ＩＰｖ４與ＩＰｖ６頭部之比較

摘要：傳統的互聯網協議IPv4協議存在地址空間匱乏、路由效率不高、安全性差、對移動性支持不好等缺點，嚴重阻礙了Internet的發展，下一代互聯網協議IPv6徹底解決IPv4上述難題。

關鍵詞：IPv4；Ipv6；頭部

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)06-1pppp-0c

The Comparison Between IPv4/IPv6 Header

YANG Jin1，CHEN Qing bo2

(1.College of Computer Science，China West Normal University，NanChong 637002，China;2，Ling lin Fourth Primary School，Yongzhou 425006，China)

Abstract:The traditional Internet protocol IPv4 existence the defect of address，the inefficiency of routing algorithm， poor security and nonsupport the mobile and so on.obstruct the Internet development，the next generation Internet protocol IPv6 would solve the problem by IPv4.

Key words:IPv4;IPv6;Header

1 引言

在Internet的早期，它主要被用于大學、高科技工業和美國國防部，采用IPv4協議，從理論上可以提供43億的終端互聯，但由于A、B、C等地址類型的劃分，以及許多其它的用途，實際上所能分配的地址遠遠小于該數目。20世紀90年代，Internet 已經超出了協議所能控制的范圍，而人們對于Internet的興趣不斷膨脹，將來世界上所有電話、電視、冰箱以及其它的家用電器變成Internet 節點，因此IPv4已經遠遠不能滿足需要，IETF在20世紀90年代啟動IP新版本的設計工作IPv6，IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫，也被稱作下一代互聯網協議，它將有用不完的地址，大約有3×1038個地址。如果整個地球，包括陸地和水面，都覆蓋上計算機的話，那么，IPv6將保證每平方米有6.5×1023個地址，而且還將解決許多其他的問題，如安全性、路由效率、移動性等。

2 IP協議

2.1 IPv4協議

圖1 IPv4協議的頭部

IPv4的頭部如圖一所示，版本域記錄了數據報屬于哪一個版本的協議，IPv4的版本域就是4。由于頭部的長度不是固定的，頭部的IHL域指明了該頭部有多長，IHL的最小值是5，這表明該頭部沒有選項，最大值為15，限制頭部的長度最大為60字節，因此選項最多為40字節。服務類型用途是區別不同的服務種類，是語音數據還是文件傳輸或其它的種類。總長度包括該數據報中的所有內容，即頭和數據，最大的長度是65535個字節。標識域的用途是讓目標主機確定一個新到達的分段屬于哪一個數據報。標記包括一個未使用的位和兩個1位域，代表不分段和更多的分段。段偏移域指明了該分段在當前數據報中的什么位置上。生存時間域是一個用于限制分組生存期的計數器。協議域指明了該將它交給哪個傳輸進程，TCP是一種可能，但是UDP或者其它的協議也是可能的。報頭校驗和用于校驗頭部是否有錯誤。源地址域和目錄地址域表示網絡號和主機號。選項域的設計意圖是提供一種途徑允許后續版本的協議包含一些原來的設計中沒有出現的信息，選項是變長的，最初定義了5個選項，安全選項、嚴格的源路由選項、寬松的源路由選項、記錄路徑選項、時間戳選項。

2.2 IPv6協議

圖2 IPv6協議的頭部

IPv6的頭部如圖二所示，IPv6的版本域為6。業務類別域首先要區分兩類業務：受擁塞控制的業務量（優先級0到7）、不受擁塞控制的業務量（優先級8到15）。流標簽域是通過該域，源端和目標端可以建立一個具有特殊屬性和需求的偽連接，例如，從某臺特定主機上的一個進程到另一臺主機上的一個進程之間的分組流可能有嚴格的延遲要求，因此需要預留帶寬，這時可以提前建立一個流，并分配一個標識符。載荷長度域為16位無符號整數，表示IPv6的載荷長度，即IPv6頭后數據包其余部分的長度，以字節為單位。下一個頭域用來標識數據包中的基本IP頭標的下一個頭標，在此頭標中，指示選項的IP頭標和上層協議。跳限域決定一個分級能夠傳送多遠，為8位無符號整數，數組包每向前經過一個轉發結點，跳限減1，當跳限域減至0時，該數據包被丟失，設計跳限域有兩個目的：一是防止尋路發生閉環，二是利用它在網絡檢索到距離最近的服務器。接下來是16字節的源地址和目標地址。

3 IPv6主頭部與IPv4主頭部的比較

通過前面IPv4與IPv6頭部的分析，可以看出兩者的區別。

3.1 簡化的報頭和靈活的擴展

為了減少處理器的開銷和節省帶寬，IPv6對頭部做了簡化，IPv6由一個基本報頭和多個擴展報頭構成，基本報頭具有固定的長度（40字節），放置所有路由器需要處理的信息。IPv4頭部有14個域，而IPv6只有8個域。IPv4的長度是由IHL域指定的，而IPv6是固定的40字節，固定長度的頭部使路由器處理IPv6更為輕松。

3.2 網絡地址空間的極大擴展

IPv6的地址長度有16字節，而IPv4的地址長度只有4字節，IPv6的地址長度擴大了4倍，IPv6將保證地球上每平方米有6.5×1023個地址，解決IPv6地址空間匱乏的問題。

3.3 省去了校驗和域

IPv6的校驗和域被去掉了，因為計算校驗和會極大地降低性能，現在往往使用可靠的網絡，而且數據鏈路層和傳輸層通常有它們自己的校驗和，去掉校驗和域之后得到了一個更靈活、快速的網絡層協議。

3.4 即插即用的聯網方式

IPv6把自動將IP地址分配給用戶的功能作為標準功能，只要把機器一邊接上網絡便可自動設定地址。它有兩個優點，一是用戶不用發精力進行地址設定，二是可以大大減輕網絡管理員的負擔。

3.5 網絡層的認證與加密

安全問題始終與Internet相關的重要話題，IPv4在設計之初沒有考慮安全問題，直到1995年才研究出保護IP通信安全的IPSec協議，作為IPv4可選擴展協議，但對于所有IPv6網絡結點，IPSec是強制執行的，IPv6提供了兩種安全機制：認證和加密。

3.6 服務質量

基于IPv4的Internet的服務質量（QoS）是無保證的，IPv6定義了一個8位業務類別域和一個新的20位流標簽，在業務類別域上加上標記，可根據開銷、帶寬、延時或其它特性對數據包進行特殊處理。

3.7 對移動通信的支持

未來通信與互聯網的結合將是網絡發展的大趨勢之一，移動IPv6汲取了移動IPv4的許多經驗，并且利用了許多新的特征，移動IPv6同時采用了隧道技術和信源路由技術來向連結到外地鏈路上的移動結點傳送數據報文，而在移動IPv4只采用了隧道技術。

4 結束語

IPv6將解決IP技術的瓶頸問題，推動信息產業的發展和非計算機互聯網終端的普及，但IPv6的許多選擇都是非常

有爭議的，更好地研究IPv6將使我國在新一代網絡資源競爭中處于有利地位。

參考文獻：

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[2]王鳳仙.計算機網絡[M].北京:中國鐵道出版社，2005.

[3][加]德斯穆爾斯，著.王玲芳，等，譯. Cisco IPv6網絡實現技術[M].人民郵電出版社，2004.

收稿日期：2008-01-08

作者簡介：楊金（1979-），男，湖南永州人，西華師范大學碩士研究生，研究方向：計算機網絡；陳清波（1979-），女，湖南永州人，湖南省永州市零陵區四小教師，研究方向：計算機與課程整合，計算機網絡，計算機教學。