【文章內(nèi)容簡介】 進行數(shù)據(jù)校驗 這樣同樣會造成路由器處理速度降低。 ③ 無法提供多樣的 QOS 隨著 Inter 的成功和發(fā)展，商家們己經(jīng)把更多的關(guān)注投向了 Inter，他們意識到這其中蘊含著巨大的商機，今天乃至將來，有很多 的業(yè)務(wù)應(yīng)用都希望在互聯(lián)網(wǎng)上進行。在這些業(yè)務(wù)中包括對時間和帶寬要求很高的實時多媒體業(yè)務(wù)如語音、圖像等，包括對安全性要求很高的電子商務(wù)業(yè)以及發(fā)展越來越迅猛的移動 IP 業(yè)務(wù)Ipv6路由技術(shù) 分析及其與 Ipv4的互連探討 6 等。這些業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò) QoS 的要求各不相同。但是， IPv4 的設(shè)計時沒有引入 QOS 這樣的概念，在設(shè)計上的不足使得它很難相應(yīng)地提供豐富的、靈活的 QOS 選項。 雖然人們提出了一系列的技術(shù)例如： NAT、 CIDR、 VLSM、 RSVP 等來緩解這些問題，但這些方法都只是權(quán)宜之計，解決不了因地址不多及地址結(jié)構(gòu)不合理而導(dǎo)致的地址短缺的根本問題。最終 IPv6 應(yīng)運 而生。 (2) IPv6 的眾多優(yōu)點 IPv6 的優(yōu)點主要有以下幾點 ① 128 比特地址長度，大大增加了地址空間 IPv6 地址長度為 128 比特，也就說 IPv6 協(xié)議最多支持 2的 128 次方個地址，較于IPv4 的 32比特地址長度，其地址空間增加了 2的 96次方比特，很好的解決了 IPv4 地址空間不足的致命缺陷。 ② 層次化的地址結(jié)構(gòu)，提高路由效率 IPv6 的地址空間采用了層次化的地址結(jié)構(gòu)，利于路由快速查找，同時借助路由聚合，可減少 IPv6 路由表的大小，提高路由設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)效率。 ③ 地址自動配置 為了簡化主機配置， IPv6 支持有狀態(tài) 地址配置（ Stateful Address Autoconfiguration ） 和 無 狀 態(tài) 地 址 配 置（ Stateless Address Autoconfiguration）。對于有狀態(tài)地址配置，主機通過服務(wù)器獲取地址信息和配置信息。對于無狀態(tài)地址配置，主機自動配置地址信息，地址中帶有本地路由設(shè)備通告的前綴和主機的接口標識。如果鏈路上沒有路由設(shè)備，主機只能自動配置鏈路本地地址，實現(xiàn)與本地節(jié)點的互通。 ④ IPv6 報文頭簡潔，靈活，效率更高，易于擴展 IPv6 和 IPv4 相比，去除了 IHL、 identifiers、 Flags、 Fragment Offset、Header Checksum、 Options、 Padding域，只增了流標簽域，因此 IPv6 報文頭的處理較 IPv4 大大簡化，提高了處理效率。另外， IPv6 為了更好支持各種選項處理，提出了擴展頭的概念，新增選項時不必修改現(xiàn)有結(jié)構(gòu)就能做到，理論上可以無限擴展，體現(xiàn)了優(yōu)異的靈活性。 ⑤ 支持端到端安全 因此，在 IPv6 中支持端到端的安全要容易的多。 IPv6 中支持為 I P 定義的安全目標：保密性（只有預(yù)期接收者能讀數(shù)據(jù)）、完整性（數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有被篡改）、驗證性（發(fā) 送數(shù)據(jù)的實體和所宣稱的實體完全一致）。 ⑥ 支持移動特性 昌吉學(xué)院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 7 IPv6 協(xié)議規(guī)定必須支持移動特性，任何 IPv6 節(jié)點都可以使用移動 IP 移動功能。和移動 IPv4 相比，移動 IPv6 使用鄰居發(fā)現(xiàn)功能可直接實現(xiàn)外地網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)并得到轉(zhuǎn)交地址，而不必使用外地代理。同時，利用路由擴展頭和目的地址擴展頭移動節(jié)點和對等節(jié)點之間可以直接通信，解決了移動 IPv4 的三角路由、源地址過濾問題，移動通信處理效率更高且對應(yīng)用層透明。 ⑦ 新增流控標簽，更利于 QoS IPv6 報文頭中新增了流標簽域（ Flow Label 字段），源節(jié)點可以使用這個域 標識特定的數(shù)據(jù)流。轉(zhuǎn)發(fā)路由器和目的節(jié)點都可根據(jù)此標簽域進行特殊處理，如視頻會議和VOIP 等數(shù)據(jù)流。 IPv6 的報頭結(jié)構(gòu) 圖 21為 IPv6 與 IPv4 報文頭部對比 。 IPv4 報頭格式 Version IHL Type of Service Total Length Identification Flags Fragment Offset Time To Live Protocol Header Checksum Source Address Destination Address Options Padding IPv6 報頭格式 Version Traffic Class Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit Source Address Destination Address 圖 21 IPv6和 IPv4報 頭格式對比 從圖 中我們可以看出，與 IPv4 報頭相比，雖然 IPv6 大大增加了地址部分的長度，但其基本的報頭區(qū)只占用了更少的信息量 。 這樣的設(shè)計可以彌補 IPv6 較長地址所占用的帶寬?，F(xiàn)在我們簡單的分析 IPv6 報頭所包含的信 息： 版本 (Version)：長度為 4 位。該區(qū)段標明了報頭的基本格式、該字段的數(shù)值為 6. Ipv6路由技術(shù) 分析及其與 Ipv4的互連探討 8 傳輸類別 (Traffic Class)：長度為 8 位。主要作用于信源節(jié)點和轉(zhuǎn)發(fā)路由器。用于區(qū)分報頭的優(yōu)先級級別。 流標簽字段 (Flow Label)：長度為 20 位。是一個特定的數(shù)據(jù)包序列。用于標識這個數(shù)據(jù)包術(shù)語源節(jié)點和目標之間的信息。是 IPv6 新增的字段。 負載長度 (Payload Length )：長度為 16 位。它是指緊跟 IPV6 報頭的數(shù)據(jù)包的其他部分。相當于 IPv4 的頭長度減去固定長度。 下一跳包頭 (Next Header)：長度為 8 位。相當于 IPv4 的 protocol 字段或者表示擴展包頭類型。 跳數(shù)限制 （ Hop Limit） ：這一字段的設(shè)置是為了防止環(huán)路的產(chǎn)生。 IPv6 只改變 TTL，沒有校驗和，取消了校驗位。 信息源地址 （ Source Address） ：標明發(fā)送方的地址。長度為 128 位。 目的地址 （ Destination Address） ：標明接收方的地址。長度為 128 位。 IPv6 使用了固定和簡化的報頭格式，報頭中只保留了最重要的功能，而對于一些非關(guān)鍵性的功能則放在了擴展報頭中實現(xiàn)，使設(shè)計更加透明。使用層次化的網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)，提高了路由效率?？偟膩碚f， IPv6 的報文頭相對于 IPv4 更加簡潔，靈活，效率更高，易于擴展。 IPv6 地址 IPv6 地址的類型 IPv6 地址可分為三大類：單播地址，組播地址，任意播地址。 （ 1） 單播（ unicast）地址 IPv6 單播地址標識了一個接口，由于每個接口屬于一個 節(jié)點，因此每個節(jié)點的任何接口上的單播地址都可以標識這個節(jié)點。 發(fā)往單播地址的報文，由此地址標識的接口接收。每個接口上至少要有一個鏈路本地單播地址，另外還可分配任何類型（單播、泛播和多播）或范圍的 IPv6 地址。 所 有格式前綴不是多播格式前綴（ 11111111）的 IPv6 地址都是 IPv6 單播格式（泛播和 IPv6 單播格式相同）。 IPv6 單播地址和 IPv4 單播地址一樣可聚合。目前定義了多種 IPv6 單播地址格式，包括可聚合全球單播地址、 NSAP 地址、 IPX 層次地址、站點本地地址、鏈路本地地址和具有 IPv4 能力的主機地址（嵌入 IPv4 地址的IPv6 地址）。目前廣泛使用的是可聚合全球單播地址、站點本地地址和鏈路本地地址。 昌吉學(xué)院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 9 sub prefix Interface ID 圖 22 IPv6單播地址格式 IPv6 單 播地址由子網(wǎng)前綴和接口 ID 兩部分組成。子網(wǎng)前綴由 IANA、 ISP 和各組織分配。 接口標識符目前定義為 64比特，可以由本地鏈路標識生成或采用隨機算法生成以保證唯一性。 （ 2） 組播 （ multicast）地址 組 播地址也稱 多 播地址。 組 播地址也被指定到一群不同的接口，送到 組 播地址的數(shù)據(jù)包會被傳送到所有的地址。 組 播地址由皆為一的字節(jié)起始，亦即：它們的前置為 FF00::/8。其第二個字節(jié)的最后四個比特用以標明 范圍 。 如圖 8 4 4 112 11111111 標志 范圍 組標示符 圖 IPv6組播地 址格式 標志位 為 0000 表示是永久保留的組播地址，分配給各種技術(shù)使用 。 標志位為 0001 表示是用戶可使用的臨時組播地址 。 范圍段定義了組播地址的范圍，其定義如下： 0001 1 本地接口范圍 0010 2 本地鏈路范圍 0011 3 本地子網(wǎng)范圍 0100 4 本地管理范圍 0101 5 本地站點范圍 類似組播的私網(wǎng)地址 1000 8 組織機構(gòu)范圍 1110 E 全球范圍 類似組播的公網(wǎng)地址 下面是一些組播指定地址： FF02::1 all nodes 在本地鏈路范圍的所有節(jié)點，包括路由器，電腦，只要運行IPV6。相當于 Ipv4 中的 FF02::2 all routers 在本地鏈路范圍的所有路由器，相當于 Ipv4 中的 FF02::5 all OSPF routers n bits 128n bits Ipv6路由技術(shù) 分析及其與 Ipv4的互連探討 10 FF02::9 all rip routers 所有運行 RIP 的路由器，相當于 Ipv4 中的 FF02::A all rigrp routers 運行所有 eigrp 的路由器 FF05::2 在一個站點范圍內(nèi)的所有路由器 （ 3） 任意播地址 Anycast address 任意播是多個設(shè)備共享一個地址，它應(yīng)用在 onetonearest（一到近）模式。像組播地址一樣，任意播地址能夠識別多個接口，但他們之間有很大的不同：任播包只被傳送到一個距離本路由器最近的那個接口地址 。 單播地址用來分配任意播地址。對于那些沒有配置任意播的地址就是單播地址，但是當一個單播地址分配給不止一個 借口的時候，單播地址就成了任意播地址。例如，當手機通信和其他的移動設(shè)備離開本地，漫游到其他區(qū)域時，不必接入原始的接入點，只需要找到最近的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接入點即可。 IPv6 地址的格式 IPv6 地址包括 128 比特，由使用由冒號分隔的 16 比特的十六進制數(shù)表示。 16比特的十六進制數(shù)對大小寫不敏感。如： FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210。 另外，對于中間比特連續(xù)為 0的情況，還提供了簡易表示方法―――把連續(xù)出現(xiàn)的 0省略掉，用 ::代替（注意 ::只能出現(xiàn)一次，否則不能確 定到底有多少省略的0），如下所示： 1080:0:0:0:8:800:200C:417A 等價于 1080::8:800:200C:417A 和 IPv4 類似， IPv6 的子網(wǎng)前綴和鏈路關(guān)聯(lián)。多個子網(wǎng)前綴可分配給同一鏈路。IPv6 地址前綴表示如下： ipv6address/prefixlength。其中： ipv6address： 16 進制表示的 128 比特地址 prefixlength： 10 進制表示的地址前綴長度 尋址模型 IPv6 尋址模型與 IPv4 相類似。即每個單播地址可以表示一個 單獨的網(wǎng)絡(luò)接口。IP地址會被分配到接口，而不是節(jié)點。因為每個接口屬于節(jié)點，每個節(jié)點可以具備多個 IPv6 地址，任何一個地址都可以坐標表示該節(jié)點的標識符。但是一個單播地址只能與一個網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)聯(lián)，而每個網(wǎng)絡(luò)接口都至少必須擁有一個單播地址。 另一方面，具有大于鏈路范圍的單播地址，對這樣的接口是不需要的。也就是從非鄰居到非鄰居的接口，這并不是 IPv6 數(shù)據(jù)的源地址或目的地址。這種模式的尋昌吉學(xué)院 2021屆本科 畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 11 址模型有一種例外，即當多個接口同時被處理時，一個單播地址或者一個單播地址可以同時分配給多個接口。這種情況對于建立在接口上的負載共享會 起到較大的幫助。當前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況要求了每個網(wǎng)絡(luò)接口只分配一個全球唯一的單播地址，這限制了 IPv4 地址的擴展，一個提供通用服務(wù)的服務(wù)器在需求量較大的情況下可能發(fā)生崩潰。 地址分配 IPv4 地址分配初期采用基于類別的方式，有 3 類主要方式： A、 B 和 C 以及 2種特殊的網(wǎng)絡(luò)地址 D和 E。 IPv4 基于上述類別處理的管理方式限制了實際可使用的地址，例如一個擁有 300 個用戶的網(wǎng)絡(luò)期望采用一個 B 類地址，然而如果實際分配一個 B類地址則用戶擁有了 65536 個地址域，這遠遠超過用戶需要的地址空間，造成地址的大量浪 費。 IPv6 協(xié)議可根據(jù)用戶的需要進行層狀地址分配，這和 IPv4 采用塊狀地址分配是不同的，后者方式導(dǎo)致某些地址無法使用。在 IPv6 的分層地址分配方式中，高級網(wǎng)絡(luò)管理部門可為下級網(wǎng)絡(luò)管理部門劃分地址分配區(qū)域，下級網(wǎng)絡(luò)管理部門則可為更下層的管理部門進一步劃