ＩＰｖ６的发展过程

王靖虎

中图分类号：TP

文献标识码：A

文章编号：1673-0992(2009)03-0090-01

摘要：随着Internet的发展，IPv4协议的各种问题逐渐暴露出来，本文论述了IPv4的局限性以及Ipv6的由来。介绍了IPv6协议的主要特，最，论述了当前IPv4向Ipv6演进的几种技术。

关键词：IPv4 IPv6双协议栈隧道技术

1IPv6的由来

Internet协议的第4版(IPv4)为TCP／IP族和Internet提供了基本的通信机制。IP技术已经广泛应用了10多年，随着Internet的指数增长，互联网的体系结构由NSFNET核心网络演变为由ISP(Internet Service Provider，互联网服务提供商)运营的分散的体系结构，互联网几乎覆盖了全球的每一个角落。当前互联网面l临的一个严峻问题是地址消耗，即没有足够的地址来满足全球的需要。IPv4的问题逐渐显露出来，32bit的IP地址空间枯竭、网络号码匾乏、路由表急剧膨胀、对网络安全和多媒体应用的支持不够等。IETF开发的下一代Internet协议IPv6基本能解决目前IPv4所存在的主要弊病的。

2IPv4的局限性

IPv4协议规定，每个互联网上的主机和路由器都有一个32bit的IP地址，它包括网络号和主机号，这一编码组合是唯一的，用于IP分组的源地址和目的地址字段。IP地址被分为5类。把IP地址分成两部分的好处是使路由器中的选路表不致太大。路曲器不必为每个目的主机维持一个路由选择表项，而为每个网络维护一个路由选择表项，当进行选路时。只检查目的地址的网络部分。

实际上IPv4地址这种网络号／主机号的模式有两个致命的弱点：地址空间的浪费和过度的路由负担。

除了地址空间方面的局限外，IPv4在提供满足新的应用的性能和安全性方面也存在着一些局限性，IPv4的数据包最大只能是64k字节。这对一些需要高速、实时传输的应用，如多媒体应用是不够的。另外，IPv4不能提供路由器级的安全性，这对诸如电子商务等对安全性要求很高的应用也是不够的。

近几年来，随着Internet规模的急剧膨胀，信息量的加大以及Internet上新的应用的出现，人们对IP协议的地址空间、性能以及安全性等方面有了新的需求。而原有的IPv4已远不能适应这些新的需求，其中最尖锐的问题就是不断增长的对互联网地址资源的巨大需求与IPv4地址空间不足之间的矛盾，目前可用的IPv4地址已经分配了70％左右，而且B类地址已经基本耗尽。为了满足需要人们设计了IP协议的下一版本IPv6。

3IPv6的特点

一，IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1(符号^表示升幂，下同)个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。

二，IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

三，IPv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow Control)，这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(OoS，Quality of Service)控制提供了良好的网络平台。

四，IPv6加入了对自动配置(Auto Configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。

五、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。

4IPv4向IPv6的演进技术

为了保护在IPv4上的大量投资，IPv6应该能与IPv4的主机和路由器共存。对Internet上所有IPv4节点的演进不可能在同一时刻完成，IPv6必须与IPv4兼容，对IPv4网络节点的演进才能根据实际情况逐步地进行。目标是所有的网络节点都运行IPv6，充分发挥IPv6在地址空间、性能和安全性等方面的优势。为了保证平滑的演进。IPv6在设计时必须考虑以下四个目标。

1、逐步演进：已有的IPv4网络节点可以随时演进，而不受限于相关网络节点运行IP协议的版本。

2、逐步部署：新的IPv6网络节点可以随时增加到网络中。

3、地址兼容：当IPv4网络节点演进到IPv6时，IPv4的IP地址还可以继续使用。

4、降低费用：在演进时，只需很低的费用和很少的准备工作。

为了实现以上四个目标，IETF推荐了双协议栈、隧道技术等演进方案。

4.1双协议栈

双协议栈是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机或路由器装有两个协议栈。一个IPv4和一个IPv6。双协议栈主机或路由器既能够和IPv6的系统通信，又能够和IPv4的系统通信。双协议栈主机在和IPv6主机通信时采用IPv6地址，在和IPv4主机通信时采用IPv4地址。双协议栈主机可以通过对域名系统DNS的查询知道目的地主机是采用哪一种地址。若DNS返回的是IPv4地址。双协议栈的源主机就使用IPv4地址。但当DNS返回的是IPv6地址时，源主机就使用IPv6地址。

4.2隧道技术

隧道机制就是必要时将IPv6数据包做为数据封装在IPv4数据包里。使IPv6数据包能在已有的IPv4基础设施上传输。隧道对于源站点和目的站点是透明的，在隧道的入口处，路由器将IPv6的数据分组封装如IPv4中，该IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道人口和出口的IPv4地址，在隧道出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。

5结束语

由于Internet的规模以及目前网络中数量庞大的IPv4用户和设备，IPv4到v6的过渡不可能一次性实现。而且，目前许多企业和用户的日常工作越来越依赖于Internet，它们无法容忍在协议过渡过程中出现的问题。所以IPv4到v6的过渡必须是一个循序渐进的过程。但是居多因素表明IPv6时代就要来临。