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网络协议Ipv6的简要分析与应用第1页目录1.现状-----------------------------------------------------------------------22.IPv6协议的提出--------------------------------------------------------23.什么是IPv6协议------------------------------------------------------24.Ipv6协议的特点--------------------------------------------------------35.Ipv4网络转换为IPv6网络存在哪些困难-----------------------56.Ipv6发展现状------------------------------------------------------------57.我国对Ipv6的应用----------------------------------------------------6网络协议Ipv6的简要分析与应用第2页1.现状目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行。IPv4，是互联网协议（InternetProtocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。Ipv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路(PPP协议和SLIP协议)，卫星链路等等。局域网中最常用的是以太网（Ethernet)。据估计，Ipv4地址空间将在2005～2010年间将被分配完毕。2.IPv6协议的提出IETF于1992年开始开发IPv6协议，1995年12月在RFC1883中公布了建议标准（proposalstandard），1996年7月和1997年11月先后发布了版本2和2.1的草案标准（draftstandard），1998年12月发布了标准RFC2460。IPv6是为了解决现行Internet出现的问题而诞生的。现存的IPv4网络潜伏着两大危机：地址枯竭和路由表急剧膨胀。IPv6的出现将从根本上解决这些问题。IPv6继承了IPv4的优点，并根据IPv4多年来运行的经验进行了大幅度的修改和功能扩充，比IPv4处理性能更加强大、高效。与互联网发展过程中涌现的其它技术概念相比，IPv6可以说是引起争议最少的一个。人们已形成共识，认为IPv6取代IPv4是必然发展趋势，其主要原因归功于IPv6几乎无限的地址空间。目前使用最为广泛的网络协议Ipv4有32位地址长度，理论上能编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。IPv6将把地址长度扩展至128位，共计约3.4*10E38个地址，是IPv4地址空间的近1600亿倍。3.什么是IPv6协议IPv6协议是IP协议第6版本，是作为IPv4协议的后继者而设计的新版本的IP协议。IPv6相比IPv4主要有以下一些变化：网络协议Ipv6的简要分析与应用第3页扩展的寻址能力IPv6将IP地址长度从32位扩展到128位，支持更多级别的地址层次、更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置。通过在组播地址中增加一个“范围”域提高了多点传送路由的可扩展性。还定义了一种新的地址类型，称为“任意播地址”，用于发送包给一组节点中的任意一个。简化的报头格式一些IPv4报头字段被删除或变为了可选项，以减少包处理中例行处理的消耗并限制IPv6报头消耗的带宽。对扩展报头和选项支持的改进IP报头选项编码方式的改变可以提高转发效率，使得对选项长度的限制更宽松，且提供了将来引入新的选项的更大的灵活性。标识流的能力增加了一种新的能力，使得标识属于发送方要求特别处理（如非默认的服务质量获“实时”服务）的特定通信“流”的包成为可能。认证和加密能力IPv6中指定了支持认证、数据完整性和（可选的）数据机密性的扩展功能。4.Ipv6协议的特点IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的，同时它还在许多方面提出了改进，例如路由方面、自动配置方面。经过一个较长的IPv4和IPv6共存的时期，IPv6最终会完全取代IPv4在互连网上占据统治地位。对比IPv4，IPv6有如下的特点，这些特点也可以称作是IPv6的优点：简化的报头和灵活的扩展；层次化的地址结构；即插即用的连网方式；网络层的认证与加密；服务质量的满足；对移动通讯更好的支持。简化的报头和灵活的扩展IPv6对数据报头作了简化，以减少处理器开销并节省网络带宽。IPv6的报头由一个基本报头和多个扩展报头(ExtensionHeader)构成，基本报头具有固定的长度（40字节），放置所有路由器都需要处理的信息。由于Internet上的绝大部分包都只是被路由器简单的转发，因此固定的报头长度有助于加快路由速度。IPv4的报头有15个域，而IPv6的只有8个域，IPv4的报头长度是由IHL域来指定的，而IPv6网络协议Ipv6的简要分析与应用第4页的是固定40个字节。这就使得路由器在处理IPv6报头时显得更为轻松。层次化的地址结构IPv6将现有的IP地址长度扩大4倍，由当前IPv4的32位扩充到128位，以支持大规模数量的网络节点。IPv6定义了三种不同的地址类型。分别为单点传送地址(UnicastAddress)，多点传送地址（MulticastAddress）和任意点传送地址（AnycastAddress）。所有类型的IPv6地址都是属于接口（Interface）而不是节点（node）。一个IPv6单点传送地址被赋给某一个接口，而一个接口又只能属于某一个特定的节点，因此一个节点的任意一个接口的单点传送地址都可以用来标示该节点。即插即用的连网方式IPv6把自动将IP地址分配给用户的功能作为标准功能。只要机器一连接上网络便可自动设定地址。它有两个优点。一是最终用户用不着花精力进行地址设定，二是可以大大减轻网络管理者的负担。IPv6有两种自动设定功能。一种是和IPv4自动设定功能一样的名为“全状态自动设定”功能。另一种是“无状态自动设定”功能。网络层的认证与加密安全问题始终是与Internet相关的一个重要话题。为了加强Internet的安全性，从1995年开始，IETF着手研究制定了一套用于保护IP通信的IP安全（IPSec）协议。IPSec是IPv4的一个可选扩展协议，是IPv6的一个必须组成部分。做为IPv6的一个组成部分，IPSec是一个网络层协议。它只负责其下层的网络安全，并不负责其上层应用的安全，如Web、电子邮件和文件传输等。服务质量的满足基于IPv4的Internet在设计之初，只有一种简单的服务质量，即采用“尽最大努力”（Besteffort）传输，从原理上讲服务质量QoS是无保证的。随着IP网上多媒体业务增加，如IP电话、VoD、电视会议等实时应用，对传输延时和延时抖动均有严格的要求。IPv6数据包的格式包含一个8位的业务流类别（Class）和一个新的20位的流标签（FlowLabel）。一个流是以某种方式相关的一系列信息包，IP层必须以相关的方式对待它们。IPv6的中间节点接收到一个信息包时，通过验证他的流标签，就可以判断它属于哪个流，然后就可以知道信息包的QoS需求，进行快速的转发。网络协议Ipv6的简要分析与应用第5页对移动通讯更好的支持未来移动通信与互联网的结合将是网络发展的大趋势之一。移动互联网将成为我们日常生活的一部分，改变我们生活的方方面面。移动互联网不仅仅是移动接入互联网，它还提供一系列以移动性为核心的多种增值业务：查询本地化设计信息、远程控制工具、无限互动游戏、购物付款等。移动IPv6的设计汲取了移动IPv4的设计经验，并且利用了IPv6的许多新的特征，所以提供了比移动IPv4更多的、更好的特点。5.Ipv4网络转换为IPv6网络存在哪些困难从IPv4过渡到IPv6并不是一件容易的事情，因为从IPv4升级到IPv6涉及到很多技术问题和商业问题，甚至还有政治问题。最明显的当然是技术更换的策略，以及基础设施的升级和建设。IPv4的可靠性和普遍应用是IPv6发展中主要的减速因素。具体来说，现有网络向IPv6网络的转化存在下述几个方面的困难：(1)现有的IPv4网络运行十分稳定，设备制造商（包括芯片设计与生产商）、网络运营商、网络连接提供商等正从IPv4上获得稳定的收益，在目前他们还不想转到IPv6上，因为那意味着淘汰现有设施，构建新的通信网络，新的IPv6网络的成本需要相当长的时间才能收回。(2)网络管理员惧怕任何需要对大量基础设施进行升级的操作。浏览器、IP电话、网络游戏、Web商业应用等每一个使用IPv6网络的应用都必须进行修改。(3)人们在IPv4基础设施及应用开发上的投资十分巨大，由于IPv6与IPv4的不同，现有网络仅靠简单的软件升级是无法很好的支持通信服务性能的，要想提升IPv6网络性能，必须在芯片一级上按IPv6的特性进行设计才行。6.Ipv6发展现状由IP地址危机产生和发展起来的IPv6作为下一代互联网协议已经得到了各方的公认，未来互联网的发展离不开IPv6的支持和应用，甚至被认为是后起发展网络的国家追赶“发达”国家的一个良好机遇。正因为如此，目前各方面都在加紧对IPv6的研究和应用开发。但是，IPv6的发展主要得益于政府和厂商两方面的支持。6.1政府支持网络协议Ipv6的简要分析与应用第6页许多国家对Ipv6技术都已经引起足够的重视，并且都采取了一些切实可行的措施，尤其是一些欧洲国家。作为胡联网络的发源地，美国也在积极地进行Ipv6的研究和建设。中国对于IPv6技术的态度是“积极跟踪、把握机遇、稳妥推进”，并且在部分地区实行了网上实验，中国政府密切关注着IPv6的发展，目前中国高校和科研机构已经与国外一些运营商合作，对IPv6进行研究实验。并且在日前有消息说，国家发改委划拨的4亿元资金和各大运营商配套的10亿元资金已经基本到位，中国发展IPv6的时间表也将在月内出笼。但是该协议在中国的大规模应用还要有一段时间。6.2厂商支持IPv6作为下一代互联网协议已经引起了各地区、各运营商的足够重视，因为所有的人都已经认识到这样一种前景：谁能够率先在IPv6方面有所作为，谁就能够在未来的竞争中占住有利位置。在众多的设备提供商和运营商的努力下，IPv6协议已经从实验室走向了应用阶段。已有50多个国家和地区加入有关IPv6的研究。法、日、美等国的研究机构，IBM、Sun、日立等公司，分别研制开发了不同平台上的IPv6系统软件和应用软件；美国思科、加拿大北电网络、Nokia等路由器厂商已经开发出了面向IPv6网络的路由器产品。操作系统方面，基于开放源码的Linux对IPv6提供了比较强的支持，Sun、IBM、康柏、惠普和微软的最新操作系统都提供了IPv6支持。因此，从整体上来讲，Ipv6的技术已经成熟，标准也基本完善，一些网络基础设施和核心设备都已陆续开始支持其使用，但是在具体实施的问题上，由于经济利益上的关系，在目前还没有普遍推广，而是处于与Ipv4相互并存和过度的阶段。7.我国对Ipv6的应用在2004中国国际教育科技博览会暨中国教育信息化论坛开幕仪式上，我国第一个Ipv6主干网CERNET2试验网正式开通并提供服务，成为中国第一个全国性下一代互联网主干网，再次吹起了中国互联网发展的号角。CERNET2是中国下一代互联网示范工程核心网的重要组成部分，建成以后，将是世界上规模最大的纯Ipv6国家主干网。CERNET2主干网连接分布在我国20个主要城市的CERNET2核心节点，传输速率为2.5~10Gbps，将实现全国200余所著名高校的高速接入，同时为全国其他科研院所和研发机构就近接入提供条件。网络协议Ipv6的简要分析