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课程论文IPV6与IPV4的比较优势分析及其发展状况介绍摘要：随着互联网的迅速发展、互联网用户的持续增加以及人们对互联网应用要求的日益提高,作为目前互联网通信的主流技术IPV4（InternetProtocolVersion4）在现实中正面临越来越多的瓶颈问题,尽管目前IPV4网络仍占有主导地位,但它所凸显的一些局限性已得到到人们的普遍关注。IPV6（InternetProtocolVersion6）作为IPV4的升级，提供了充裕的地址空间,地址分配更加合理.弥补了IPv4地址空间不足的缺陷。本文将探讨作为新一代互联网技术核心的IPV6技术的优势和发展状况以及IPV4的不足与缺陷。关键词：互联网、IPV6、IPV40引言不可否认，互联网的飞速发展给我们的工作、学习、生活带来了前所未有的便利。但随着越来越多的主机加入互联网，第二代互联网也暴露出了严重的弱点。一方面，两代互联网使用的都是IPv4协议，IPv4定义的网络地址为32位，理论上可以具有多于40亿的IP地址。但由于采用分级地址格式，IP地址由网络地址和主机地址两部分构成，这虽使数据选路变得更加简单，但也缩小了可用地址的范围。再加上现有IP地址分配方法的不合理，导致IP地址资源的极大浪费，分配速度也比预期要快得多，IP地址面临分配枯竭的尴尬境地。所以现行的IPv4地址空间已无法满足Internet的高速发展的需要。另一方面，当今世界是一个信息、知识爆炸的时代，每天都有大量的信息亟待数字化；也有大量的数字化信息需要存储起来以用于进行后续的整理和分析；更有海量的数字化信息需要定向或不定向高速度的流动，而拥有强大的计算处理能力的巨型机数目有限，且一般的研究机构和个人很难被准许使用。为解决现在互联网IPv4地址短缺的问题，基于下一代互联网研发的IPv6协议正在进入实质发展阶段，即从IPv4的32位地址扩展到了IPv6的128位地址，理论上可以有2128-1个地址，这就使IP地址变得近乎无限丰富，充分解决了地址匮乏的问题。IPv6极大的地址空间使层次性的地址规划成为可能，这样既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，缩减IPv6路由表大小，降低网络地址规划的难度。IPv6还具有更高的安全性，在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大地增强了网络的安全性。鉴于目前互联网所遇到的问题和IPV6技术的不断成熟，并将在不远的将来全面投入运营，以下将分析目前互联网所遇到的问题，IPV6的实现优势，并介绍IPV6的美好前景及其发展状况。1IPV4面临的问题(1)IPv4提供的安全性不够.为了尽量避免地址不足造成的影响,采用了网络地址转换技术,该技术破坏了端对端的直接通信,从而造成一些必须将地址信息嵌在IP数据报中的高层通信的失败.(1)地址资源面临枯竭的现实困境.由于IPV4使用的是32bit的IP地址,这从一开始就隐含着地址数将被用尽的风险,再加上由于受IP地址中含有网络地址和主机地址两层且按a,b,c分为3类的影响,本身又造成了大量的地址浪费,必将进一步加剧地址枯竭的步伐.全球互联网IP地址IANA可分配IPv4地址已经分配殆尽.再加上一些新业务的拓展,如3G推动下的移动互联网发展,均会对IP地址产生巨大需求,因此,尽快、尽多部署IPv6的现实需要已迫在眉睫.(2)路由表数量凸显越来越大的变化态势,路由选择效率不高。IPv4的地址由网络和主机地址两部分构成,并没有对网络进行分级,采用与网络拓扑结构无关的形式来分配地址,随着网络数目的不断增加而导致路由数目迅速增加。庞大的路由表增加了路由查找和存储的开销,成为目前影响提高互联网效率的一个瓶颈。(3)针对一些新业务对服务质量(QoS)的要求而无能为力.随着VoIP(VoiceoverInternetProtocol)互联网语音协议,VOD(VideoOnDemand)视频点播,3G等新业务的出现,对QoS的要求越来越强烈,由于IPv4是一个无连接协议,遵循尽力而为的原则,因此缺乏对Qos的支持,无法满足新业务对QoS的要求。2IPV6优势分析(1)提供充裕的地址空间,地址分配更加合理.为了弥补IPv4地址空间不足的缺陷,IPv6扩大了地址空间,将原来的32位地址空间增大到128位地址空间,大概地球每平方米上将可以大约部署1000个IPv6地址,这种数量的优势使得IPv6从根本上弥补了IPv4地址不足的问题.由于有充足的地址资源可以分配,因此在地址格式设计、地址分配等方面考虑的较为全面和合理,IPv6地址可以分为单点通信地址、任意点通信地址和组播地址等3类.它取消了Ipv4地址类的概念,64位作为网络号,64位作为主机号,网络号根据需要进一步划分,方便聚类和路由,预留了一定地址数以应付未能预见的问题.(2)主机自动配置IP地址,具有即插即用和移动支持功能.自动配置是IPv6的重要改进之一,它主要采用无状态自动配置,不再需要手动干预就能改变网络中所有主机的IP地址,从而实现即插即用.另外,IPv6还对代理网络和安全策略做了大量改进,邻居发现等新技术也给移动IPv6强有力的支持.(3)灵活的报头格式.IPv6在报头方面没有局限于对IPv4报头的修补,而是对其进行了改进,具体体现在两个方面.第一是简化报头,每一个IPv6数据报以一个40字节的基本报头开始;其二是扩展报头,IPv6的扩展报头模式借鉴了IPv4任选项,将报头中不是每个节点都用到的字段改作可选项处理,附加在基本报头后构成扩展报头.IPv6报头较IPv4报头的优点在于简化的报头格式,从而提高网络的吞吐量.3中国IPV6发展概况2008年12月3日，国家发改委和中国工程院等6部门在北京共同宣布，历经五年发展，我国自主研发的下一代互联网研究取得重大突破，中国已建成全球最大的下一代互联网示范网络，推动并形成了中国的下一代互联网产业群。目前，中国以IPv6路由器为代表的关键技术及设备产业化初成规模，CNGI最大的核心网CERNET2在“建设纯IPv6大型互联网核心网”、“基于真实IPv6源地址的网络寻址体系结构”和“IPv4overIPv6网状体系结构过渡技术”等方面均属国际首创，目前已向国际互联网标准化组织IETF提交标准草案9项，其中RFC4925和RFC5210已获批准，从而使中国首次进入国际互联网核心标准制定、在国际互联网主流技术上有了发言权，这些均为中国参与全球下一代互联网产业竞争奠定了坚实基础。中国下一代互联网示范工程（CNGI）现已建成中国教育与科研计算机网(CERNET2)、中国电信、中国网通/中科院、中国移动、中国联通、中国铁通等六大核心网，北京和上海两个国际交换中心网络。CNGI全网建成22个城市59个节点，覆盖30多个城市、200多万用户。传输速度达到了每秒2.5G到10G，是目前普通家庭用户上网速度的100多倍以上。CERNET2开创性地提出“基于真实源地址的网络寻址体系结构”，为消除目前广泛使用的IPv4互联网存在黑客攻击、垃圾邮件等大量安全隐患提供了保证。同时，科研人员在国际上首次提出了一种新的过渡技术方案，解决了现有互联网向下一代互联网过渡的兼容性、可管理、可扩展、可靠性和自动配置等技术难题。预计2012年前可进入大规模商用阶段。4世界IPV6发展状况IPv6正在全球受到越来越多的重视。在亚洲，由于缺少地址等原因，对待IPv6的态度比欧美积极，其中最积极的是日本，日本政府为了普及和推进IPV6的发展，在两个方面采取了相关措施。第一，由国家和企业投资和建设相关实验网，通过实验网解决网络运用上的难阻，并希望本国企业掌握的经验和技术能进入国际标准当中，进而输出到各国。第二，对IPV6路由器生产厂家实行一系列如税收优惠，低利息，无利息贷款等优惠政策来激励企业投入到IPV6的研发中去。日本政府和众多日本企业决心在新世纪把宝押在3G和IPv6上，以3G和IPv6为契机，下大力气急起直追，使日本成为全球最先进的IT国家之一。日本政府把IPv6技术的确立、普及与国际贡献作为政府的基本政策，将现有网络推进过渡到IPv6网络作为“超高速网络建设和竞争政策”的具体目标。运营商采用新技术进行商用模式的开发。这些措施的实施大大促进了日本IPV6产业的发展，日本企业的IPV6应用已经走在世界的前列，与之相对应的是2002年成立了支持IPV6网络家电和服务联盟，在日本，IPV6已经得到了广泛应用。韩国也比较重视IPv6，在战略、政策、立法、项目资助、国际合作等方面都有相应措施。韩国制定了IPv6的演进进程，共分四个阶段：第一阶段（2001年以前）建立IPv6试验网，开展验证、运行和宣传工作；第二阶段（2002年～2005年）建立IPv6岛，与现有IPv4大网互通，在IMT2000上提供IPv6服务；第三阶段（2006年～2010年）建立IPv6大网，原IPv4大网退化为IPv4岛，与IPv6大网互通，提供有线和无线的IPv6商用服务；第四阶段（2011年以后）演变成一个单一的IPv6网。欧洲在互联网方面落后于美国，但在移动通信方面却领先于美国，所以欧洲发展IPv6的基本战略是“先移动，后固定”，希望在IPv6方面掌握先机，通过3G标准的部署来实现在未来互联网领域与美国并驾齐驱的目标。欧盟认为：IPv6是发展3G移动通信的必要工具，如果想大规模发展3G，就不得不升级到IPv6。制定3G标准的3GPP组织已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网，使IPv6成为3G必须遵循的标准。欧盟在所有新的家电装置中引入IPv6连接，将基于互联网的系统集成到运输工具（汽车、航行器、火车、轮船和货运）及相关的移动商务基础设施中，实现人与人之间、物与物（从电话到汽车）之间的通信。欧洲目前已经建立了Euro6IX和6NET等IPv6试验网络进行有关推广、部署IPv6的准备工作，欧洲各大厂商也都加快了IPv6开发和产品化进程。美国是互联网的发源地，IP地址资源和商业应用占据了先天的优势，因此目前既没有地址短缺的忧虑，也不愿意改动花费亿万美金构建的IPv4商业网络体系，所以美国主要以IPv6研究、协调中心的面目出现。美国比较典型的IPv6网络有6Bone、6REN、Esnet和Intenet2（Ablene）等。其中6Bone创建于1996年8月，是世界上成立最早，也是迄今规模最大的全球范围的IPv6示范网。到2002年，6Bone的规模已经扩展到包括中国在内的57个国家和地区，连接了近千个结点，成为IPv6研究者、开发者和实践者的主要平台。6REN创建于1998年12月，主要目前是建立全球性的IPv6研究与教育网，提供高质量的IPv6分组传输服务，增加运营IPv6网络的经验，促进IPv6网络的部署以及测试早期的IPv6应用。Intenet2（Ablene）于1998年4月启动，1999年底完成2.5G的主干网建设，2003年网络完成升级，主干网传输速度达到10G，桌面连接速度为100M，并提供对IPv6的支持。Abilene已经成为美国最先进的IP主干网络，提供先进的网络服务，支持丰富的网络应用，包括虚拟实验室、数字图书馆、远程教育与远程沉浸应用等，为超过220家的大学、企业和研究机构提供网络服务。5结语尽管IPV6全面取代IPV4的路还很长,但随着IPV6技术的成熟，它的全面应用将是必然的趋势,IP网络最终将会演变为一个以IPV6协议为核心的基于业务的综合信息传送平台。参考文献：1.谢希仁.计算机网络教程(第2版).北京.人民邮电出版社，2006.5.2.穆晓霞,陈留院,牛振齐.IPv4到IPv6的迁移技术研究.河南师范大学学报(自然科学版)2010.38(6).3.凯歌.全球IPV6发展状况.通信世界.2003(5).4.韩秀娟，谢显中.下一代网络NGN及其研究进展.通信技术.2007.12(40).5.陶涛.我国IPv6网络市场发展综述.广播电视信息.2005.46.李永光.刍议IPV6技术发展综述与展望.大庆市大民医院信息中心,黑龙江大庆163316.7.杨晓东.互联网