新一代互联网协议—IPv6

徐乙富 张俸川 石少俭

摘 要：随着时代的发展，IPv4地址趋于饱和，最大的问题在于网络地址资源有限，限制了互联网在全球的进一步发展，IPV6应运而生。其地址数号称可以为全世界的每一粒沙子编址，这样地址枯竭的问题也就不复存在了。

关键词：IPv4;网络地址;IPV6

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.147

IPv6，全称Internet Protocol Version 6。IPv6的应用对我国发展有着举足轻重的地位，不仅解决了国内地址短缺的问题，且对于高校科研进步有积极的作用。目前我国已在部分高校实现了IPv6的覆盖，但是绝大多数使用的是双栈技术，即IPv4连接IPv4网络，IPv6连接IPv6网络。由于我国IPv6网络还处于试点状态，所以对于IPv6的研究少不了国外技术的支持，我国没有将IPv6地址被长城防火墙所阻塞，高校老师或学生可以通过google查阅国外科研文献和技术。有助于高校进一步研究部署IPv6。IPv6针对IPv4的网络层的缺陷做了很大程度的调整，但对数据链路层只做了很少的修改。随着网络技术的不断提升，单纯的部署IPv6已经不是问题，甚至比IPv4还要容易。但是为什么中国还不能实现IPv6的大范围覆盖呢，我认为原因有以下几点。

1 从IPv4到IPv6的过渡问题

和IPv4的众多用户相比，IPv6只是沧海一粟，按照RobertMetcalfe准则：一个网络的价值与它的节点数目的平方成正比。如果一个网络的服务还不够完善，就不如一个成熟的、建设好了的网络有吸引力。想要在一个节点部署IPv6，那么与该节点相关的其他结点必定要实现Ipv6的全面部署，这对拥有少量IPv6用户的中国来说还不够现实。缺少杀手级应用是IPv6不能普及开的重要原因。因此，从IPv4向IPv6的过度方式只能采用逐步的与渐进的，于此同时，新安装的IPv6系统能需要拥有能够向后兼容的能力，因此，IPv6系统需要拥有分组转发IPv4分组的能力，并且能够为IPv4的数据包选择合适的下一跳路由。针对如何合理有效的安置IPv6的问题，成为各个组织的一个重要问题。

2 基于双栈IPv4/IPv6的过渡技术

基于双线IPv4/IPv6协议是指在完全使用IPv6技术前，使一部分的终端设备（主机，路由器）先装有双线协议：一个IPv4协议和一个IPv6协议，因此双协议栈的终端设备（主机或路由器）能分别和IPv6的系统与IPv4系统通信。双协议栈的主机或路由器记为IPv6/IPv4，因此，它有两类的IP地址，一类是IPv4地址，一类是IPv6地址。

源终端与目的终端都使用IPv6的协议系统，当从A与F进行通信是，发送的是IPv6数据报，数据报文的发送路径是由A到F（中间经过B，C，D，E路由器），中间B到E的部分网络使用的是IPv4系统网络，由于路由器B支持双线协议，而路由器C只支持IPv4网络，所以路由器B与路由器C间不能进行通信，所以，系统需要将IPv6数据报转化为IPv4数据报（将首部进行转换），然后转发给C，C在将收到的数据报转发给路由器D。当D转发到IPv4网络的出口路由器E时，由于E是IPv6/IPv4路由器，所以我们需要将IPv4数据报转化为IPv6数据报，但是，在转化的过程中，IPv6首部的部分字符可能无法恢复为原样。比如，原来的IPv6首部中的流标号在恢复成IPv6数据报时只能转化为空缺。

上文提到部分高校已经部署IPv6，靠的就是这个技术。新的应用编程接口（API）同时支持IPv4和IPv6地址及DNS请求（将机器名字转化为实际的IP地址），应用根据名字检查选择采用IPv4还是IPv6协议，IPv4和IPv6地址都可以从DNS返回。看似已经完美部署了IPv6地址，但是这无法解决IPv6和IPv4网络之间的通信问题。

3 基于隧道的过渡技术

隧道技术是利用现有的IPv4网络系统基础设施来连接各个IPv6网络（由于IPv6网络系统目前较少），为了实现传输，需要将IPv6数据包封装在IPv4数据包里面进行存储转发，分组交换，在隧道的终点进行解转换（将IPv4解封成IPv6），得到IPv6数据包后在通过路由选择转发至IPv6网络，要使双协议栈的终端设备识别IPv4数据包里面封装的数据包是否为IPv6数据包，就必须进行某种设置进行识别，即把IPv4首部的协议字段的值设置为41（41表示数据报的数据部分是IPv6数据报）。这种方法的难点在于IPv6数据报转发至IPv4网络系统时，把IPv6数据报封装为IPv4数据报。现在使用隧道技术把IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据部分，这样就可以使IPv6的数据报可以无差错的在隧道中进行分组转发。当IPv4数据报要进入IPv6网络中的隧道时，再把数据部分（即原来的IPv6数据报）交给终端的IPv6协议栈。

4 基于MPLS的过渡技术

当前基于IPv4的MPLS已经比较成熟，可以借助MPLSL2/L3VPN技术来连接IPv6的网络。使用MPLS技术的方法有：（1）在CE路由器上配置隧道;（2）基于MPLS电路的IPv6透传、在PE路由器上起用IPv6和基于IPv6的MPLS。

5 ICMPv6

同IPv4一樣，Ipv6也不保证可靠交付，因为在传送的过程中，互联网中路由器会丢失一部分数据报。因此IPv6也需要ICMP来反馈一些差错的信息。新的版本称为ICMPv6，它比ICMPv4复杂的多，地址解析协议ARP与网际组管理协议IGMP的功能都已经被合并到ICMPv6中了。

6 结论

上面提到了我们已经可以部署IPv6了，但是还没法实现IPv6和IPv4网络之间的通信问题。怎么去解决它呢？ 实现IPv6网络和IPv4网络之间的通信的技术主要有SIIT、NAT-PT、BIA和BIS、TRT等，这里就不再赘述了。IPv6时代或已到来。

参考文献：

[1]张锋，张云涛，王永杰.浅议计算机科学技术的现状及其发展前景[J].电子制作，2013（7x）：238-239.

[2]张效祥.计算机科学技术百科全书（第二版）[M].清华大学出版社，2005.

[3]王相林.IPv6技术：新一代网络技术[M].机械工业出版社，2008.

[4]贺宗慧，姜洋子，鲁晗.IPV6技术与发展前景初探[J].电子测试， 2016（24）.

[5]谢希仁.计算机网络（第七版）[M].

作者简介：徐乙富（1997-），男，山东临沂人，本科，研究方向：计算机网络。