新一代互联网网络层协议IPv6

清华大学研究生课程1新一代互联网网络层协议IPv6徐恪清华大学计算机系上一页下一页清华大学研究生课程2OutlineProtocolBackgroundTechnologyHighlightsEnhancedCapabilitiesTransitionIssuesNextSteps上一页下一页清华大学研究生课程3WhyaNewIP?1991–ALEWGstudiedprojectionsaboutaddressconsumptionrateshowedexhaustionby2008.Bake-offinmid-1994selectedapproachofanewprotocolovermultiplelayersofencapsulation.上一页下一页清华大学研究生课程4WhatEverHappenedtoIPv5?0IPMarch1977version(deprecated)1IPJanuary1978version(deprecated)2IPFebruary1978versionA(deprecated)3IPFebruary1978versionB(deprecated)4IPv4September1981version(currentwidespread)5STStreamTransport(notanewIP,littleuse)6IPv6December1998version(formerlySIP,SIPP)7CATNIPIPngevaluation(formerlyTP/IX;deprecated)8PipIPngevaluation(deprecated)9TUBAIPngevaluation(deprecated)10-15unassigned上一页下一页清华大学研究生课程51992年，IETF开始开发IPv6协议1993年，IETF开始研究IPng领域，调查各种不同协议，并对进一步的研究过程提出简介。1994年，IETF的IPng项目管理者们在多伦多举行的IETF会议上提出了创建IPv6的建议。1994年11月17日，因特网工程指导小组(InternetEngineeringSteeringGroup,IESG)起草了IPv6提议标准1995年12月在RFC1883中公布了建议标准（proposalstandard）1996年7月，发布了版本2得草案标准（draftstandard）1997年11月，发布了版本2.1的草案标准（draftstandard）1998年8月10日，IPv6核心协议成为IETF草案标准。1998年12月，发布了标准RFC2460上一页下一页清华大学研究生课程6在IPv6的发展过程中，有过数种不同提议,主要的提议有以下几种：–[1]TUBA：含有更多地址的TCP和UDP（TCPandUDPwithBiggerAddresses，TUBA，由RFC1347描述）建议采用ISO/OSI的CLNP协议来代替IPv4，这种解决方案允许用户有20字节的NSAP地址，以及一个可以使用的OSI传输协议的平台。–[2]IPv7，TP/IX，CATNIP：IPv7是1992年由RobertUllmann提出的。1993年，RFC1475进行了更详细的描述，其标题为“TP/IX：下一代的Internet”，TP/IX有64位地址。TP/IX后来演变成了RFC1707中定义的另一个协议CATNIP（CommonArchitecturefortheInternet）。该方案包含了诸如快速信息包处理和新的RAP路由协议等观点，试图为IP、CLNP和IPX等信息包定义一个统一的格式，为众多的传输协议如OSI/TP4、TCP、UDP和SPX等提供支持。–[3]IPinIP，IPAE：IPinIP是1992年提出的建议，计划采用两个IPv4层来解决互联网地址的匮乏：一层用于全球骨干网络，另一层用于某些特定的范围。到了1993年，这个建议得到了进一步的发展，名称也改为了IPAE（IPAddressEncapsulation），并且被采纳为SIP的过渡方案。上一页下一页清华大学研究生课程7–[4]SIP：SIP（SimpleIP）是由SteveDeering在1992年11月提出的，他的想法是把IP地址改为64位，并且去除IPv4中一些已经过时的字段。这个建议由于其简单性立刻得到了许多公司的支持–[5]PIP：PIP（Paul‘sInternetProtocol）由PaulFrancis提出，PIP是一个基于新的结构的IP。PIP支持以16位为单位的变长地址，地址间通过标识符进行区分，它允许高效的策略路由并实现了可移动性。1994年9月，PIP和SIP合并，称为SIPP。–[6]SIPP：SIPP（SimpleIPPlus，由RFC1710描述）试图结合SIP的简单性和PIP路由的灵活性。SIPP设计为高性能的网络上运作，比如ATM，同时也可以在低带宽的网络上运行，如无线网络。SIPP去掉了IPv4包头的一些字段，使得包头很小，并且采用64位地址。与IPv4将选项作为IP头的基本组成部分不同，SIPP中把IP选项与包头进行了隔离。该选项如果有的话，将被放在包头后的数据报中并位于传输层协议头之前。使用这种方法后，路由器只有在必要的时候才会对选项头进行处理，这样一来就提高了对于所有数据进行处理的性能。上一页下一页清华大学研究生课程8Technologies&effortstoslowtheconsumptionrateDial-access/PPP/DHCP–Providestemporaryallocationalignedwithactualendpointuse.Strictallocationpolicies–Reducedallocationratesbypolicyof“current-need”vs.previouspolicybasedon“projected-maximum-size”.CIDR–Alignsroutingtablesizewithneeds-basedaddressallocationpolicy.Additionalenforcedaggregationactuallyloweredroutingtablegrowthratetolinearforafewyears.NAT–Hidesmanynodesbehindlimitedsetofpublicaddresses.上一页下一页清华大学研究生课程9WouldincreaseduseofNATsbeadequate?NO!NATenforcesa“client-server”applicationmodelwheretheserverhastopologicalconstraints.–Theywon’tworkforpeer-to-peerordevicesthatare“called”byothers(e.g.,IPphones)–Theyinhibitdeploymentofnewapplicationsandservices,becauseallNATsinthepathhavetobeupgradedBEFOREtheapplicationcanbedeployed.上一页下一页清华大学研究生课程10ReturntoanEnd-to-EndArchitectureGlobalAddressingRealmAlways-onDevicesNeedanAddressWhenYouCallThemNewTechnologies/ApplicationsforHomeUsers‘Always-on’—Cable,DSL,Ethernet@home,Wireless,…上一页下一页清华大学研究生课程11Whyisalargeraddressspaceneeded?OverallInternetisstillgrowingitsuserbase–~320millionusersin2000–~550millionusersby2005上一页下一页清华大学研究生课程12Whyisalargeraddressspaceneeded?Usersexpandingtheirconnecteddevicecount–405millionmobilephonesin2000,over1billionby2005–~1billioncarsin2010•15%likelytouseGPSandlocalitybasedYellowPageservices–BillionsofnewInternetappliancesforHomeusers上一页下一页清华大学研究生课程13WhyWas128BitsChosenastheIPv6AddressSize?Proposalsforfixed-length,64-bitaddresses–Accommodates1012sites,1015nodes,at.0001allocationefficiency–Minimizesgrowthofper-packetheaderoverhead–EfficientforsoftwareprocessingoncurrentCPUhardware上一页下一页清华大学研究生课程14WhyWas128BitsChosenastheIPv6AddressSize?Proposalsforvariable-length,upto160bits–CompatiblewithdeployedOSINSAPaddressingplans–Accommodatesauto-configurationusingIEEE802addresses–Sufficientstructureforprojectednumberofserviceproviders上一页下一页清华大学研究生课程15WhyWas128BitsChosenastheIPv6AddressSize?Settledonfixed-length,128-bitaddresses–(340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456inall!)上一页下一页清华大学研究生课程16Benefitsof128bitAddressesRoomformanylevelsofstructuredhierarchyandroutingaggregationEasyaddressauto-configurationEasieraddressmanagementanddelegationthanIPv4Abilitytodeployend-to-endIPsec上一页下一页清华大学研究生课程17IncidentalBenefitsofNewDeploymentChancetoeliminatesomecomplexityinIPheader–improveper-hopprocessingChancetoupgradefunctionality–multicast,QoS,mobilityChancetoincludenewfeatures–bindingupdates上一页下一页清华大学研究生课程18SummaryofMainIPv6BenefitsExpandedaddressingcapabilitiesStructuredhierarchytomanageroutingtablegrowthServerlessautoconfigurationandreconfigurationStreamlinedheaderformatandflowidentific