通信工程師考試培訓(xùn)管理網(wǎng)技術(shù)IPv6[1]

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5.4.5 IPv6

雖然CIDR和NAT可能贏得了許多年的時間，但是當前的IP版本（IPv4）已經(jīng)不能再承受如此重的負荷了。除了技術(shù)問題以外，還有一個隱藏在背后的問題。在Internet早期，它主要被用于大學(xué)、高科技工業(yè)和美國政府，特別是美國國防部（Dept,ofDefense）。20世紀90年代中期開始，人們對于Intemet的興趣不斷膨脹，Internet開始為各種各樣的人所使用，尤其是有著不同需求的人們。首先，大最攜帶無線移動計算設(shè)備的人通過Internet與他們的家庭或者企業(yè)保持聯(lián)系。其次，隨著計算機工業(yè)、通信業(yè)和娛樂業(yè)的不斷交融，有可能在不久的將來，世界上的每一部電話和電視都將變成Intemet節(jié)點，從而幾十億臺機器將會使用音頻和視頻點播。在這樣的形勢下，很迠然，IP必須也要進一步發(fā)展，并且要變得更加靈活。

1990年，IETF開始啟動IP新版本的設(shè)計工作，新版本的IP將有用不盡的地址資源，還將解決許多其他問題，同時也更加靈活和高效。它的主要目標如下：

（1）即使地址空間的分配效率不高，也需要支持幾十億臺主機：

（2）降低路由表的大小：

（3）對協(xié)議進行簡化，以便路由器更加快速地處理分組：

（4）提供比當前的IP更好的安全件（認證和隱私）：

（5）更加關(guān)注于服務(wù)的類型，特別是針對實時數(shù)據(jù)的服務(wù)類型；

（6）允許通過指定范圍來支持多播傳輸；

（7）允許主機在不改變地址的情況下可以漫游：

（8）允許協(xié)議未來還可以發(fā)展；

（9）允許新老協(xié)議共存多年。

為了開發(fā)出一個滿足所有這些需求的協(xié)議，IETF在RFC1550中發(fā)表了一個尋求提案和討論的聲明，共收到21份回應(yīng)材料。但是，這些回應(yīng)材料并不全都是完整的提案。到了1992年12月，有7個提案被提出討論。這些提案相差甚大，涉及范圍非常廣泛，從“對IP做微小的修改”,到“完全拋掉IP而用一個全然不同的協(xié)議來替代”。

一種提案是在CLNP之上運行TCP,CLNP有160位地址，所以它提供了足夠的地址空間，而且也將統(tǒng)一兩個主要的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。然而，許多人認為，這樣做好像是承認了OSI領(lǐng)域中所做的事情實際上是正確的，而在Internet中卻存在策略性的錯誤。CLNP的模式與IP非常相近，所以這兩種協(xié)議并沒有實質(zhì)性的不同。實際上，最終選中的協(xié)議與IP之間的差異，遠遠超過了CLNP與IP之間的差異。對CLNP的另一個理由是它對服務(wù)類型的支持太差，在有效傳輸多媒體數(shù)據(jù)時是非常必要的。

IEEENetwork發(fā)表了三種比較好的提案：Deering,1993:Francis,1993:KatzandFord,1993。在經(jīng)過多次討論、修訂和定位之后，Deering和Francis兩份提案被組合起來又做了修改，然后得到一個現(xiàn)在稱為增強的簡單Internet協(xié)議（SimpleInternetProtocolPlus,SIPP）的協(xié)議，最終它被選中，稱為IPv6。

IPv6很好地滿足了以上列出的設(shè)計目標。它保持了IP的優(yōu)良特性，丟棄或者削弱了IP中的缺點，并且在必要的地方埔加了新的特性。一般而言，IPv6并不與IPv4兼容，但是它與其他一些輔助性的Intemet協(xié)議則是兼容的，包括TCP、UDP,ICMP、IGMP、OSPF,BGP和DNS,有時候也要求做一點小小的改動（大多數(shù)改動是為了處理更長的地址）。下面介紹IPv6的主要特性，有關(guān)更多的信息可以在RFC2460?2466中找到。

首先，也是最重要的，IPv6有比IPv4更長的地址。IPv6的地址有16字節(jié)長，這解決了IPv6一開始就想要解決的問題：使用一個能有效地提供幾乎無限Internet地址的空間。稍后還要更多地介紹IPv6的地址。

IPv6第二個主要的改進是對頭部進行了簡化。它只包含7個域（IPv4有13個域）。這一變化使得路由器可以更快地處理分組，從而提高了路由器的吞吐量，并縮短了延遲。同樣，后續(xù)介紹IPv6的頭結(jié)構(gòu)。

第三個主要改進是更好地支持選項。這一變化對于新的頭部來說是本質(zhì)的變化，因為以前那些必需的域現(xiàn)在變成了可選的，而且選項的表達方式也有所不同，這使得路由器可以非常簡單地跳過那些與它無關(guān)的選項。此特性也加快了分組的處理速度。

第四個改進代表了IPv6的重大進步，即在安全性方面的改進。在新的IP中，認證和隱私是關(guān)鍵的特征。然而，后來這些特征也被引入到IPv4中，因此IPv6和IPv4在安全性方面的差異已經(jīng)沒有那么大了。

最后，更加值得關(guān)注的是服務(wù)質(zhì)量。過去，人們在這方面已經(jīng)作了大量的努力，現(xiàn)在，隨著Internet多媒體的增長，服務(wù)質(zhì)童的需求也更加緊迫了。

IPv6的頭部如圖5-37所示。對于IPv6,版本（Version）域總是6（對于IPv4.該域總是4）。在從IPv4到IPv6的遷移過程中，路由器通過檢査該域來確定分組的類型。

流量類別（Trafficclass）域的用途是，按照各種不同的實時遞交需求將分組區(qū)分開。最初就考慮在IP中專門為這個目的而設(shè)置一個域，但實際上只有少數(shù)路由器實現(xiàn)了這個域?，F(xiàn)在已經(jīng)在做一些實驗來確定如何更好地將這個域用于多媒體數(shù)據(jù)的遞交過程。

流標簽（Flowlabel）域也是試驗性的，但它將來會有用途，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虛連接。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(yù)留帶寬。這時可以提前建立一個流（flow），并分配一個標識符。當一個FlowLabel域非0分組出現(xiàn)的時候，所有的路由器都在自己的內(nèi)部表中查找該FlowLabel值，看它要求哪一種特殊的待遇。實際上，這樣的流是兩種傳輸模型相結(jié)合的一種嘗試，擁有數(shù)據(jù)報子網(wǎng)的靈活性和虛電路子網(wǎng)的質(zhì)量保證。

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