【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以由高層協(xié)議完成。 ? 源地址。長(zhǎng)度為 128 位，指出了 IPv6 包的發(fā)送方地址。 ? 目的地址。長(zhǎng)度為 128 位，指出了 IPv6 包的接收方地址。這個(gè)地址可以是一個(gè)單播、組播或任意點(diǎn)播地址。如果使用了選路擴(kuò)展頭 (其 定義了一個(gè)包必須經(jīng)過(guò)的特殊路由 )，其目的地址可以是其中某一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的地址而不必是最終地址。 表 21 IPv6 的頭結(jié)構(gòu) 版本 業(yè)務(wù)流類別 流標(biāo)簽 凈荷長(zhǎng)度 下一個(gè)頭 跳極限 源 IP 地址 目的 IP 地址 數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分 凈荷 流標(biāo)簽 IPv4 通常被描述為無(wú)連接協(xié)議。就像任何一個(gè)包交換網(wǎng)絡(luò)一樣， IPv4 設(shè)計(jì)為讓每個(gè)包找到自己的路徑以到達(dá)其目的地。每個(gè)包都分別處理，而結(jié)果是兩個(gè)從相同數(shù)據(jù)源發(fā)往相同目的地的包可以采用完全不同的路由來(lái)穿越整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這對(duì)于適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)突發(fā)事件來(lái)說(shuō)是個(gè)好辦法，因?yàn)橥话l(fā)事件意味著任何一條路由都可能在任何時(shí)間出現(xiàn)故障，但只要兩主機(jī)間存在某些路由則可以 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。 但是，這種方法的效率可能不太高，尤其是當(dāng)包并不是孤立的，且實(shí)際上是兩個(gè)通信系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)流的一部分時(shí)。進(jìn)一步考慮一個(gè)包流從一臺(tái)主機(jī)發(fā)往另一主機(jī)時(shí) 在它所經(jīng)過(guò)的路徑上將發(fā)生的事情：每個(gè)中間路由器對(duì)每個(gè)包的處理將導(dǎo)致在鏈路上輕微地增加延時(shí)。對(duì)于類似文件傳輸或終端仿真之類的大部分傳統(tǒng) Inter 應(yīng)用，延時(shí)只會(huì)帶來(lái)一點(diǎn)不方便而已，但對(duì)于一些提供互操作的音頻和視頻應(yīng)用而言，即使只是增加一點(diǎn)點(diǎn)延時(shí)也會(huì)顯著降低服務(wù)質(zhì)量。 對(duì)每個(gè) IPv4 包均進(jìn)行單獨(dú)處理帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題在于難以把特定的業(yè)務(wù)流指定到較低代價(jià)的鏈路上。例如，電子郵件的傳輸優(yōu)先級(jí)不高，并且不是實(shí)時(shí)應(yīng)用，但 IPv4 網(wǎng)絡(luò)管理員卻沒(méi)有簡(jiǎn)單的辦法來(lái)標(biāo)識(shí)這些包，把它們傳輸?shù)捷^低開銷的 Inter鏈路， 并為實(shí)時(shí)應(yīng)用保留較高開銷的鏈路。 IPv6 中定義的流的概念將有助于解決類似問(wèn)題。 IPv6 頭字段中的流標(biāo)簽把單個(gè)包作為一系列源地址和目的地址相同的包流的一部分。同一個(gè)流中的所有包具有相同的流標(biāo)簽。 業(yè)務(wù)流類別 最早有關(guān) IPv6 的 RFC1883 中定義了 4 位優(yōu)先級(jí)字段，這意味著每個(gè)包可能具備 16 個(gè)優(yōu)先級(jí)中的一個(gè)。但是，經(jīng)過(guò)多次討論后這個(gè)字段的名字改為“類別”，且長(zhǎng)度也擴(kuò)大到了 1 字節(jié)。在最新的關(guān)于 RFC1883 的 Inter 修訂草案中，名字又被改為“業(yè)務(wù)流類別”。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 IPv6 類別字段的數(shù)值及如何正確使用還 有待定 義。使用IPv4 服務(wù)類型字段和使用 IPv6 類別的實(shí)驗(yàn)最終必將為此帶來(lái)有用的結(jié)果。使用業(yè)務(wù)流類別的目的在于允許發(fā)送業(yè)務(wù)流的源節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流的路由器在包上加上標(biāo)記，并進(jìn)行除默認(rèn)處理方法之外的不同處理。一般來(lái)說(shuō)，在所選擇的鏈路上，可以根據(jù)開銷、帶寬、延時(shí)或其他特性而對(duì)包進(jìn)行特殊的處理。 雖然在 IPv6 的實(shí)現(xiàn)中很可能需要并建議高層協(xié)議為它們的數(shù)據(jù)指定一個(gè)特定的業(yè)務(wù)流等級(jí)，但這些實(shí)現(xiàn)中可能也允許中間路由器根據(jù)實(shí)際情況修改這個(gè)值。 分段 IPv6 的分段只能由源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，這樣就簡(jiǎn)化了包頭并減少了 用于選路的開銷。逐跳分段被認(rèn)為是一種有害的方法。首先，它在端到端的分段中將產(chǎn)生更多的分段。此外在傳輸中，一個(gè)分段的丟失將導(dǎo)致所有分段重傳。 IPv6 的確可以通過(guò)其擴(kuò)展頭來(lái)支持分段，但是如下所述，了解 IPv4 分段如何工作將有助于了解 IPv6 中為什么要進(jìn)行改變。 在此不過(guò)多介紹。 擴(kuò)展頭 IPv4 選項(xiàng)的問(wèn)題在于改變了 IP 頭的大小，因此更像一個(gè)“特例”，即需要特別的處理。路由器必須優(yōu)化其性能，這意味著將為最普遍的包進(jìn)行最佳性能的優(yōu)化。這使得 IPv4 選項(xiàng)引發(fā)一個(gè)路由器把包含該選項(xiàng)的包擱置一邊，等到有時(shí)間的時(shí)候 再進(jìn)行處 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 理。 IPv6 中實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展頭可以消滅或至少大量減少選項(xiàng)帶來(lái)的對(duì)性能的沖擊。通過(guò)把選項(xiàng)從 IP 頭中搬到凈荷中，路由器可以像轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)選項(xiàng)包一樣來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)包含選項(xiàng)的包。除了規(guī)定必須由每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)路由器進(jìn)行處理的逐跳選項(xiàng)之外， IPv6 包中的選項(xiàng)對(duì)于中間路由器而言是不可見(jiàn)的。 IPv6 定義了如下選項(xiàng)擴(kuò)展： ? 逐跳選項(xiàng)頭： 此擴(kuò)展頭必須緊隨在 IPv6 頭之后。它包含包所經(jīng)路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須檢查的選項(xiàng)數(shù)據(jù)。由于它需要每個(gè)中間路由器進(jìn)行處理，逐跳選項(xiàng)只有在絕對(duì)必要的時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)。到目前為止，已經(jīng)定義了兩個(gè)選項(xiàng)：巨型凈荷選項(xiàng)和路 由器提示選項(xiàng)。巨型凈荷選項(xiàng)指明包的凈荷長(zhǎng)度超過(guò) IPv6 的 16 位凈荷長(zhǎng)度字段。只要包的凈荷超過(guò) 65535 字節(jié)(其中包括逐跳選項(xiàng)頭 )，就必須包含該選項(xiàng)。如果節(jié)點(diǎn)不能轉(zhuǎn)發(fā)該包，則必須回送一個(gè) ICMPv6 出錯(cuò)報(bào)文。路由器提示選項(xiàng)用來(lái)通知路由器， IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)中的信息希望能夠得到中間路由器的查看和處理，即使這個(gè)包是發(fā)給其他某個(gè)節(jié)點(diǎn)的 (例如，包含帶寬預(yù)留協(xié)議信息的控制數(shù)據(jù)報(bào) )。 ? 選路頭： 此擴(kuò)展頭指明包在到達(dá)目的地途中將經(jīng)過(guò)哪些節(jié)點(diǎn)。它包含包沿途經(jīng)過(guò)的各節(jié)點(diǎn)的地址列表。 IPv6 頭的最初目的地址是路由頭的一系列地址中的 第一個(gè)地址，而不是包的最終目的地址。此地址對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)接收到該包之后，對(duì) IPv6頭和選路頭進(jìn)行處理，并把包發(fā)送到選路頭列表中的第二個(gè)地址。如此繼續(xù)，直到包到達(dá)其最終目的地。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 ? 分段頭： 此擴(kuò)展頭包含一個(gè)分段偏移值、一個(gè)“更多段”標(biāo)志和一個(gè)標(biāo)識(shí)符字段。用于源節(jié)點(diǎn)對(duì)長(zhǎng)度超出源端和目的端路徑 MTU 的包進(jìn)行分段。 ? 目的地選項(xiàng)頭： 此擴(kuò)展頭代替了 IPv4 選項(xiàng)字段。目前，唯一定義的目的地選項(xiàng)是在需要時(shí)把選項(xiàng)填充為 64 位的整數(shù)倍。此擴(kuò)展頭可以用來(lái)攜帶由目的地節(jié)點(diǎn)檢查的信息。 ? 身份驗(yàn)證頭 (AH )： 此擴(kuò)展頭提供了一種機(jī)制，對(duì) IPv6 頭、擴(kuò)展頭和凈荷的某些部分進(jìn)行加密的校驗(yàn)和的計(jì)算。 ? 封裝安全性凈荷 (ESP )頭。這是最后一個(gè)擴(kuò)展頭，不進(jìn)行加密。它指明剩余的凈荷已經(jīng)加密，并為已獲得授權(quán)的目的節(jié)點(diǎn)提供足夠的解密信息。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 3 IPv6 的優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)狀 IPv6 相對(duì)于 IPv4 的優(yōu)勢(shì) 隨著基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò) IPv4 業(yè)務(wù)在各個(gè)領(lǐng)域的大量開展，大大加速了 IPv4 網(wǎng)絡(luò)地址的耗盡，盡管之前我們也運(yùn)用了一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，但終究不是長(zhǎng)遠(yuǎn)之計(jì)，僅僅是推遲了 IPv4 地址末日的到來(lái)；再者人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的要求日益提高，而現(xiàn)行的 IPv4 在網(wǎng)絡(luò)層沒(méi)有進(jìn)行安全考慮，使網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患，介于此我們必須使用一種新的編制技術(shù)來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展， IPv6 應(yīng)用而生，相比與 IPv4 其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在： （ 1）報(bào)文格式的改變，地址長(zhǎng)度由原來(lái)的 32 位增加為 128 位，地址空間增加到 2^128=*10^38 個(gè)，毫不夸張地說(shuō)即使是全球每一粒沙子都分一個(gè)地址都有富裕，很好地解決了地址空間缺乏的危機(jī)。 （ 2） IPv6 地址配置不僅支持手動(dòng)地址配置更主要的是支持自動(dòng)地址配置，體現(xiàn)了支持節(jié)點(diǎn)的即插即用功能，減少網(wǎng)絡(luò)管理的困難和復(fù)雜性。對(duì)于 IPv4 的一些動(dòng)態(tài)配置協(xié)議都是狀態(tài)自動(dòng)配置協(xié)議即服務(wù)器必須保持每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并管理這些保存的信息，而 IPv6 是支持無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置，無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置規(guī)程相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。首先，如果使用 IEEE EUI64 鏈路層地址，用戶就可以確信自己的主機(jī) I D 是唯一的。因此，節(jié)點(diǎn)要完成的工作是確定自己的鏈路層地址并計(jì)算出 E U I 6 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 4 地址，然后確定自己的 IPv6 網(wǎng)絡(luò)地址。 （ 3）提供了對(duì)移動(dòng)性的更好支持。對(duì)于 IPv4 在處理移動(dòng)性時(shí)主要是通過(guò)外地代理來(lái)解決，多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)轉(zhuǎn)交地址，這樣做主要還是出于考慮 IPv4 地址空間的局限性，在引入 IPv6 之后巨大的地址空間使得地址的自動(dòng)配置變得非常簡(jiǎn)單，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以很簡(jiǎn)單地快速的得到一個(gè)轉(zhuǎn)交地址，這樣使得 IPv6 不再需要外地代理，同樣也不需要外地代理轉(zhuǎn)交地址了，也就是說(shuō)，移動(dòng) IPv6 中唯一的一種轉(zhuǎn)交地址是配置轉(zhuǎn)交地址。 （ 4）提供了對(duì) Inter 協(xié)議安全性的更好支持，在使用 IPv6網(wǎng)絡(luò)中用戶可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對(duì) IP 報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，極大的增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。 IPv6 的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 IPv6 是下一代網(wǎng)絡(luò)的要害技術(shù)， IETF 從 1994 年開始這首研究開發(fā)下一代的 IP 協(xié)議即 IPv6， 1995 年 IPv6 的核心協(xié)議草案形成， 1998 年 IPv6 核心協(xié)議相對(duì)成熟，之后的幾年間業(yè)界對(duì) IPv6 的探討與爭(zhēng)論一直不斷 [5]。 最近，全球的一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì) IPv6 的開發(fā)和應(yīng)用取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，一些國(guó)家和地區(qū)推出了很有特色的應(yīng)用，一些運(yùn)營(yíng)商推出了商用業(yè)務(wù)和應(yīng)用，為我們勾勒出了 IPv6 的未來(lái)發(fā)展前景。例如：日本的電信運(yùn)營(yíng)商推出了商用 IPv6 業(yè)務(wù)、韓國(guó)的 IPv6 推廣主要是沿著與寬帶業(yè)務(wù)相結(jié)合的發(fā)展方向、 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 美國(guó)首先將 IPv6 應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、歐洲的 IPv6 應(yīng)用將在移動(dòng)領(lǐng)域有所突破，而我國(guó)的 CNGI 項(xiàng)目是政府引導(dǎo)的 IPv6 發(fā)展計(jì)劃 [6]。 日本被認(rèn)為是最先進(jìn)的 IPv6 試驗(yàn)場(chǎng)。早在 1999 年，日本的一些運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商就已經(jīng)開始啟動(dòng) IPv6 的試驗(yàn)業(yè)務(wù)和服務(wù)，如 NTT， IIJ 等運(yùn)營(yíng)商后開始提供實(shí)驗(yàn)性服務(wù)。到目前為止，日本已經(jīng)有十個(gè)以上的 IPv6 商用業(yè)務(wù)和實(shí)驗(yàn)服務(wù)提供商，其中 NTT 公司的 IPv6 全球發(fā)展策略尤其引人注目。 很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)， IPv6 在美國(guó)的發(fā)展都處于休眠狀態(tài)，而 20xx 年 6 月美國(guó)國(guó)防部公布將不再購(gòu)買不支持 IPv6 的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的消息令業(yè)界為之一振。 20xx 年 6 月 9 日，美國(guó)國(guó)防部發(fā) 表了一份備忘錄，決定采用新的政策在整個(gè)部門中部署IPv6。從 20xx 年 10 月起，其 300 億美元的 IT 預(yù)算將只能用來(lái)購(gòu)買支持 IPv6 的技術(shù) [4]。 歐洲的移動(dòng)通信事業(yè)相當(dāng)發(fā)達(dá)，但在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方面去落后于美國(guó)，因此歐洲在 IPv6 的發(fā)展上采取了“先移動(dòng)，后固定”的基本戰(zhàn)略，并在第三代移動(dòng)通信網(wǎng)中率先引入了 IPv6，已實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域與美國(guó)并駕齊驅(qū)的目標(biāo) [6]。 而中國(guó)對(duì)于 IPv6 技術(shù)的態(tài)度是 “ 積極跟蹤、把握機(jī)遇、穩(wěn)妥推進(jìn) ” ，并且在部分地區(qū)實(shí)行了網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)。中國(guó)政府密切關(guān)注著 IPv6 的發(fā)展，目前中國(guó)高校和科研機(jī)構(gòu)已 經(jīng)與國(guó)外一些運(yùn)營(yíng)商合作，對(duì) IPv6 進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)。如清華大學(xué)、北京大 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 學(xué)、北京理工大學(xué)等高校已經(jīng)部署了 IPv6 的專網(wǎng)，為進(jìn)一步IPv6 的研究提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，由此可看出國(guó)家對(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)的重視。上一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)可以說(shuō)是幾乎全部被國(guó)外掌握，總是人家制定規(guī)矩讓我們來(lái)遵守，這樣很是被動(dòng)，為了改變這一現(xiàn)狀我們國(guó)家一定會(huì)抓住 IPv6 發(fā)展的這一機(jī)會(huì)，加緊研發(fā)掌握一定的核心技術(shù)，從而在下一代 IPv6 規(guī)約的制定中分的一杯羹 [8]。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 4 IPv4 到 IPv6 的過(guò)渡技術(shù) 由于 Inter 的規(guī)模以 及目前 網(wǎng)絡(luò)中數(shù) 量龐大的 IPv4用 戶和設(shè)備 ， IPv4 到 IPv6 的過(guò) 渡不可能 一次性實(shí) 現(xiàn)。而且，目 前許多企 業(yè)和用戶 的日常 工作越來(lái) 越依賴于 Inter，它們 無(wú)法容忍 在協(xié)議過(guò) 渡過(guò)程 中出現(xiàn)的 問(wèn)題 。所以 IPv4 到 IPv6 的過(guò)渡 必須是一 個(gè)循序漸 進(jìn)的過(guò) 程，在體驗(yàn) IPv6 帶來(lái)的好