走近IPv6

摘 要:IPv6技术正弥补和改善IPv4协议的局限,IPv6具有更广泛的地址空间,更灵活的地址配置,更安全的网络协议,更高效的数据传输。IPv6技术正优化着世界互联网的格局。

关键词:IPv4;IPv6;IPSec;QoS;单播地址;多播地址;泛播地址

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0079-01

从最初的军事目的到今天的全球规模,IPv4见证了互联网从小型网络到世界互联的过程。事实证明,IPv4是稳定的,易于实现的,并且有利于网络发展的。然而,随着Internet呈指数倍的增长,已经出现了迫在眉睫的IP地址空间即将耗尽的问题。这是在IPv4设计之初所始料未及的。于是,IPv6技术应运而生,为解决IPv4网络所面临的问题,IPv6正悄然向我们走来。IPv6技术是什么,它是如何解决地址空间等一些问题的,它和我们的生活又有怎样的联系,本文将带您走近IPv6,了解不一样的网络世界。

一、什么是IP,什么是IP地址

IP,Internet Protocol,即网络之间的互联协议。是为了互联网中计算机实现相互连接通信而制定的一套协议和规则。而IP协议中一项非常重要的内容就是IP地址,即互联网中的每台计算机和设备规范的、唯一的地址,区别于其他网络设备的标识。

二、IPv4的局限

IPv4协议最初的设计目标是用于军事网络中,因此最初的网络使用者是军队内部,这就降低了对网络安全性的要求。而且IPv4使用32bit标识地址空间,尽管当时看起来可能是很大的数字,但是现在看来远远不能满足网络的需求。具体来说,IPv4协议存在以下局限性:

首先,网络的爆炸式增长,即将耗尽IP地址空间。除32bit的设计结构局限外,IPv4还采用了分类的层次结构划分地址,这就更加剧了地址空间的浪费。此外,随着网络设备和网络应用程序数目的不断增加,必然导致地址空间的耗尽。

其次,IPv4的安全性不能满足现代网络的需要。原因之一,传输层和应用层等高层不的网络安全协议不能从根本上解决网络安全问题,更需要在网络协议的底层进行处理,而网络层的安全体制不够健全。原因之二,经公共网络传输数据经常需要通过加密,数字签名,身份认证等手段保证信息安全,,然而IPv4协议对于规定这些标准的IPSec是可选的,因此存在着不安全的因素。

再次,IPv4网络中地址配置相对复杂。当一台电脑需要接入网络时,往往需要专业人员手动配置IP地址,以及相关的子网掩码,DNS服务器,网关地址等,有时还需要地节点进行路由配置。相信大家肯定也有过输自己入IP地址的经历。

最后,IPv4缺乏对服务质量(QoS)和移动性的支持。尽管IPv4网络有QoS标准,但是也缺乏对即时信息、多媒体信息传输的支持,例如音频、视频数据流的传输,即便后来又提出的一些保障协议,但往往只能增加网络的负担和成本,无法解决实际问题。

三、IPv6的新特性

1.几乎无限大的地址空间。IPv6的源地址和目的地址都是128bit,可以表达超过 种组合,涵盖Internet的各个子网。

2.有效的分级寻址和更小的路由表。IPv6数据包在转发过程中只有很少的字段需要处理,再加上可归纳式的寻址结构意味着路由表中的Internet路由器只有很少的路由需要分析。这就意味着更高的数据转发率。

3.自动的地址分配。IPv6支持在没有DHCPv6,甚至在没有路由器的情况下,同一链路上计算机也能自动完成地址配置,这样不用手工配置也能进行通信。

4.更好的安全性。IPv6最大的优势在于提供可靠的端到端的安全服务,而限制使用可能造成地址重复的NAT,保证网络节点使用全球唯一的地址进行通信。每建立一个IPv6连接时,都需要在数据包两端进行IPSec封装。IPSec是个协议簇,主要包括:安全协议(SP),安全关联(SA),密钥管理(KM),认证和加密算法(AAE)。IPSec提供基于IP层的安全服务,为IP层及其上层协议提供安全保护,已成为网络层的安全技术标准。IPSec可提供访问控制、数据源的身份认证、机密性保证以及抗重播攻击等。

5.更好的QoS。IPv6协议头中的新字段更好的定义了识别和处理不同数据流的方法,可以对不同流的数据包进行特殊处理。

6.支持多播业务。在不同的IPv6节点上可以侦听任意IPv6多播地址上的信息流。节点也可以随时加入或离开一个多播组。

四、IPv6的地址结构

IPv6的地址空间。IPv6的地址长度是128bit,为IPv4长度的4倍。当然,选择128bit的长度不仅是为了弥补地址空间的不足,更重要的是为了更好地把路由域名划分出层次结构,并更好地反映Internet的拓扑结构,这就使得地址配置、路由寻址具有更佳的灵活性。

IPv6的地址类型。IPv6地址分为单播地址、多播地址和泛播地址。单播地址标识地址域中的单个接口,寻址到的数据包也会被发送到唯一的端口。多播地址标识零个或多个接口,寻址到多播地址的数据包会被发送到地址标识的所有接口。泛播地址虽然标识多个接口地址,但是数据包只会发送到其中一个接口,即由这个地址所标识的最近的接口。它与多播地址不同之处在于,多播地址用于一对多的情况,泛播地址用于一对多中之一的通信。

五、总结

目前,IPv6技术正渐渐融入人们的生活,人们或许正使用着IPv6技术在Internet上传递着信息。2008年北京第29届奥运会就与全球最大的纯IPv6网络CERNET2连接,通过CERNET2,我们将高质量的奥运会比赛现场信息快速的传向世界的每个角落。作为下一代网络的核心技术,IPv6已经逐渐的取代了IPv4,站在了世界互联网的顶端。而作为国家息发展水平的互联网的建设,更需要广大科技工作者对包括IPv6技术的在内的下一代网络技术的深入学习、应用和建设。

参考文献:

[1]谢希仁.计算机网络(第4版)[M].北京:电子工业出版社

[2]李振强.IPv6技术揭秘[M].北京:人民邮电出版社

[3]王相林.IPv6核心技术[M].北京:科学出版社

[作者简介]沈静(1990.8-),女,朝鲜族,吉林省,211工程大学本科在读,华北电力大学(北京),研究方向电力系统通信与信息处理。