IPv6應用篇

2019-11-03 09:09:10

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供稿：網友

——ipv6成就移動互聯網編者按：IPv6的出現最大的貢獻就是，使我們上INTERNET，擺脫了空間上的束縛。移動互聯網時代將要到來。

　　移動互聯網上有許多新型而精彩的服務，IPv6將是實現這些服務的關鍵。不久的將來，當每個人都要攜帶一個或多個移動終端時，IPv6將為所有的移動終端提供惟一的IP地址。除了IPv6的其他優點外，單就這一項功能就可以實現個人之間的直接通信。

　　盡管IPv4還能夠提供幾億個IP地址，但是考慮到移動終端用戶數成指數增長，它絕對不是一個合適的解決方案。目前全世界的移動終端數就超過7億個，而且移動電話終端的潮流才剛剛開始。包含諸如門、防盜自動警鈴等設備的下一輪終端浪潮已經顯露出來。

一.尋址和路由方法

　　IPv6的128位地址形成了一個巨大的地址空間。在一段可預見的時期內，它能夠為所有可以想象出的網絡設備提供一個全球惟一的地址。

　　聚類全球單播地址是默認的Ipv6地址。這種地址類型是基于分層的網絡拓撲結構。分層網絡拓撲結構的底層是互聯網服務提供商（ISP），之上是客戶網絡和它的子網。128位地址分成前綴和后綴兩部分，各64位。其中64位后綴地址由設備接口來定。

　　IPv6主機并不需要了解這種地址的層次結構，因此，它對網絡安全有很大好處。為了保證同外部互聯網通信時的安全，公司的工作站可以使用定點地址。當需要在相鄰的路由器之間安全地傳送路由拓撲信息時，還可以使用局部連接地址。

　　另外，這種地址結構還支持一些新的服務，如優化的IP層移動或廣播服務。在IPv6互聯網網絡上，這些服務一開始就可以在全球范圍內實現。而IPv4就幾乎沒有這種靈活性。

　　IPv6的這種分層地址結構也使路由器可以使用多個可聚類的短路由表，每個路由表中存放適量數目的記錄。IPv6的一個特點是路由表內容成指數級增長，從而增加了每個數據包的處理延遲。而在IPv6中，這種處理延遲已不再是一個限制因素。

　　IPv6同時改進和提高了IP包的基本報頭格式。這種簡化的包結構是對IPv4的一個主要改進之處，它有助于彌補IPv6長地址占用的帶寬。IPv6的16字節地址長度是IPv4 的4字節地址長度的4倍，但IPv6報頭的總長度只有IPv4報頭總長度的2倍。IPv6報頭所含字段少，而且報頭長度固定，使路由器的硬件實現更加簡單。與IPv4不同，IPv6網絡中，在路由過程中不對數據包進行分割，從而進一步減少了路由負載。這些改進使IPv6能夠在一個合理的開銷范圍內，適應互聯網流量的指數級增長速度。

　　IPv6的另一個優點是，在需要的時候能夠在基本報頭的后面放置擴展報頭。這也同時提高了路由能力。與跳躍式報頭不同的是，這種連續報頭在終端節點進行分析。一個實例就是IP安全報頭（IPSec）能夠提高端到端的安全性，其他擴展報頭包括路由報頭、分斷報頭、認證報頭和信宿報頭。

　　IPv6及其結構能夠在全球骨干網一級滿足更大規模的網絡結構需求，并且提高了安全性和數據完整性，支持自動配置、移動計算、數據組播和更有效的網絡路由聚類。

二.自動控制

　　IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態和有狀態兩種地址自動配置的方式。無狀態地址自動配置方式是獲得地址的關鍵。在這種方式下，需要配置地址的節點使用一種鄰居發現機制獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它使用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預的情況下，獲得一個全球唯一的路由地址。有狀態配置機制，如DHCP(動態主機配置協議），需要一個額外的服務器，因此也需要很多額外的操作和維護。

三.服務質量

　　服務質量（QoS）包含幾個方面的內容。從協議的角度看，IPv6與目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的優點體現在能提供不同的服務。這些優點來自于IPv6報頭中新增加的字段“流標志”。有了這個20位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節點就可以識別和分開處理任何IP地址流。盡管對這個流標志的準確應用還沒有制定出有關標準，但將來它用于基于服務級別的新計費系統。

　　在其他方面，IPv6也有助于改進服務質量。這主要表現在支持“總是在線”連接，防止服務中斷以及提高網絡性能方面。從另外角度來看，更好的網絡和服務質量提高了客戶的期望值和滿意度，使我們和客戶的關系更上一層樓。

四.移動性

　　移動IPv6（MIPv6）在新功能和新服務方面可提供更大的靈活性。每個移動設備設有一個固定的家鄉地址（home address)，這個地址與設備當前接入互聯網的位置無關。當設備在家鄉以外的地方使用時，通過一個轉交地址（care-of address)來提供移動節點當前的位置信息。移動設備每次改變位置，都要將它的轉交地址告訴給家鄉地址和它所對應的通信節點。在家鄉以外的地方，移動設備傳送數據包時，通常在IPv6報頭中將轉交地址作為源地址。（見圖1）

　　移動節點在家鄉以外的地方發送數據包時，使用一個家鄉地址目標選項。目的是通過這個選項把移動節點的家鄉地址告訴給包的接收者。由于在該數據包里包含家鄉地址的選項，接收方通信節點在處理這個包時，就可以用這個家鄉地址替換包內的轉交地址。因此發送給移動節點的IPv6包，就透明地路由到該節點的轉交地址處。對通信節點和轉交地址之間的路由進行優化，就會使網絡的利用率更高。

圖1 移動IPv6

　　基于移動IPv6協議集成的IP層移動功能具有很重要的優點。尤其是在移動終端數量持續上漲的今天，這些優點更加突出。盡管IPv4中也存在一個類似的移動協議，但二者之間存在著本質的區別：移動IPv4協議不適用于數量龐大的移動終端。

　　移動IP需要為每個設備提供一個全球唯一的IP地址，IPv4沒有足夠的地址空間可以為在公共互聯網上運行的每個移動終端分配一個這樣的地址。從另外角度講，移動IPv6能夠通過簡單的擴展，滿足大規模移動用戶的要需求。這樣，它就能在全球范圍內解決有關網絡和訪問技術之間的移動性問題。　　

五.內置的安全特性

　　IPv6協議內置安全機制，并已經標準化。它支持對企業網的無縫過程訪問，例如公司虛擬專用網絡的連接。即使終端用戶用“總是在線”接入企業網，這種安全機制也是可行的。這種“總是在線”的服務類型在IPv4技術中是無法實現的。對于從事移動性工作的人員來說，IPv6是IP級企業網存在的保證。

　　在安全性方面，IPv6同IP安全性（IPSec）機制和服務一致。除了必須提供網絡層安全這一強制性機制外，IPSec還提供兩種服務。認證報頭（AH）用于保證數據的一致性，而封裝的安全負載報頭（ESP)用于保證數據的保密性和數據一致性。在IPv6包中，AH和ESP都是擴展報頭，可以同時使用，也可以單獨使用其中一個。作為IPSec的一個重要應用，IPv6集成了虛擬專網（VPN）的功能。（見圖2）

圖2 用IPv6實現帶有IPsec的安全VPN

　　總之，IPv6為用戶、運營商和生產廠商都帶來了很大好處。對于終端用戶來說，它提供了新的實時消息服務，并具有低開銷、高性能的優點。IPv6將使目前的網絡變成一個全球性基于分組包交換的網絡。對于運營商來說，IPv6可使投資和運行成本降低。運營商只要用IPv6路由器就可以輕松地建立自己的網絡，不需要那些用于特定服務的網關和地址翻譯器，而這在IPv4網絡中是必需的。IPv6可簡化和加速網絡建設，因而既省錢又省時。

　　通過這種“總是在線”的互聯網連接，全球IPv6網絡進入了一個嶄新的發展期，即開發實時個人對個人的服務。它將給我們帶來一些新的發明、服務和商業機會。

摘自　賽迪網

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