IPv6的技术特点及应用

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摘要：本文介绍了新一代互联网ipv6 产生的历史背景，分析了该协议特点中的的安全性、良好移动性和地址自动配置等；对该技术的特点、状态和所面临的网络问题进行分析描述，并结合当前下一代互联网IPv6 的实验应用结果， 对新的协议面临的服务质量和安全性等方面所遇到的技术难点提出解决的办法。

关键词：IPv4 IPv6 Q0S 过渡技术 双协议栈 NAT-PT

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00

IPv4网络虽然应用广泛，但随着时展，不免显现出许多自身缺陷，在地址和空间存储方面有所缺失，在网络的服务方面特别是服务的质量不能提供较好支持，路由表有加速膨胀的危险。而IPv6在其设计中解决了地址短缺、网络服务提高的问题，较好地提升了品质与性能。本文以此为依据对IPv6的诸多技术方面进行了系统的综述。

1 IPv6的技术特点

（1）报头简化行和段方法合理性。以往的IPv4中的数据包报头含有12个数据元素，而目前IPv6可以将其简化到只有8个元素。这样就大大减轻了计算时间，使路由速度得到了提升。（2）寻址方案的多样性。IPv6对多点寻址方案进行了改进，对Multicast提供了更好的支持，在Multicast地址中增加了范围（scope）字段，允许将Multicast的路由限定在正确的范围内。（3）ND协议和即插即用特性。IPv6中邻居发现（ND）协议是针对相临近的网络而言来设定的，利用此协议可以动态地收集各种信息。

2 IPv4到IPv6的过渡技术

2.1协议双栈

协议双栈（通常简称为“双栈”）技术指的是把IPv4和IPv6都安装在终端设备和网络节点上。采用此协议的好处是能实现IPv4和IPv6节点之间的消息互联。

如下图1所示的是一个典型的IPv4/IPv6 双栈结构。

图1

工作机制通常描述如下：（1）对于数据包中字段首先进行接收；（2）链路层用于解释分析数据段的拆分与检查。具体的说来，倘若IPv4/IPv6包头中的第一个字段为4，IPv4的协议栈就会对该包进行分析处理；如果IP版本号等于6，则该包会被IPv6的协议栈处理。

2.2 隧道技术

新一代的IPV6为了更好地提高配置隧道的扩展性，对隧道进行了简化的操作，并且采用相应配置为其提供快捷自动的手段，通常我们把这一过程称为隧道，简称TB。

隧道的主要功能如下：（1）根据用户（双栈结点）的要求对隧道进行相应的建成、修改和拆卸操作；（2）选择一个隧道服务器作为TEP（tunnel end point）IPv6地址，使其实现均衡负载；（3）为了解析IPv6的域名，在域名服务器（DNS）中存放协议的地址和名称信息。

从这个意思上讲TB其实就是种虚拟的IPv6 ISP，对于已经使用IPv4网络的用户来说，可以通过这种方式得到更为便捷的IPv6 网络服务。

2.3 地址翻译机制NAT-PT

地址翻译机制NAT-PT是目前IPV6中最为有名的。该机制有静态NAT-PT和动态NAT-PT之分。

采用地址翻译机制，首先要将IP数据包的头标进行转换，虽然提供了方便，但相应的也产生一些问题。如损坏了端-端的服务，会在一定程度上限制业务平台的存储容量和扩展性能，这也是目前所面临的网络性能的瓶颈。

3 IPv6技术难点及解决方法

相对于IPv4来说，IPv6在很多方面确实有很大的进步。但仍有一些技术问题解决得不够彻底，比如在性能方面、速度提升方面，这也成为深深阻挠IPv6发展的重要原因。

3.1 服务质量

IP网的Q0S是目前IP网中最大的问题，解决的不甚理想，以至于严重阻碍了IP网的快速发展，急需找到解决方案。

通信流类型（4bit）和数据流标记（24bit）是IPv6对Q0S主要设定的两个方面。当然，这28 bit所指的是特别指定的数据流，真正的Q0S实现还需要在网络设备和技术性等方面去着手。IPv6的28bit与IPv4的6bit TOS有很多相似点和类似的用途。目前的传输成本正在下降，针对IP网而言， 是否需要引入数据流标记和如何有效使用仍然是值得去深入研究商榷的问题。

3.2 安全性能

随着Internet的快速增长，在安全性、稳定性方面IPv6都有了很大的提升，但是针对不同的网络问题时代会提出更多更强的需求。我们目前所关注的可能是一般的网络安全（病毒、蠕虫等），还有让人头疼的垃圾邮件处理方面，但随着网络的普及和上网人数的日益增多，各种突发性新增性、无法估测性的问题将会层出不穷，甚至会有网络自身衍生最终影响到千家万户，这也是对新网络的一种考验和要求。所有说如何凭借现有的安全问题去判断未来的网络前景， 是值得深思的一个问题。

4 结语

IPv6作为一种新型互联网技术，可以建设安全高效率并且可靠性高的网络方案。IPv6较好地处理了地址与路由表空间损耗与爆炸的情况，将新内容注入IP协议中，并对现有的IP协议添加了安全支持、多媒体及主机移动等功能。想更好地设计和规划未来的网络应用与发展需要认真研究IPv6的特点与性能，尤其需要研究当前IP网络存在的问题，并对这些问题提出切实有效的解决方案，这是值得深思的一个问题。

参考文献

[1] 王路群.计算机网络基础及应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2] Pete Ldshin.IPv6详解[M].北京：机械工业出版社，2008.