IPv4和IPv6的優缺點淺析

吳有才,羅元勝

（中國地質大學（武漢）自動化學院，湖北武漢,430074）

IPv4和IPv6的優缺點淺析

吳有才,羅元勝

（中國地質大學（武漢）自動化學院，湖北武漢,430074）

本文對 IPv4 的現狀和 IPv6 的優點進行了概述，從 IPv4 的缺點出發，闡述了現在廣泛使用的 IP 地址的不足以及臨時的解決方法，分析了 IPv6 的優點，論述了從 IPv4 過渡到 IPv6 的綜合組網技術和策略。

IPv4；IPv6；NAT；雙棧；隧道

隨著Internet技術突飛猛進的發展，IP網絡規模越來越大，接入的主機數量成指數增加，并且，越來越多的其他設備（如手機，Ipad，家電等）也會連接到互聯網，這就需要大量IP地址及高質量服務，IPv4 已經不能滿足需求，IETF （互連網工程任務組）在IPv4基礎上定義了下一代Internet協議，徹底解決了地址資源枯竭的問題。

1 關于IPv4的現狀

IPv4地址在全球互聯網發展中起到了關鍵的作用，但已經不能滿足現有網絡快速發展的需要，出現了許多的弊端。Internet 起源于1968年開始研究的ARPANET，當時的研究者們為了給ARPANET建立一個標準的網絡通信協議而開發了IP協議。IP協議開發者將32位IP地址分成了三類: A類，用于大型企業；B類，用于中型企業；C類，用于小型企業。A類、B類、C類地址可以標識的網絡個數分別是128、16384、2097152，每個網絡可容納的主機個數分別是16777216、65536、256。雖然對IP地址進行分類大大增加了網絡個數，但新的問題又出現了。由于一個C類網絡僅能容納256個主機，而個人計算機的普及使得許多企業網絡中的主機個數都超出了256，因此，盡管這些企業的上網主機可能遠遠沒有達到B 類地址的最大主機容量65536，但不得不為它們分配B類地址。這種情況的大量存在，一方面造成了IP地址資源的極大浪費，另一方面導致B類地址面臨著即將被分配殆盡的危險。

2 IPV6的優點

與IPV4相比，IPV6具有以下優點：

（1）IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32位，最大地址個數為232；而IPv6中IP地址的長度為128位，即最大地址個數為2128。與32位地址空間相比，其地址空間增加了2128-232個。

（2）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。

（3）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（QoS）控制提供了良好的網絡平臺。

（4）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，使得網絡的管理更加方便和快捷。

（5）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，在IPV6中的加密與鑒別選項提供了分組的保密性與完整性。極大的增強了網絡的安全性。

（6）允許擴充。如果新的技術或應用需要時，IPV6允許協議進行擴充。

（7）更好的頭部格式。IPV6使用新的頭部格式，其選項與基本頭部分開，如果需要，可將選項插入到基本頭部與上層數據之間。這就簡化和加速了路由選擇過程，因為大多數的選項不需要由路由選擇。

3 IPV4到IPV6的過渡

在目前IPv6和IPv4共存的情況下，實現IPv4和IPv6互聯互通的綜合組網技術和策略有：

3.1 雙棧策略

雙棧策略是指在網元中同時具有IPv4和IPv6兩個協議棧，它既可以接收、處理、收發IPv4的分組，也可以接收、處理、收發IPv6的分組。對于主機（終端）來講，“雙?！笔侵钙淇梢愿鶕枰獊韺I務產生的數據進行IPv4封裝或者IPv6封裝。對于路由器來講，“雙棧”是指在一個路由器設備中維護IPv6和IPv4兩套路由協議棧，使得路由器既能與IPv4主機也能與IPv6主機通信，分別支持獨立的IPv6和IPv4路由協議，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由協議進行計算，維護不同的路由表。IPv6數據報按照IPv6路由協議得到的路由表轉發，IPv4數據報按照IPv4路由協議得到的路由表轉發。

3.2 隧道策略

隧道策略是IPv4/v6綜合組網技術中經常使用到的一種機制。所謂“隧道”，簡單地講就是利用一種協議來傳輸另一種協議的數據技術。隧道包括隧道入口和隧道出口（隧道終點），這些隧道端點通常都是雙棧節點。在隧道入口以一種協議的形式來對另外一種協議數據進行封裝，并發送。在隧道出口對接收到的協議數據解封裝，并做相應的處理。在隧道的入口通常要維護一些與隧道相關的信息，如記錄隧道MTU等參數。在隧道的出口通常出于安全性的考慮要對封裝的數據進行過濾，以防 止來自外部的惡意攻擊。

4 結束語

IPv6是一個建立可靠的、可管理的、安全和高效的 IP網絡的長期解決方案，但IPv6實施起來并不是這么容易的，它需要我們耐心的等待，了解和研究IPv6的重要特性以及它針對目前IP網絡存在的問題而提供的解決方案，規劃網絡應用的未來發展方向，都是十分有益的。

[1] 許錦波，嚴望佳.Internet /Intranet網絡安全結構設計，清華大學出版社。

[2] 李振強，趙曉宇，馬嚴.IPv6技術揭密[M].北京:人民郵電出版社，2006。

[3] 蔣亮，郭健.下一代網絡移動IPv6技術[M].北京:機械工業出版社，2006。

The advantages and disadvantages of IPv6 and IPv4

Wu Youcai,Luo Yuansheng
（School of Automation, China University of Geosciences,Wuhan Hubei,430074）

In this paper,the status of IPv4 and the advantages of IPv6 are summarized,from the shortcomings of IPv4,this paper describes the use of IP address and temporary solutions,the advantages of IPv4, discussed the transition from IPv6 to IPv6 integrated networking technology and strategy.

IPv4;IPv6;NAT;dual stack;tunnel

圖1 配電網通訊平臺體系結構