基于IPv6的互聯網絡安全探討

傅小兵?宗春鴻?嚴寒冰?周濤華

摘要：在現代互聯網環境中，IPv6是最為先進的一種通信協議。但隨著IPv6協議在互聯網中的廣泛應用，相應的安全風險也開始出現。基于此，本文便對IPv6協議條件下的互聯網絡安全風險及其防范進行分析。主要包括IPv6協議及其在互聯網絡中的應用現狀、互聯網絡中的IPv6主要安全風險分析，以及互聯網絡中的IPv6主要安全風險防范分析。希望通過本次的分析，可以為IPv6協議的合理應用與互聯網絡安全性的有效提升提供一定參考。

關鍵詞：IPv6協議；互聯網絡；安全風險；風險防范

在IPv6協議下進行互聯網絡通信過程中，網絡安全是需要重點關注的內容。為了有效確保IPv6協議條件下的互聯網絡安全，相關單位、研究者和技術人員首先需要明確IPv6協議及其在現代互聯網絡中的應用現狀，并分析其具體應用中的主要安全風險。然后再以此為依據，提出具有針對性的風險防范措施。通過這樣的方式，才能讓IPv6技術條件下的互聯網絡安全風險得到良好防范，同時發揮IPv6協議優勢，實現整體網絡安全的良好保障。

一、IPv6協議及其在互聯網中的應用現狀

IPv6協議是第六版互聯網協議，該協議是由互聯網工程組新提出的，同時也是傳統IPv4協議在當今的一種關鍵替代協議。相比較傳統的IPv4協議而言，IPv6協議具有更多優勢。表1是IPv4與IPv6協議的基本情況對比：

憑借著這些優勢，IPv6協議已經在當今的互聯網和相關領域中得到了越來越廣泛的應用，IPv4協議向IPv6協議的過渡也正在進行。尤其是在5G技術的應用和發展中，IPv6協議更是在相關的網絡升級改造等領域中發揮出了顯著的應用優勢。雖然IPv6協議具有很高的安全性，但是隨著當今各種先進技術的發展與網絡攻擊手段的增加，基于IPv6協議的互聯網安全問題也日益突出。為實現此類問題的有效應對，相關單位與技術人員就需要對其主要的安全風險及其防范措施加以深入研究，以此來為此項協議條件下的互聯網絡安全提供良好保障[1]。

二、互聯網中的IPv6主要安全風險分析

（一）報頭安全風險

首先是關于基本報頭方面的安全風險。在IPv6協議的基本報頭中，新增的流字段標簽能夠準確識別連續流、唯一流以及兩者連接而成的數據包，并根據優先級完成相應的數據包發送，同時可以通過路由器對數據進行分流處理。然而，由于流標簽在安全防護方面缺乏定義，因此攻擊者可能輕易偽造流標簽或利用某些流標簽值，以隱藏攻擊數據。其次是擴展報頭方面的安全風險。由于協議規范對擴展報頭的應用未做出約束，攻擊節點可能會利用擴展報頭進行各種形式的攻擊。通常情況下，擴展報頭所面臨的安全風險包括以下幾種情況：①攻擊節點可能與多個擴展報頭建立鏈接，繞過入侵防御系統和防火墻，對互聯網進行攻擊。②防火墻和路由器等中間設備通常只對數據包中的第一個分段進行檢查，而攻擊點可能會進入后續分段中，并與數據混淆在一起，最終避開安全檢測設備來對互聯網實施攻擊[2]。③擴展報頭通常會消耗大量資源，容易使目的主機受到拒絕服務攻擊。除此之外，不同形式的擴展報頭也將面臨不同的安全風險。例如，逐跳選項形式的報頭很容易遭到攻擊節點的惡意利用，從而導致目的節點和沿著流量路徑的節點的資源被大量消耗；分段形式的報頭很容易受到攻擊節點的不完整數據攻擊，從而使接收節點一直處于等待狀態，最終消耗大量資源；路由報頭在受到攻擊者利用之后，攻擊節點可以直接繞過IPv6協議的防火墻，對內部的受保護主機進行訪問。

（二）地址安全風險

首先是地址探測方面的安全風險。IPv6協議對于域名解析具有很大的依賴性。在這樣的情況下，各個攻擊節點很可能將域名系統作為主要目標來實施攻擊。若應用在其中的網絡接口具有同種品牌、唯一標識符以及 IPv4 協議地址，將很容易出現低字節地址以及 IPv6 嵌入等問題，從而進一步提升攻擊節點探索其地址的速度。

其次為地址配置中的安全風險。互聯網絡的地址配置方式主要有兩種。其一是自動進行有狀態地址配置，即主機借助于 DHCPv6 對 IPv6 地址及其相關配置信息進行獲取。此種配置方法更具可控性，可實現主機和地址分配等信息的清晰了解。但是在通過該方法進行地址配置時，卻存在以下幾個方面的安全風險：①服務器私設，主要是攻擊點向合法客戶端發送偽造信息，比如 REPLY 信息與 ADVERTISE 信息等，以此來私設 DHCPv6 類型的服務器，并在用戶主機上設置錯誤的地址與其他相關信息，最終導致客戶端網絡無法正常連接。②篡改信息，主要是 DHCPv6 型服務器機制并不能有效檢測信息完整性，如果有攻擊節點篡改了消息內容，用戶端也會面臨較大的安全風險。③拒絕服務，其主要表現是攻擊節點將大量用來進行服務器發現的SOLICIT 消息發送給服務器，使其 CPU 負荷過大，最終導致宕機不能正常提供服務[3]。其二是自動進行無狀態地址配置，即通過 ICMPv6 協議里的路由器請求消息以及通告消息對相應的信息實時獲取，并自動生成與之對應的接口標識符。之后再采用檢測重復地址的方式對其鏈接地址進行唯一性驗證，最終在不需要額外設置服務器的情況下自動實現無狀態配置。在該方法的具體應用中，主要面臨的安全風險包括以下幾種：①欺騙，其主要表現是沒有在 SLAAC 中構建相應的認證機制，攻擊節點可將非法 RA 報文發送出去，以此來實現默認服務器的偽裝。②最后一跳惡意路由器，攻擊節點會將自己偽造成合法路由器，將非法 RA 信息發送到被攻擊的網絡中，使其主機里的網絡前綴出現問題。③隱私問題，非法網絡設備會將 IPv6 協議地址中的網絡前綴作為 ID，使其中所有用戶都具有相同的 ID，從而生成相應的靜態特性地址，讓攻擊者更容易實施設備跟蹤。

（三）ICMIPv6安全風險

ICMPv6是IPv6協議中的一項重要功能，其主要作用是網絡診斷、協議控制以及協議管理等。在具體應用中，ICMPv6消息可按照錯誤類和信息類進行劃分，其主要的安全風險包括以下幾個方面：

首先是錯誤類信息中的安全風險。很多攻擊節點會向被攻擊的目標節點發送非法數據包，因為被攻擊節點在運行中需要借助一個ICMPv6錯誤消息來響應全部的數據包資源，所以在這種模式下，拒絕服務類攻擊情況很容易發生。其次是消息傳輸中的安全風險。許多攻擊節點會偽裝成被攻擊節點，并向其他節點發送大量請求消息。由于其他節點會對接收到的請求消息進行應答，被攻擊節點將在短時間內接收大量應答消息，同時也需要在短時間內發送大量應答回送信息，導致遭遇泛洪攻擊，最終無法正常通信。在這個過程中，如果攻擊節點通過冒充被攻擊節點的方式向組播地址發送回送請求類的信息，攻擊問題將會被進一步放大，對正常的網絡通信造成嚴重不利影響。最后是PMTU發現中的安全風險。PMTU是網絡源與目標節點之間的最大傳輸單元，具體應用時，任何鏈路都可以為其提供支持。由于IPv6協議不允許各個中間節點對數據包進行分段處理，所以在數據包傳輸中通常需要通過PMTU來處理數據包。在這種情況下，攻擊節點可向中間路徑發送大量數據包碎片，形成嚴重的碎片攻擊，最終導致目標系統中的重建緩沖區超載，嚴重的情況下甚至會使網絡系統直接崩潰。

三、互聯網中的IPv6主要安全風險防范分析

（一）報頭安全風險防范

對于報頭安全風險，在IPv6協議的具體應用中，相關單位與技術人員可通過以下幾種策略來加以防范：①對于基本報頭，可通過均勻隨機標簽或散列算法來生成流標簽，使其難以被攻擊節點檢測。②在選擇擴展報頭過濾策略時，技術人員應足夠重視擴展報頭引發的各種復雜流量情況，并以此為依據來合理預防鏈接攻擊。為達到這一目標，需要對轉發路徑中所有包含逐跳選項報頭的節點數據包實施全面分析，防止出現資源攻擊問題；需要嚴格檢查下個報頭中的字段信息，防止出現分段攻擊問題；且需要對訪問控制檢查加以拓展，使其達到路由報頭地址，以此來消除路由報頭中含有的安全漏洞。③將一種新型安全機制增加到路由器轉發之前，先對需要轉發的數據流量進行分類，再根據實際情況，通過允許、限制和丟棄等方法來規避其中的惡意流量[4]。通過這樣的方式，便可讓IPv6技術條件下的報頭安全風險得到有效防范，以此來進一步提升互聯網絡的安全性。

（二）地址安全風險防范

在IPv6協議下的網址安全風險防范方面，相關單位與技術人員可采取以下幾種方案。

針對地址探測中的安全風險，在具體防范時，可以采用DNS服務器來隱藏真實的地址，從而限制訪問DNS頻率。另外，也可以在大數據、云計算等平臺上設置拒絕服務黑名單等方法來確保DNS服務器的安全性。此外，還應為DNS服務器設置擴展類安全協議，以提高其完整性和認證效果。在設置網絡地址時，技術人員應避免將低字節作為編址起始點，應打亂各個節點標識符之間的排列順序，以增加攻擊者在掃描IPv6子網時的難度，提升安全性。其次，地址配置方面的安全風險防范措施包括以下幾種：①在不同地址生成方式中適用的防范措施。通過CGA密碼生成地址，可以提供出用戶身份信息完整性等驗證功能，以此來避免IP偽造所導致的安全風險，讓各種地址都具有更加安全的生成方式。通過SAVI源地址合法性檢驗法，可讓IPv6技術條件下的地址欺騙風險得以有效避免，并將網絡路由和終端處理設備地址捆綁在一起，統一判斷其接入設備報文是否真實，以免地址欺騙問題的產生。②合理防范DHCPv6地址生成時的安全風險。在此過程中，技術人員可重新配置PKAP認證協議，以此來預防信息篡改風險。同時也可以對DHCPv6服務器發送信息的效率加以合理控制，以免出現預防服務類攻擊。③防范SLAAC地址生成風險。在此過程中，技術人員可將合法路由器里的IPv6地址與鏈接層地址全部儲存到預設網絡的路由器數據庫中，對于生成的SLAAC地址，在解析了報文后，再將得到的解析結果和路由器數據庫里的相關預設數據比較，從而發現最后一跳惡意路由器類型的網絡攻擊，以便得到良好預防。對于IPv6無狀態地址所自動配置出的隱私擴展，經實踐研究發現，如果能隨著時間推移將其地址中的部分IID改變，使其逐漸生成其他的新地址，并將其地址序列接口設置為完全不可預測形式，便可實現地址隱私的良好保護，以免設備跟蹤類的安全風險發生[5]。為達到這一目標，具體防范時，可使地址在發送一方的網絡節點中生成，之后再通過接收方節點來驗證其地址，并使IID隨著時間的變化而不斷變更，以此來確保IID的隨機生成精度足夠高，達到良好的隱私防護效果，讓攻擊節點不能對IID節點位置做出科學確定，從而盡最大可能降低設備跟蹤風險，讓IPv6條件下的網絡用戶隱私得到良好保護。

（三）ICMPv6安全風險防范

針對ICMPv6應用中的安全風險，相關單位與技術人員可通過以下幾項措施來加以防范：①借助入侵檢測技術對ICIMPv6中的流量進行分析，以準確識惡意流量。以異常檢測為基礎的異常檢測系統以及以特征檢測為基礎的入侵檢測系統都可以對ICIMPv6應用過程中的拒絕服務類攻擊做出有效識別，以此來及時阻止此類風險的發生。②利用路由通告保護技術以及IPsec技術等網絡安全防護機制，可以有效預防ICMPv6應用中的信息類消息泛洪攻擊，同時也可以避免此類攻擊被組播放大的情況。③在通過ICMPv6進行網絡信息數據包的接收過程中，對于數據流中非最后一個數據包，如果其二進制八位字節數量不超過1280個，則屬于危險的數據包片段，為防止碎片攻擊對網絡系統通信的不利影響，建議將此類的片段全部丟棄。④將以攻擊特征流提取為基礎的入侵檢測系統合理應用到信息安全防護中，可對其中的正常流以及攻擊流做出合理檢測，從而使ICMPv6應用中的DDoS攻擊得以有效防范。在具體檢測中，可將信息熵檢測法以及長短期記憶網格檢測法加以聯合應用，先采用信息熵檢測法對異常發生進行初步檢測，再采用長短記憶網格檢測法對檢測到的異常做出進一步確認。通過這樣的方式，才能實現相應異常的及時、準確檢測，使ICMPv6應用中的各種安全風險得以有效防范，從而實現IPv6協議條件下互聯網絡安全性的良好保障。

四、結束語

綜上所述，IPv6協議是目前應用在互聯網絡中的一種先進通信協議。隨著現代互聯網的不斷發展，IPv6協議已經在其中得到了越來越廣泛的應用，并逐漸取代了傳統的IPv4協議，在互聯網通信中發揮出了更好的應用優勢。但在實際應用中，該協議面臨著很多安全風險，包括報頭安全風險、地址安全風險以及ICIMPv6安全風險等。相關單位與技術人員應分析這些風險的主要表現和成因，并結合IPv6協議在互聯網絡中的實際應用需求，采取合理的措施進行風險防范。只有通過這樣的方式，才能進一步提升IPv6協議條件下的互聯網通信安全質量。

參考文獻

[1]李長文.基于IPv6環境的校園網安全防護技術應用研究[J].信息記錄材料，2023（03）：173-176.

[2]許國棟.IPv6網絡的安全風險點與應對建議[J].數字技術與應用，2023（02）：237-239.

[3]賀樂樂，毛云軒.基于IPv6規模部署下的網絡安全風險防范措施研究[J].數字通信世界，2022（11）：41-43.

[4]張軍.移動IPv6網絡安全問題及解決對策[J].信息系統工程，2022（09）：115-118.

[5]高浪，馬崢.IPv6環境下校園網安全防護技術研究與應用[J].網絡安全技術與應用，2022（07）：72-73.