新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議—IPv6

徐乙富 張俸川 石少儉

摘 要：隨著時代的發(fā)展，IPv4地址趨于飽和，最大的問題在于網(wǎng)絡地址資源有限，限制了互聯(lián)網(wǎng)在全球的進一步發(fā)展，IPV6應運而生。其地址數(shù)號稱可以為全世界的每一粒沙子編址，這樣地址枯竭的問題也就不復存在了。

關鍵詞：IPv4;網(wǎng)絡地址;IPV6

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.147

IPv6，全稱Internet Protocol Version 6。IPv6的應用對我國發(fā)展有著舉足輕重的地位，不僅解決了國內(nèi)地址短缺的問題，且對于高?？蒲羞M步有積極的作用。目前我國已在部分高校實現(xiàn)了IPv6的覆蓋，但是絕大多數(shù)使用的是雙棧技術(shù)，即IPv4連接IPv4網(wǎng)絡，IPv6連接IPv6網(wǎng)絡。由于我國IPv6網(wǎng)絡還處于試點狀態(tài)，所以對于IPv6的研究少不了國外技術(shù)的支持，我國沒有將IPv6地址被長城防火墻所阻塞，高校老師或?qū)W生可以通過google查閱國外科研文獻和技術(shù)。有助于高校進一步研究部署IPv6。IPv6針對IPv4的網(wǎng)絡層的缺陷做了很大程度的調(diào)整，但對數(shù)據(jù)鏈路層只做了很少的修改。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷提升，單純的部署IPv6已經(jīng)不是問題，甚至比IPv4還要容易。但是為什么中國還不能實現(xiàn)IPv6的大范圍覆蓋呢，我認為原因有以下幾點。

1 從IPv4到IPv6的過渡問題

和IPv4的眾多用戶相比，IPv6只是滄海一粟，按照RobertMetcalfe準則：一個網(wǎng)絡的價值與它的節(jié)點數(shù)目的平方成正比。如果一個網(wǎng)絡的服務還不夠完善，就不如一個成熟的、建設好了的網(wǎng)絡有吸引力。想要在一個節(jié)點部署IPv6，那么與該節(jié)點相關的其他結(jié)點必定要實現(xiàn)Ipv6的全面部署，這對擁有少量IPv6用戶的中國來說還不夠現(xiàn)實。缺少殺手級應用是IPv6不能普及開的重要原因。因此，從IPv4向IPv6的過度方式只能采用逐步的與漸進的，于此同時，新安裝的IPv6系統(tǒng)能需要擁有能夠向后兼容的能力，因此，IPv6系統(tǒng)需要擁有分組轉(zhuǎn)發(fā)IPv4分組的能力，并且能夠為IPv4的數(shù)據(jù)包選擇合適的下一跳路由。針對如何合理有效的安置IPv6的問題，成為各個組織的一個重要問題。

2 基于雙棧IPv4/IPv6的過渡技術(shù)

基于雙線IPv4/IPv6協(xié)議是指在完全使用IPv6技術(shù)前，使一部分的終端設備（主機，路由器）先裝有雙線協(xié)議：一個IPv4協(xié)議和一個IPv6協(xié)議，因此雙協(xié)議棧的終端設備（主機或路由器）能分別和IPv6的系統(tǒng)與IPv4系統(tǒng)通信。雙協(xié)議棧的主機或路由器記為IPv6/IPv4，因此，它有兩類的IP地址，一類是IPv4地址，一類是IPv6地址。

源終端與目的終端都使用IPv6的協(xié)議系統(tǒng)，當從A與F進行通信是，發(fā)送的是IPv6數(shù)據(jù)報，數(shù)據(jù)報文的發(fā)送路徑是由A到F（中間經(jīng)過B，C，D，E路由器），中間B到E的部分網(wǎng)絡使用的是IPv4系統(tǒng)網(wǎng)絡，由于路由器B支持雙線協(xié)議，而路由器C只支持IPv4網(wǎng)絡，所以路由器B與路由器C間不能進行通信，所以，系統(tǒng)需要將IPv6數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)化為IPv4數(shù)據(jù)報（將首部進行轉(zhuǎn)換），然后轉(zhuǎn)發(fā)給C，C在將收到的數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)給路由器D。當D轉(zhuǎn)發(fā)到IPv4網(wǎng)絡的出口路由器E時，由于E是IPv6/IPv4路由器，所以我們需要將IPv4數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)化為IPv6數(shù)據(jù)報，但是，在轉(zhuǎn)化的過程中，IPv6首部的部分字符可能無法恢復為原樣。比如，原來的IPv6首部中的流標號在恢復成IPv6數(shù)據(jù)報時只能轉(zhuǎn)化為空缺。

上文提到部分高校已經(jīng)部署IPv6，靠的就是這個技術(shù)。新的應用編程接口（API）同時支持IPv4和IPv6地址及DNS請求（將機器名字轉(zhuǎn)化為實際的IP地址），應用根據(jù)名字檢查選擇采用IPv4還是IPv6協(xié)議，IPv4和IPv6地址都可以從DNS返回?？此埔呀?jīng)完美部署了IPv6地址，但是這無法解決IPv6和IPv4網(wǎng)絡之間的通信問題。

3 基于隧道的過渡技術(shù)

隧道技術(shù)是利用現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡系統(tǒng)基礎設施來連接各個IPv6網(wǎng)絡（由于IPv6網(wǎng)絡系統(tǒng)目前較少），為了實現(xiàn)傳輸，需要將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包里面進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，分組交換，在隧道的終點進行解轉(zhuǎn)換（將IPv4解封成IPv6），得到IPv6數(shù)據(jù)包后在通過路由選擇轉(zhuǎn)發(fā)至IPv6網(wǎng)絡，要使雙協(xié)議棧的終端設備識別IPv4數(shù)據(jù)包里面封裝的數(shù)據(jù)包是否為IPv6數(shù)據(jù)包，就必須進行某種設置進行識別，即把IPv4首部的協(xié)議字段的值設置為41（41表示數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分是IPv6數(shù)據(jù)報）。這種方法的難點在于IPv6數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)至IPv4網(wǎng)絡系統(tǒng)時，把IPv6數(shù)據(jù)報封裝為IPv4數(shù)據(jù)報?，F(xiàn)在使用隧道技術(shù)把IPv6數(shù)據(jù)報變成了IPv4數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分，這樣就可以使IPv6的數(shù)據(jù)報可以無差錯的在隧道中進行分組轉(zhuǎn)發(fā)。當IPv4數(shù)據(jù)報要進入IPv6網(wǎng)絡中的隧道時，再把數(shù)據(jù)部分（即原來的IPv6數(shù)據(jù)報）交給終端的IPv6協(xié)議棧。

4 基于MPLS的過渡技術(shù)

當前基于IPv4的MPLS已經(jīng)比較成熟，可以借助MPLSL2/L3VPN技術(shù)來連接IPv6的網(wǎng)絡。使用MPLS技術(shù)的方法有：（1）在CE路由器上配置隧道;（2）基于MPLS電路的IPv6透傳、在PE路由器上起用IPv6和基于IPv6的MPLS。

5 ICMPv6

同IPv4一樣，Ipv6也不保證可靠交付，因為在傳送的過程中，互聯(lián)網(wǎng)中路由器會丟失一部分數(shù)據(jù)報。因此IPv6也需要ICMP來反饋一些差錯的信息。新的版本稱為ICMPv6，它比ICMPv4復雜的多，地址解析協(xié)議ARP與網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP的功能都已經(jīng)被合并到ICMPv6中了。

6 結(jié)論

上面提到了我們已經(jīng)可以部署IPv6了，但是還沒法實現(xiàn)IPv6和IPv4網(wǎng)絡之間的通信問題。怎么去解決它呢？ 實現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡和IPv4網(wǎng)絡之間的通信的技術(shù)主要有SIIT、NAT-PT、BIA和BIS、TRT等，這里就不再贅述了。IPv6時代或已到來。

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作者簡介：徐乙富（1997-），男，山東臨沂人，本科，研究方向：計算機網(wǎng)絡。