新一代网络协议IPV6分析

新一代网络协义IPV6分析学号：11411039学生姓名：刘志利指导教师：余飞跃河南司法警官职业学院信息技术系2014年4月河南司法警官职业学院毕业论文新一代网络协议IPV6分析I摘要下一代网络协议的核心协议就是IPv6，在IPV4地址大量匮乏的情况下，而企业尤其是电子商务企业、电信运营商、终端用户对IP地址大量需求的情况下，IPv4过渡到IPv6势在必行。本文介绍并分析了IPv6协议，分析新一代网络协议IPV6的产生、寻址方式，并对技术发展趋势作一个展望。关键词IPV6；部署；IPV4；网络协议；地址河南司法警官职业学院毕业论文新一代网络协议IPV6分析II目录摘要、关键字..........................................................I目录.................................................................II1.引言...............................................................III2．IPV6简介............................................................13．IPV6的特点..........................................................24．IPV6的优势..........................................................25.IPV6操作方法.........................................................35.1IPv6的操作介绍...................................................35.2.IPv6数据包：包头................................................35.3.IPv6数据包：扩展包头............................................45.4.IPv6数据包：上层协议数据单元....................................66．IPV6的实际应用及安全性问题..........................................66.1.IPv6编址.......................................................66.2.IPv6地址表示....................................................76.3.IPv6安装........................................................86.4．IPv6的安全性问题...............................................96.5．IPv4到IPv6的过渡技术.........................................107．IPv6地址设置及使用方法.............................................117.1.IPv6协议栈的安装及IPv6地址设置指南..........................117.2.关于IPv6使用上的一些技术说明.................................138、展望...............................................................14谢辞................................................................15参考文献..............................................................16河南司法警官职业学院毕业论文新一代网络协议IPV6分析III1、引言IPv6协议是下一代互联网(NGI)中的重要协议。经过多年的发展，IPv6基本标准日益成熟，各不同类型的支持IPv6的网络设备相继问世并逐渐进入商业应用。在运营领域,国外部分电信运营商已经建立IPv6网络,并开始提供接入服务以及一些基于IPv6的增值业务。我国也在2003年底启动了中国的下一代互联网(CNGI)工程,以促进NGI在中国的普及与发展。在网络已经基本成熟的条件下,如何在其上为用户提供新的业务,并为运营商创造新的价值,这是下一代互联网成功的关键。本文主要讨论了IPv6业务及应用的发展现状、IPv6协议在支持新业务方面的优势、IPv6与下一代网络业务系统/平台之间的关系、在业务系统中部署IPv6的总体策略等。IP网络是指以TCP/IP协议为基础通信协议的网络，著名的Internet是IP网的一种，也是最具代表性的IP网络。IP网络的发展具有传奇色彩，连TCP/IP的发明者和IP网的初始形成网（ARPAnet）的创始者都绝对不会想到IP网会有如此辉煌的今天。现在还没有哪一种技术能像IP技术那样正在改变世界的面貌。IP业务呈现出爆炸性增长应归功于Web。正是Web以及后来的Webbase技术的相继出现，才导致IP业务的爆炸性增长。Web业务和Webbase业务的出现，使IP网的作用彻底发生了变化，使得IP网成为无所不能和无所不会的网络。近年来，IP网上的业务正在转向实时业务，IP电话就是其中一个有代表性的业务。目前，尽管在IP网上运行实时业务还存在这样那样的问题，但IP网上实时业务的尝试是成功的。实时业务的尝试成功，更进一步鼓舞了IP界。IPv4是70年代制定的协议，随着全球IP网络规模的不断扩大和用户数的迅速增长，IPv4协议已经不能适应发展的需要。早在90年代初，有关专家就预见到IP协议换代的必然性，提出在下一代网络中用IPv6协议来取代IPv4。IPv6是在1992年提出来的，其主要起因是由于Web的出现导致IP网的迅猛发展，IP网的用户迅速增加，IP地址空前紧张。由于IPv4只用32位二进制数来表示地址，地址空间很小，IP网将因地址空间的地址耗尽而无法继续发展。因而，IPv6首先要解决的问题是扩大地址空间。20年来，IPv4协议本身已暴露出一些不足。而IPv6是90年代提出的，IPv4的不足可以在IPv6中得到改进。IPv6有许多优良的特性，尤其在IP地址量、安全性、服务质量、移动性等方面，其优势更加明显。采用IPv6的网络将比现有的网络更具扩展性，更安全，并更容易为用户提供高质量服务。河南司法警官职业学院毕业论文新一代网络协议IPV6分析12．IPV6简介IPv6是“InternetProtocolVersion6”的缩写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。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。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。每个人将拥有更多IP地址。目前我们使用的第二代互联网IPv4技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，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。其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国截止2010年6月IPv4地址数量达到2.5亿，落后于4.2亿网民的需求。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。一方面是地址资源数量的限制，另一方面是随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。在这样的环境下，IPv6应运而生。单从数字上来说，IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8×10^28倍，达到2^128（算上全零的）个。这不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。但是与IPv4一样，IPv6一样会造成大量的IP地址浪费。准确的说，使用IPv6的网络并没有2^128个能充分利用的地址。首先，要实现IP地址的自动配置，局域网所使用的子网的前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，地址的浪费在所难免。但是，如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。而且它所带来的经济效益将非常巨大。当然，IPv6并非十全十美、一劳永逸，不可能解决所有问题。IPv6只能在发展中不断完善，也不可能在一夜之间发生，过渡需要时间和成本，但从长远看，IPv6有利于互联网的持续和长久发展。目前，国际互联网河南司法警官职业学院毕业论文新一代网络协议IPV6分析2组织已经决定成立两个专门工作组，制定相应的国际标准。3．IPV6的特点3.1IPV6地址长度为128比特，地址空间增大了2的96次方倍；3.2灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4中可变长度的选项字段。IPV6中选项部分的出现方式也有所变化，使路由器可以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度；3.3IPV6简化了报文头部格式，字段只有7个，加快报文转发，提高了吞吐量；3.4提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性；3.5支持更多的服务类型；3.6允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展.4．IPV6的优势与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：一，IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1（符号^表示升幂，下同）个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。二，IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。三，IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（FlowControl），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，QualityofService）控制提供了良好的网络平台。四，IPv6加入了对自动配置（AutoConfiguration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。五，IPv6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，极大的增强了网络的安全性河南司法警官职业学院毕业论文新一代网络协议IPV6分析3IPv6的长分布式结构图5.IPV6操作方法5.1IPv6的操作介绍IPv6包由IPv6包头（40字节固定长度）、扩展包头和上层协议数据单元三部分组成。IPv6包扩展包头中的分段包头（下文详述）中指名了IPv6包的分段情况。其中不可分段部分包括：IPv6包头、Hop-by-Hop选项包头、目的地选项包头（适用于中转路由器）和路由包头；可分段部分包括：认证包头、ESP协议包头、目的地选项包头（适用于最终目的地）和上层协议数据单元。但是需要注意的是，在IPv6中，只有源节点才能对负载进行分段，并且IPv6超大包不能使用该项服务。5.2.IPv6数据包：包头IPv6包头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个必要的字