ＩＰｖ６的發展過程

王靖虎

中圖分類號：TP

文獻標識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0090-01

摘要：隨著Internet的發展，IPv4協議的各種問題逐漸暴露出來，本文論述了IPv4的局限性以及Ipv6的由來。介紹了IPv6協議的主要特，最，論述了當前IPv4向Ipv6演進的幾種技術。

關鍵詞：IPv4 IPv6雙協議棧隧道技術

1IPv6的由來

Internet協議的第4版(IPv4)為TCP／IP族和Internet提供了基本的通信機制。IP技術已經廣泛應用了10多年，隨著Internet的指數增長，互聯網的體系結構由NSFNET核心網絡演變為由ISP(Internet Service Provider，互聯網服務提供商)運營的分散的體系結構，互聯網幾乎覆蓋了全球的每一個角落。當前互聯網面l臨的一個嚴峻問題是地址消耗，即沒有足夠的地址來滿足全球的需要。IPv4的問題逐漸顯露出來，32bit的IP地址空間枯竭、網絡號碼匾乏、路由表急劇膨脹、對網絡安全和多媒體應用的支持不夠等。IETF開發的下一代Internet協議IPv6基本能解決目前IPv4所存在的主要弊病的。

2IPv4的局限性

IPv4協議規定，每個互聯網上的主機和路由器都有一個32bit的IP地址，它包括網絡號和主機號，這一編碼組合是唯一的，用于IP分組的源地址和目的地址字段。IP地址被分為5類。把IP地址分成兩部分的好處是使路由器中的選路表不致太大。路曲器不必為每個目的主機維持一個路由選擇表項，而為每個網絡維護一個路由選擇表項，當進行選路時。只檢查目的地址的網絡部分。

實際上IPv4地址這種網絡號／主機號的模式有兩個致命的弱點：地址空間的浪費和過度的路由負擔。

除了地址空間方面的局限外，IPv4在提供滿足新的應用的性能和安全性方面也存在著一些局限性，IPv4的數據包最大只能是64k字節。這對一些需要高速、實時傳輸的應用，如多媒體應用是不夠的。另外，IPv4不能提供路由器級的安全性，這對諸如電子商務等對安全性要求很高的應用也是不夠的。

近幾年來，隨著Internet規模的急劇膨脹，信息量的加大以及Internet上新的應用的出現，人們對IP協議的地址空間、性能以及安全性等方面有了新的需求。而原有的IPv4已遠不能適應這些新的需求，其中最尖銳的問題就是不斷增長的對互聯網地址資源的巨大需求與IPv4地址空間不足之間的矛盾，目前可用的IPv4地址已經分配了70％左右，而且B類地址已經基本耗盡。為了滿足需要人們設計了IP協議的下一版本IPv6。

3IPv6的特點

一，IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32，即有2^32-1(符號^表示升冪，下同)個地址；而IPv6中IP地址的長度為128，即有2^128-1個地址。

二，IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發數據包的速度。

三，IPv6增加了增強的組播(Multicast)支持以及對流的支持(Flow Control)，這使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會，為服務質量(OoS，Quality of Service)控制提供了良好的網絡平臺。

四，IPv6加入了對自動配置(Auto Configuration)的支持。這是對DHCP協議的改進和擴展，使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷。

五、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密并對IP報文進行校驗，極大的增強了網絡的安全性。

4IPv4向IPv6的演進技術

為了保護在IPv4上的大量投資，IPv6應該能與IPv4的主機和路由器共存。對Internet上所有IPv4節點的演進不可能在同一時刻完成，IPv6必須與IPv4兼容，對IPv4網絡節點的演進才能根據實際情況逐步地進行。目標是所有的網絡節點都運行IPv6，充分發揮IPv6在地址空間、性能和安全性等方面的優勢。為了保證平滑的演進。IPv6在設計時必須考慮以下四個目標。

1、逐步演進：已有的IPv4網絡節點可以隨時演進，而不受限于相關網絡節點運行IP協議的版本。

2、逐步部署：新的IPv6網絡節點可以隨時增加到網絡中。

3、地址兼容：當IPv4網絡節點演進到IPv6時，IPv4的IP地址還可以繼續使用。

4、降低費用：在演進時，只需很低的費用和很少的準備工作。

為了實現以上四個目標，IETF推薦了雙協議棧、隧道技術等演進方案。

4.1雙協議棧

雙協議棧是指在完全過渡到IPv6之前，使一部分主機或路由器裝有兩個協議棧。一個IPv4和一個IPv6。雙協議棧主機或路由器既能夠和IPv6的系統通信，又能夠和IPv4的系統通信。雙協議棧主機在和IPv6主機通信時采用IPv6地址，在和IPv4主機通信時采用IPv4地址。雙協議棧主機可以通過對域名系統DNS的查詢知道目的地主機是采用哪一種地址。若DNS返回的是IPv4地址。雙協議棧的源主機就使用IPv4地址。但當DNS返回的是IPv6地址時，源主機就使用IPv6地址。

4.2隧道技術

隧道機制就是必要時將IPv6數據包做為數據封裝在IPv4數據包里。使IPv6數據包能在已有的IPv4基礎設施上傳輸。隧道對于源站點和目的站點是透明的，在隧道的入口處，路由器將IPv6的數據分組封裝如IPv4中，該IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道人口和出口的IPv4地址，在隧道出口處，再將IPv6分組取出轉發給目的站點。

5結束語

由于Internet的規模以及目前網絡中數量龐大的IPv4用戶和設備，IPv4到v6的過渡不可能一次性實現。而且，目前許多企業和用戶的日常工作越來越依賴于Internet，它們無法容忍在協議過渡過程中出現的問題。所以IPv4到v6的過渡必須是一個循序漸進的過程。但是居多因素表明IPv6時代就要來臨。