浅谈IPv6的技术特点及其发展前景

摘要：IPv6是由IETF设计的下一代互联网协议，目的是取代现有的互联网协议第四版（IPv4）。IPv6的全称是“互联网协议第6版（Internet Protocol Version6）”。与当前广泛应用的互联网协议――IPv4相比，IPv6能够提供极为丰富的地址资源，提供两种网络安全机制，增强了路由选择功能。

关键词：IPV4；IPV6；互联网

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2011） 01-0000-01

The Technical Feature and Development Prospects of IPv6

Qian Lin

(Water Resources and Hydropower schools in Henan Province,Zhoukou466001,China)

Abstract:IPv6 is designed by the IETF Internet Protocol next generation is intended to replace the existing fourth edition of Internet Protocol(IPv4).IPv6 stands for "Internet Protocol version 6 (Internet Protocol Version6) ".With the current widely used Internet protocol-IPv4 compared,IPv6 addresses can provide a very rich resource,providing both network security and enhanced routing capabilities.

Keywords:IPV4;IPV6;Internet

一、IPv6的产生背景

目前的互联网采用的是TCP/IP协议，被广泛应用的IP协议是IPv4。IPv4的设计思想成功地造就了目前的国际互联网，其核心价值体现在：简单、灵活和开放性。但随着互联网的爆炸式发展和新应用的不断涌现，传统的IPv4协议已经难以支持互联网的进一步扩张和新业务的特性，比如实时应用和服务质量保证等。IPv4也逐渐表现出了它的缺点和局限性。

（一）IP地址即将枯竭，IPV4地址方案受到其32位地址长度的限制，这给因特网大规模的发展带来问题。IP分类编址使地址空间的分配效率很低，分类IP地址的高比特用来区分地址类别，低比特被用来区分子网。据专家预测，在未来的两年内IP地址将分配完毕。当前的IP地址需求急剧增加，IP被认为是融合不同应用层面的公共承载着。新设备，以及即将出现的新设备，都需要有一个IP地址。例如个人数字设备助手PDA、无线设备、蜂窝电话、VoIP和基于IP应用的视频会议等等都需要全球唯一的单薄IP地址。

（二）路由成为新的瓶颈，主要体现在以下几个方面：1.网络数目增加导致骨干路由器维护的路由表庞大。2.IPv4地址结构层次性差，选择路由时，查找路由表的时间长。3.IPv4分组首部长度可变，不利于硬件处理。4.分组独立选路，没有利用分组传送的相关性。5.路由器需要处理分片，分片增加了路由器的处理负担。

（三）缺乏服务质量QoS保证IP技术实质上是一种不需要预先建立连接，而直接依赖IP分组首部信息决定分组转发路径的数据传输技术，非常适合电子邮件、信息检索等非实时的短报文的通信。缺乏端到端的流量控制能力，无法管理带宽和优先级。所以丢弃是IP网络唯一可以采用的缓解拥塞的措施。缺乏服务质量QoS保证主要表现在以下几个方面：1.实时性差，对语音、视频等实时性的业务不能保证服务质量。2.安全性差，不能支持端到端的安全。3.缺少服务多样性，只能提供单一的尽力而为服务，不能满足不同业务类型对网络的需求。

二、IPv6的功能及特征

（一）更大的地址空间，以及更好的地址空间管理。由32位扩展到了128位地址空间，最多可以有2128=3.4*1038个IPv6地址。理论上，地球表面的每平方米能够提供6.65*1023个IPv6网络地址。并赋予了更科学的层次结构，能够更有效地划分地址空间和使用地址比特的能力。

（二）路由聚合巨大的IPv6地址空间足以给ISP和组织机构分配大块地址。给组织机构的整个网络一个足够大的前缀，能够使它只使用一个前缀，就能满足对IPv6地址的需求。ISP可以把它所有客户的前缀都聚合到一个更大的前缀，并给IPv6因特网。

（三）更为可靠的安全机制IPSec协议是IETF为网络安全制定的标准。任何IP协议都可以在IPSec上使用。IPSec用来在IP之上建立加密隧道，或者简单地加密主机间交换的数据。IPSec作为认证扩展首部AH和封装安全有效载荷扩展首部ESP实现。IPSec是IPv4的一个可选扩展协议，而在IPv6则是一个必备组成部分。IPSec协议可以“无缝”地为IP提供安全特性，如提供访问控制、数据源的身份验证、数据完整性检查、机密性保证，以及抗重播（Replay）攻击等。新版路由协议OSPFv3和RIPng采用IPSec来对路由信息进行加密和认证，提高抗路由攻击的性能。作为IPSec的一项重要应用，IPv6集成了虚拟专网（VPN）的功能。

（四）完善的QoSIPv6在设计时，其数据包的格式包含一个8位的业务流类别（traffic class）和一个新的20位的流标签（flow label），使IPv6数据报结构中优先级字段和流标识字段结合起来实现了对服务质量的支持，流标识字段和源地址字段可以唯一地标识一个流。通过这些，可以划分多种不同的QoS级别，从而实现对不同应用提供不同的QoS，为数据的传输提供了服务质量的保证。

（五）移动性IPv4问世时，根本没有移动IP设备的概念，IPv4的移动性是一个附加功能，而IPv6的移动性是内置的。IPv6分组的两个扩展首部都为IPv6协议提供了较好的通信性能和功能增强。移动IP使用的扩展首部有两种，一是路由选择扩展首部，为注册使用；另一种是目的地址扩展首部，用于在移动结点和通信结点间传输分组。

三、IPv6的发展现状及展望

目前，我国已经启动了IPv6标准化工作，主要围绕基础协议、网络的体系结构和性能指标分配、网络的评价标准和测试方法、网络设备规范和网络设备测试规范、移动通信类标准以及IPv6的业务和应用标准等6个方面展开。由于现有互联网络的存在，不可能直接废弃当前使用IPv4协议的INTERNET，全面采用IPv6协议。因此，IPv6的网络建设必须考虑与当前IPv4协议的兼容，必然存在着一个从IPv4向IPv6的过渡时期。这个过渡将是IPv6发展的关键。尽管，IPv6的实现还存在着许多困难，但是IPv6的强大功能和人们对互联网的不断需求，必将推动IPv6取代IPv4。国内网络通信设备商也积极研究IPv6相关技术，华为公司，华为3Com技术有限公司等企业已经推出支持IPv6的产品。

参考文献：

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[2]李向丽.高级计算机网络[M].北京:清华大学出版社,2010,9

[3]刘耀东.移动IPv6协议及其安全机制分析[J].计算机应用研究,2005,6:149-151