5.4.10 IPv6

作者: 雷震甲 出处:清华大学出版社　 (  ) 砖  (  ) 好  评论 ( ) 条 　进入论坛

更新时间：2007-04-25 16:37
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阅读提示：《网络工程师教程》一书是全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试的指定用书。按照新的网络工程师考试大纲的规定，本书包含了数据通信基础知识、网络体系结构和网络协议、广域通信网、局域网和城域网、TCP/IP网络和互联网、网络操作系统、网络工程与组网技术、网络安全与网络管理技术，以及网络需求分析和网络性能评价等方面的内容。本书兼顾基础，突出实用，是参加本考试的必备教材，也可作为网络工程从业人员学习网络技术的教材或日常工作的参考用书。本文是IPv6。

5.4.10  IPv6
当前使用的IPv4协议有一些缺点，主要表现在：
• IP地址结构有严重缺陷。如果一个组织分配了A类地址，大部分地址空间被浪费了；如果一个组织分配了C类地址，地址空间又严重不足，而且D类和E类地址都无法利用。虽然出现了子网和超网这样的弥补措施，但是使得路由策略十分复杂。
• IPv4协议的设计没有考虑音频流和视频流的实时传输问题，不能提供资源预约机制，不能保证稳定的传输延迟。
• IPv4没有提供加密和认证机制，不能保证机密数据的安全传输。
为了克服这些缺点，出现了新的互联网协议第6版。IPv6的地址格式和地址长度都改变了，分组格式也变了。有关的协议ICMPv4被新的ICMPv6取代，其他协议（例如ARP、RARP和IGMP等）或者被删除，或者被包含在ICMPv6中。路由协议RIP和OSPF做了相应的调整，以适应IPv6的运行。IPv6已经被IETF确定为下一代互联网协议的标准（RFC 2640），并得到了产业界的支持，许多网络设备制造商推出了运行IPv6的网络产品，各个国家和地区都开通了IPv6实验网。中国教育和科研计算机网CERNET2成为我国下一代互联网示范工程的核心网络，目前是世界上规模最大的采用纯IPv6技术的主干网。
IPv6的新特点表现在以下几个方面。
• 扩展了寻址能力：IPv6的地址长度扩展到128位，可编址的结点数更多了。这种扩展被形容为地球表面每平方可以分配6×1023个地址。同时IPv6支持更多的寻址模式，还提供IP地址的自动配置功能，组播路由的可伸缩性被改善，新的寻址模式（anycast）可以把分组发送给地址组中的任意一个结点。
• 简化了分组头的格式：IPv4分组头中不常用的字段被丢弃，或者作为任选项处理，限制了IPv6分组头的带宽，提高了路由处理的效率。
• 改善了扩展能力：IP分组头的改变提供了更高的灵活性，可以根据需要添加任选项，或者根据将来的发展增加新的任选项。
• 提供了通信流标记功能：新增加的这个功能可以为分组加上一个流标记，用于识别属于发送方要求特殊处理的通信流，这样可以提供满足一定服务质量的实时传输服务。
• 增加了认证和加密机制：这种机制提供数据源认证、数据完整性认证和保密通信的基本要求。
1．IPv6地址
IPv6地址以十六进制数表示，每4个十六进制数为一组，128位划分为8组，组之间用冒号分隔，例如ADBF:0000:FEEA:0000:0000:00EA:00AC:DEED。
有两种方法来压缩地址表示的长度。第一种方法是省略前置的0，例如上面的地址可以表示为ADBF:0:FEEA:0:0:EA:AC:DEED。第二种方法是用双冒号代替多组0，但是双冒号只能出现一次，例如上面的地址可以表示为ADBF:0:FEEA::EA:AC:DEED。
IPv6地址的前缀用来表示地址类型，如表5-10所示。以80个0开始的地址保留给IPv4使用，IPv4地址居于最后的32位，中间还有16位用于区分如何采用隧道方式在IPv4网络中传递IPv6分组。
IPv6的地址类型如下。
• 单播地址（Unicast）：用于表示一个特定的接口，具有这种目标地址的分组被提交给由该地址标识的特定接口。
• 组播地址（Multicast）：用于表示属于不同结点的一组接口，具有这种目标地址的分组被提交给由该地址标识的所有接口。
• 任意播地址（Anycast）：用于表示属于不同结点的一组接口，具有这种目标地址的分组被提交给由该地址标识的任意一个接口，这样的接口可能是根据路由协议选择的最近的结点。
2．IPv6分组头
IPv6分组头的结构如图5-52所示。与IPv4相比，IPv6的头部大大简化了。在IPv4头中的IHL字段没有了，因为IPv6头的长度是固定的，所有可选项都归入扩展头中。协议字段也没有了，由“下一个头部”字段说明最后一个扩展头之后是什么（例如UDP或TCP）。所有与“分段”有关的字段都被取消了，因为IPv6假定路由器必须支持576字节的分组，如果主机发送了大于576字节的分组，路由器不能转发时不是将其分段，而是返回一个出错信息。还有，“校验和”字段也取消了，因为下一代互联网采用光纤通信技术，出现传输错误的可能性很小，不需要为此增加开销，使得IPv6可以提供更快、更有效的服务。

图5-52  IPv6分组头的结构

3．扩展头
IPv6用扩展头来提供更大的灵活性。IPv6的完全实现必须包含的所有扩展头参见表5-11。

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