPv4是必然趋势；而另一方面：IPv6完全取代IPv4是一个漫长的过渡过程，是需要一段很长的时间的。同时，这也在一定程度上启示了我们，发展的实质是新事物产生，旧事物灭亡的过程，但是，这个过程是需要时间的。6