下一代互联网协议

1下一代互联网协议－IPv6简介2IPv6背景－IPv4的问题地址空间小，地址层次少，可聚合性差；不能有效支持实时宽带业务；包封装机制导致了IPv4网络的可扩展性差，对新业务的支持不具备充分的拓展空间；不能便利地在IP层提供充分的安全支持；网络管理和节点配置自动化程度低，需要大量手工配置，越来越不能适应互联网发展的要求。3IPv6背景IETF在1992年正式建立了相关的工作组，开始开发新的IP协议到1994年为止，出现了四种新一代IP协议的方案，其中一种被选为IPv6协议的雏形（TUBA，CATNIP和SIPP）1996年形成了IPv6协议的主要内容，并于同年将这一改进结果作为IETF的RFC文档公布经不断改进，并添加新的内容，形成了现在的IPv6协议体系目前IPv6作为IPv4唯一的替代者的地位已经得到国际承认。4IPv6技术特点地址空间扩大到128位;地址层次丰富；采用了增强可聚合性的地址分配策略；IPv6的封装结构为协议支持将来未知的新业务提供了很好的可扩展性；支持实时宽带业务和IP层安全传输。大大提高了网络配置的自动化程度，将人工干预降到了最低程度。5相对IPv4的主要变化扩展的寻址能力简化的头格式对扩展和选项的增强支持流标签能力认证和保密能力6IPv6发展状况及趋势IPv4互联网技术完全由美国独立完成，从各种基础的硬件，如路由器、服务器，到各种标准、软件，乃至关键技术，全部由美国掌握，包括中国在内的其他国家都是跟随者。在IPv6技术作为下一代互连网IP层技术已成定局的情况下，世界各国对IPv6技术的研究十分重视。7IPv6在美国美国由于是IPv4的发源地，因此无论在地址资源和商业应用方面都占据了先天的优势，因此目前既没有地址短缺的忧虑，又很不愿意改动花费亿万美金构建的IPv4商业网络体系，所以目前主要是以世界IPv6研究、协调中心的面目出现的，研究和开发IPv6的主要组织如IETF、6BONE等都在美国。但美国在IPv6的商业化推广方面的力度没有欧洲和日本大。8IPv6在欧洲欧洲移动通信事业相当的发达，因此他们在IPv6的研究和商业化应用方面更注重在通讯领域拓展。制订下一代移动通信系统IMT-2000标准的3GPP（thirdgenerationpartnershipproject），已经在2000年5月份决定在下一代移动技术的基本协议中采用IPv6。因特网及手机相关人员中也有意见认为，手机将率先正式使用IPv6。如果手机电话业务中配备IPv6，那么很可能在短时间内几亿手机用户将成为IPv6的用户。在这个意义上来说，手机电话的IPv6化能否顺利发展决定了IPv6的未来。9IPv6在日本日本是Internet的后起国家，又由于电子设备，信息家电产业的高度发达，因此产生了对IP地址的迫切需求，所以它在IPv6研究和应用方面，步伐大，速度快，而且在IPv6商业化推广方面几乎走在世界最前列。日本政府制定的IT基本战略提出了在5年以内使日本成为全球最先进的IT国家的目标。让所有家庭以光纤网连接、实施IPv6协议使所有家电产品都能上网，让日本网络普及率提高到全球最高水准。目前，越来越多的日本ISP已经开始提供IPv6的接入服务，日本全国利用IPv6的环境正日益完善。10IPv6在韩国韩国的互联网用户已增加到1600万，IP地址更捉襟见肘。韩国的IMT2000用户到2002年将达到121万，到2005年将达221.8万，到2010年将达397万。这些终端的数据通信将需要IP地址。所以韩国正积极努力将现行基于的IPv4互联网络转变基于IPv6的互联网络。韩国政府引导IPv6技术发展。特别是MIC从2000年开始对IPv4/IPv6过渡技术的投资。韩国信息通信部声称正加紧创造环境引入IPv6并提出“下一代互联网基础计划”。该部门计划投资46.8billion韩元政府预算和36.8billion韩元私人投资来开发支持IPv6的高速互联网设备包括路由器，IMT2000终端和应用。11我国互联网现状ISP共有5家：中国电信、中国联通、中国吉通、中国网通和中国移动。铁通公司是第6家公司。除此之外，中国还有中国教育网、中国科技网和中国经贸网。我国国际线路的总容量为：20GIP地址极少，总数不足200个B类地址国内的地址分配也不均匀。新兴运营商通常只有几个B类地址。12我国现状－IPv61998年6月我国国家教育科研网CERNET也加入了6Bone，并于同年12月成为其骨干成员。CERNET建立了IPv6试验床并在IPv6领域在中国开展了许多开拓性的研究。Nokia积极推动在中国的IPv6研发工作，包括与中国的高校、研究所和CERNET的合作。具体的参与形式包括提供资金和设备支持，可以说，在中国的IPv6研究方面，90%以上的项目有Nokia的参与。我国的国家高技术研究发展计划对IPv6也相当重视。在通信领域高性能IPv6路由器成为十五863的重大课题。13我国IPv6试验网拓扑14IPv6设计目标（1）提高可扩展性–IPv4一个问题是32比特地址空间限制的问题，–另一个问题是巨大的互联网路由表问题。–吸取从IPv4得到的教训，IP6被设计成可扩展，易配置，安全的网络。IPv6的设计没有试图解决互联网路由表爆炸的问题。因为从一开始就严格执行的分配规则和程序以及设计的层次格式，路由表大小是可控制的。设计目标是尽可能聚合的全球可路由地址空间格式帮助达到控制路由表大小的目的。15IPv6设计目标（2）易于配置–IPv6引入一种机制使主机与路由器间的通信管理以及主机的配置更容易。IPv6的自动配置机制能使主机获得IP地址、发现邻居和缺省路由器，并有效地使用多个缺省路由器达到冗余目的。–连到互联网上的大公司希望能够灵活地更换服务提供商并且不引起网络混乱。在IPv6中同样需要改变网络地址。但是由于所有的节点能够维护多个地址，保持两个地址：一个新的地址和另一个逐步停止使用的地址，所以改变网络地址变得简单的多。16IPv6设计目标（3）安全性–个人和公司都不希望为安全性担心。他们希望数据是安全的，不需要多加考虑。IPv6中内建了认证和加密。在网络协议中IPv6包可以在网络层受保护。17IPv6现状IANA将地址空间分配给地域性的互联网注册机构（RIR），RIR已经开始向互联网提供商分配地址。网络和终端设备厂商已开始发布支持IPv6的软件，或宣布在短期内支持的计划。存在一个叫6bone的实验网允许各个组织测试他们的IPv6实现、学习如何过渡网络以及习惯IPv6的网络管理。还有一个公众的生产网：6REN，为教研机构研究IPv6网络产品作支持。18IPv6标准化进程标准草案–RFC2373(3513):IPv6寻址体系结构–RFC2374(3587):IPv6可聚合全球单播地址格式–RFC2460:互联网协议版本6（IPv6）规范–RFC2461:IPv6的邻居发现–RFC2462:IPv6无状态地址自动配置–RFC2463:互联网协议版本6（IPv6）的互联网控制消息协议（ICMPv6）规范19IPv6标准化进程待批准的草案标准有：–RFC1886:支持IPv6的DNS扩展–RFC1887:IPv6单播地址分配体系结构–RFC1981:IPv6的路径MTU发现–RFC2080:IPv6的下一代RIP–RFC2473:IPv6规范中的一般包隧道机制–RFC2526:保留的IPv6子网anycast地址–RFC2529:不使用明确的隧道在IPv6与中传输IPv6–RFC2545:使用BGP-4多协议扩展Ipv6域间路由–RFC2710:IPv6的组播倾听者发现（MLD）–RFC2740:IPv6的OSPF20IPv6地址为了将来网络的扩展以及地址分配的层次化，选择了128比特地址空间。理论上说128比特的地址空间可以容纳340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个节点（4294967296forIPv4）地址的文字表示：可以书写成由冒号隔开的8个16比特段。每一段表达成4个16进制数字。–FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210–1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A21地址类型分配分配情况前缀（二进制）占地址空间的比例保留000000001/256未分配000000011/256留作NSAP地址00000011/128留作IPX地址00000101/128未分配00000111/128未分配000011/32未分配00011/16可聚合的全局单播地址0011/8未分配0101/8未分配0111/8未分配1001/8未分配1011/8未分配1101/8未分配11101/16未分配111101/32未分配1111101/64未分配11111101/128未分配1111111001/512链路本地单播地址11111110101/1024站点本地单播地址11111110111/1024组播地址111111111/25622全球可聚合地址格式（已废弃）FP是格式前缀(RFC2374)TLA是顶级聚合标识符。RES保留供将来使用。NLAID是下一级聚合标识符。SLAID是站点级聚合标识符。接口ID是接口标识符。TLAFPNLAInterfaceIDSLA13382416RES23新全球可聚合单播地址格式路由前缀是标识站点的值，子网ID是站点中标识子网的值，接口ID是IPv6地址结构中规定的修改后的EUI－64格式。RFC3587在IPv6地址结构定义的IPv6全球单播地址一般格式如下所述：【n比特】【m比特】【128－n－m比特】全球路由前缀子网ID接口ID【n比特】【64-n比特】【64比特】全球路由前缀子网ID接口ID24基于EUI－64的接口标识符MAC地址：cccccc0gccccccccccccccccmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmcccccc1gccccccccccccccccmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmcccccc0gccccccccccccccccmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmcccccc1gcccccccccccccccc1111111111111110mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm00000000000000000000000000000000000000000000000000000001001111本地接口标识符：25特殊格式地址未指定地址由全0构成0:0:0:0:0:0:0:0。环回地址是0:0:0:0:0:0:1。嵌入IPv4地址的IPv6地址－：：d.d.d.d本链路地址FE80::＋接口ID本站点地址FEC0::＋16比特＋接口IDAnycast地址：单播地址空间中接口ID为全0地址组播地址：由0xFF开头＋范围等比特26组播地址格式0保留8本地机构1本地结点9未分配2本地链接A未分配3未分配B未分配4未分配C未分配5本地站点D未分配6未分配E全球7未分配F保留27IPv4报文格式版本号首部长度服务类型总长度标志符标志分片偏移量寿命协议首部校验和源站IP地址目的站IP地址IP选项(如果有)填充数据……28IPv6头流量类版本流标记跳数限制下一头净荷长度源地址目的地址29IPv6扩展头IPv6头，下一头＝TCPTCP头＋数据IPv6头，下一头＝路由路由头，下一头＝分段TCP头＋数据IPv6头，下一头＝路由路由头，下一头＝TCPTCP头＋数据分段头，下一头＝TCP30扩展头类型每一跳选项头：必须紧随在IPv6头之后路由头：列出的地址是包到达目的地之前必须访问的节点分段包头：要发送一个大于到目的节点的MTU的包，则使用分段包头目的地选