浅析IPv6

资源类型:pdf 资源大小:188.00KB 文档分类:工业技术 上传者:章笑来

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文档信息

【作者】 李雯 

【关键词】IPv6 IPv4 比较 

【出版日期】2005-04-30

【摘要】由于网络的迅猛发展,IPv4的有限地址空间等问题成为网络继续发展的瓶颈,IPv6应运而生,从IPv6的目标、特性、头部格式、IPv6的过渡方式进行了介绍。

【刊名】机械管理开发

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1990年因特网工程任务组IETF(InternetEngineeringTaskForce)开始了IPv6的研究。其目标是:(1扩大网络容量,至少支持上百亿个主机号;(2)减少路由表,不要出现209万条记录的路由表;(3)简化协议使路由器处理分组更迅速;(4)提供更好的安全性,能够提供身份认证又能保护个人隐私;(5)使新旧版本能够并存若干年;(6)增加服务类型;(7)能够支持广播组播;(8)为协议的发展留有空间。经过数年努力,制定了增强型简单因特网协议,并命名为IPv6。IPv6有如下的特性:IPv6与IPv4并不安全兼容但与其他协议,如ICP,UDP,ICMP安全兼容;IPv6把IPv4的32位地址加至128位,共16字节,使的源和目标地址都增加了,其地址范围2128=3.4028E38,达到几百亿个地址,使地球上每平方米之内就有7×1023个IP地址,可以说地球上每粒沙子都可以分配到IP地址;IPv6中地址结构设计成层次结构,使得路由表再也不会达到209万条记录,且能查找路由;IPv不像IPV4只使用一种头部格式,它的扩展头部将信息放于分离的头部之中,为每一功能定义了单独的头部在IPv6的头部后面跟有零个或多个扩展头部,数据跟在扩展头部后面;IPv6加强了安全保证,对于需要保密的文件,可选身份验证报头和安全检测报头,普通数据传输则不选安全报头,大大加强了安全性;IPv6和IPv4比较增加了服务类型、由4位变成8、优先级也分为16级。IPv6且能支持多点广播和组播,以与IPv4共存几十年,然后全部过渡到IPv6。当Internet有进一步发展和改进时,IPv6为其提供了很大的余地,且为自身协议的发展留有空间。IPv6的基本头部是IPv4的两倍大,但它包含的信息却比IPv4少。其格式如图1所示。头部大部分空间用于表示发送方的源地址和目标地址,每个地址占用16字节,除了地址,基本头部还包含其他6个字段。版本号:指明协议是IPv6,而不是IPv4。优先权:由3位变成了4位,取值0~15,或0~7时是需要进行流量控制的分组,这也就是说当发生拥塞时需进行控制,或者使分组走另一条未发生拥塞的路径,也可能执行丢弃,重发功能。取值8~15时为高优先权保持恒定速率但无需进行拥塞控制的分组/报文,这主要用于影视节目的分组/报文,因为影视节目的传输要求保持恒定的数据传输率,但是影视节目的冗余量很大,丢弃一些分组也无关紧要。流标记:流就是分组序列,数据流占用24位,从源到目标的数据流或报文分组分配一个相同的流标识号,一个流可能包含不止一个TCP连接,如文件传输,一个流标识只有一个TCP连接。但是像多媒体会议就会产生三个流语音流,图象流,数据流(即发言,图象和文字),这时流标识只一个,但在24位标识中包含了对不同连接所要求的服务,而这种服务,首先可以从源主机事先向路由器请求特定的服务,也可以在传输的过程中通过扩展报头,使每一跳之间进行协商提供特定的服务。总之流标识既代表了一种数据流的标志,也代表了沿途服务服务器所应提供的服务要求。有效负载长度:对应于IPv4中的数据报长度字段,但它只指携带数据的大小,头部长度不包括在内。下一头部:即扩展报头,没有全为0,使IPv6大为简化,有则非全0,占8位,可以定义256种扩展报头,以提供不同的QoS,现只定义6种扩展报头,后面予以介绍。驿站限制:对应于IPv4的生存时间(255s),IPv6对驿站限制作了严格的解释,在数据报到达其目的地之前,驿站计数至零,则数据报被丢弃。路由器实际上没有按秒来计时,而是按跳设计的。例如,设量为20跳,经过一个路由器就减1,直到减为0,则使这种分组丢弃,以防止分组漫游。源地址和目标地址:由32位扩展到128位即16B,头部共占40B。层次化的地址结构,IPv4是一点对多点,即一个主机通过路由器寻由时向网上所有的主机来寻由,或者路由器的一个入口向其他节点的出口寻由,可以说是一个节点向几万个网络号寻由。IPv6作出了重大改进,它是按地理位置,或按ISP提供者来标标识地址的,如我国现有34个省和直辖市,设每个行政单位有1000个大组织和公司,用IPv4来寻址时,要求找到一个组织或公司,最多要搜索34×1000=34000条记录。用IPv6来寻址时,最多只要搜索34+1000=1034条记录,IPv6作到了使路由表更短,寻址更快。层次化地址结构如图2所示:地址长128位,有多种格式,只讲两种。第一种基于ISP的全球单插格式,如图3所示:登录ID:指一个国家管理ISP的部门标识;提供者:指每个ISP标识;用户ID:不同类型用户的标识;子网ID:相当于IPv4中的网络号;接口ID:相当于IPv4中的主机号。第二种,嵌入IPv4地址,由于不可能马上由IPv4直接实现IPv6,二者可能并行,故用这种方式为过渡,前96位可用80个0,16个“1111……”开头,后面32位即IPv4地址,但在过渡期间要求用新型路由器取代旧的路由器,如图4所示。IPv6书写方法,由于由4B扩展为16B,如下分组表示。8000:0000:0000:0123:8568:89AB:5DEF:CDEF每两个字节为一组,用“:”分开,每组都有4个16进制数表示,如上例5DEF,又如0123可以写为123,多组0000可以用‘::’来代替,故上例可写成:8000::123:8568:89AB:5DEF:CDEF嵌入IPv4地址0000:0000:0000:0000:255:192.32.55.88可写成:::255:192.32.55.8IPv4向IPv6过渡的方法有两种,一种是双协议站,另一种是隧道技术。双协议站技术在图5,核心是在主机和路由器中装有IPv4和IPv6双协议站,路由器可以将不同格式的报文进行转换,双协议站的主机如何知道目标主机是IPv4或IPv6呢?可以使用域名系统查询得知。在图6,主机A把IPv6数据报传给双协议路由器B,双协议路由器B把IPv6数据报转换为IPv4数据报,经过路由器C、D,再由双协议路由器E转移为IPv6数据反交给目标主机F。如果是IPv6主机与IPv4主机通信,则双协议路由器E就无须转换了。隧道技术其核心是把IPv6数据报当作净负载封装为IPv4数据报,在IPv4网络中传输,就像在IPv4隧道里穿行一样,隧道的入口是第一个路由器,隧道的出口是最后一个路由器,由隧道出口后,只把数据部分交给目标主机去处理。浅析IPv6@李雯$中北大学现代教育技术与信息中心!山西太原030051IPv6;;IPv4;;比较由于网络的迅猛发展,IPv4的有限地址空间等问题成为网络继续发展的瓶颈,IPv6应运而生,从IPv6的目标、特性、头部格式、IPv6的过渡方式进行了介绍。犤1犦JosephDavies.理解IPv6.清华大学出版社,2004.3.1. 犤2犦伍海桑,陈茂科,陈名华,胡欣蔚,严程.IPv6原理与实践.人民邮电出版社,2000.7.

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