ipv4向ipv6過渡方案學士學位論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 以由高層協議完成。 ? 源地址。長度為 128 位，指出了 IPv6 包的發送方地址。 ? 目的地址。長度為 128 位，指出了 IPv6 包的接收方地址。這個地址可以是一個單播、組播或任意點播地址。如果使用了選路擴展頭 (其 定義了一個包必須經過的特殊路由 )，其目的地址可以是其中某一個中間節點的地址而不必是最終地址。 表 21 IPv6 的頭結構 版本 業務流類別 流標簽 凈荷長度 下一個頭 跳極限 源 IP 地址 目的 IP 地址 數據報的數據部分 凈荷 流標簽 IPv4 通常被描述為無連接協議。就像任何一個包交換網絡一樣， IPv4 設計為讓每個包找到自己的路徑以到達其目的地。每個包都分別處理，而結果是兩個從相同數據源發往相同目的地的包可以采用完全不同的路由來穿越整個網絡。這對于適應網絡突發事件來說是個好辦法，因為突發事件意味著任何一條路由都可能在任何時間出現故障，但只要兩主機間存在某些路由則可以 山東科技大學學士學位論文 12 進行數據的交互。 但是，這種方法的效率可能不太高，尤其是當包并不是孤立的，且實際上是兩個通信系統間的業務流的一部分時。進一步考慮一個包流從一臺主機發往另一主機時 在它所經過的路徑上將發生的事情：每個中間路由器對每個包的處理將導致在鏈路上輕微地增加延時。對于類似文件傳輸或終端仿真之類的大部分傳統 Inter 應用，延時只會帶來一點不方便而已，但對于一些提供互操作的音頻和視頻應用而言，即使只是增加一點點延時也會顯著降低服務質量。 對每個 IPv4 包均進行單獨處理帶來的另一個問題在于難以把特定的業務流指定到較低代價的鏈路上。例如，電子郵件的傳輸優先級不高，并且不是實時應用，但 IPv4 網絡管理員卻沒有簡單的辦法來標識這些包，把它們傳輸到較低開銷的 Inter鏈路， 并為實時應用保留較高開銷的鏈路。 IPv6 中定義的流的概念將有助于解決類似問題。 IPv6 頭字段中的流標簽把單個包作為一系列源地址和目的地址相同的包流的一部分。同一個流中的所有包具有相同的流標簽。 業務流類別 最早有關 IPv6 的 RFC1883 中定義了 4 位優先級字段，這意味著每個包可能具備 16 個優先級中的一個。但是，經過多次討論后這個字段的名字改為“類別”，且長度也擴大到了 1 字節。在最新的關于 RFC1883 的 Inter 修訂草案中，名字又被改為“業務流類別”。 山東科技大學學士學位論文 13 IPv6 類別字段的數值及如何正確使用還 有待定 義。使用IPv4 服務類型字段和使用 IPv6 類別的實驗最終必將為此帶來有用的結果。使用業務流類別的目的在于允許發送業務流的源節點和轉發業務流的路由器在包上加上標記，并進行除默認處理方法之外的不同處理。一般來說，在所選擇的鏈路上，可以根據開銷、帶寬、延時或其他特性而對包進行特殊的處理。 雖然在 IPv6 的實現中很可能需要并建議高層協議為它們的數據指定一個特定的業務流等級，但這些實現中可能也允許中間路由器根據實際情況修改這個值。 分段 IPv6 的分段只能由源節點和目的節點進行，這樣就簡化了包頭并減少了 用于選路的開銷。逐跳分段被認為是一種有害的方法。首先，它在端到端的分段中將產生更多的分段。此外在傳輸中，一個分段的丟失將導致所有分段重傳。 IPv6 的確可以通過其擴展頭來支持分段，但是如下所述，了解 IPv4 分段如何工作將有助于了解 IPv6 中為什么要進行改變。 在此不過多介紹。 擴展頭 IPv4 選項的問題在于改變了 IP 頭的大小，因此更像一個“特例”，即需要特別的處理。路由器必須優化其性能，這意味著將為最普遍的包進行最佳性能的優化。這使得 IPv4 選項引發一個路由器把包含該選項的包擱置一邊，等到有時間的時候 再進行處 山東科技大學學士學位論文 14 理。 IPv6 中實現的擴展頭可以消滅或至少大量減少選項帶來的對性能的沖擊。通過把選項從 IP 頭中搬到凈荷中，路由器可以像轉發無選項包一樣來轉發包含選項的包。除了規定必須由每個轉發路由器進行處理的逐跳選項之外， IPv6 包中的選項對于中間路由器而言是不可見的。 IPv6 定義了如下選項擴展： ? 逐跳選項頭： 此擴展頭必須緊隨在 IPv6 頭之后。它包含包所經路徑上的每個節點都必須檢查的選項數據。由于它需要每個中間路由器進行處理，逐跳選項只有在絕對必要的時候才會出現。到目前為止，已經定義了兩個選項：巨型凈荷選項和路 由器提示選項。巨型凈荷選項指明包的凈荷長度超過 IPv6 的 16 位凈荷長度字段。只要包的凈荷超過 65535 字節(其中包括逐跳選項頭 )，就必須包含該選項。如果節點不能轉發該包，則必須回送一個 ICMPv6 出錯報文。路由器提示選項用來通知路由器， IPv6 數據報中的信息希望能夠得到中間路由器的查看和處理，即使這個包是發給其他某個節點的 (例如，包含帶寬預留協議信息的控制數據報 )。 ? 選路頭： 此擴展頭指明包在到達目的地途中將經過哪些節點。它包含包沿途經過的各節點的地址列表。 IPv6 頭的最初目的地址是路由頭的一系列地址中的 第一個地址，而不是包的最終目的地址。此地址對應的節點接收到該包之后，對 IPv6頭和選路頭進行處理，并把包發送到選路頭列表中的第二個地址。如此繼續，直到包到達其最終目的地。 山東科技大學學士學位論文 15 ? 分段頭： 此擴展頭包含一個分段偏移值、一個“更多段”標志和一個標識符字段。用于源節點對長度超出源端和目的端路徑 MTU 的包進行分段。 ? 目的地選項頭： 此擴展頭代替了 IPv4 選項字段。目前，唯一定義的目的地選項是在需要時把選項填充為 64 位的整數倍。此擴展頭可以用來攜帶由目的地節點檢查的信息。 ? 身份驗證頭 (AH )： 此擴展頭提供了一種機制，對 IPv6 頭、擴展頭和凈荷的某些部分進行加密的校驗和的計算。 ? 封裝安全性凈荷 (ESP )頭。這是最后一個擴展頭，不進行加密。它指明剩余的凈荷已經加密，并為已獲得授權的目的節點提供足夠的解密信息。 山東科技大學學士學位論文 16 3 IPv6 的優勢與現狀 IPv6 相對于 IPv4 的優勢 隨著基于現有網絡 IPv4 業務在各個領域的大量開展，大大加速了 IPv4 網絡地址的耗盡，盡管之前我們也運用了一些網絡技術來解決這一問題，但終究不是長遠之計，僅僅是推遲了 IPv4 地址末日的到來；再者人們對網絡安全的要求日益提高，而現行的 IPv4 在網絡層沒有進行安全考慮，使網絡傳輸出現嚴重的安全隱患，介于此我們必須使用一種新的編制技術來滿足網絡的發展， IPv6 應用而生，相比與 IPv4 其優勢主要體現在： （ 1）報文格式的改變，地址長度由原來的 32 位增加為 128 位，地址空間增加到 2^128=*10^38 個，毫不夸張地說即使是全球每一粒沙子都分一個地址都有富裕，很好地解決了地址空間缺乏的危機。 （ 2） IPv6 地址配置不僅支持手動地址配置更主要的是支持自動地址配置，體現了支持節點的即插即用功能，減少網絡管理的困難和復雜性。對于 IPv4 的一些動態配置協議都是狀態自動配置協議即服務器必須保持每個節點的狀態信息，并管理這些保存的信息，而 IPv6 是支持無狀態自動配置，無狀態自動配置規程相對容易實現。首先，如果使用 IEEE EUI64 鏈路層地址，用戶就可以確信自己的主機 I D 是唯一的。因此，節點要完成的工作是確定自己的鏈路層地址并計算出 E U I 6 山東科技大學學士學位論文 17 4 地址，然后確定自己的 IPv6 網絡地址。 （ 3）提供了對移動性的更好支持。對于 IPv4 在處理移動性時主要是通過外地代理來解決，多個移動節點共享一個轉交地址，這樣做主要還是出于考慮 IPv4 地址空間的局限性，在引入 IPv6 之后巨大的地址空間使得地址的自動配置變得非常簡單，移動節點可以很簡單地快速的得到一個轉交地址，這樣使得 IPv6 不再需要外地代理，同樣也不需要外地代理轉交地址了，也就是說，移動 IPv6 中唯一的一種轉交地址是配置轉交地址。 （ 4）提供了對 Inter 協議安全性的更好支持，在使用 IPv6網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密并對 IP 報文進行校驗，極大的增強了網絡的安全性。 IPv6 的國內外現狀 IPv6 是下一代網絡的要害技術， IETF 從 1994 年開始這首研究開發下一代的 IP 協議即 IPv6， 1995 年 IPv6 的核心協議草案形成， 1998 年 IPv6 核心協議相對成熟，之后的幾年間業界對 IPv6 的探討與爭論一直不斷 [5]。 最近，全球的一些發達國家對 IPv6 的開發和應用取得了實質性的進展，一些國家和地區推出了很有特色的應用，一些運營商推出了商用業務和應用，為我們勾勒出了 IPv6 的未來發展前景。例如：日本的電信運營商推出了商用 IPv6 業務、韓國的 IPv6 推廣主要是沿著與寬帶業務相結合的發展方向、 山東科技大學學士學位論文 18 美國首先將 IPv6 應用于軍事領域、歐洲的 IPv6 應用將在移動領域有所突破，而我國的 CNGI 項目是政府引導的 IPv6 發展計劃 [6]。 日本被認為是最先進的 IPv6 試驗場。早在 1999 年，日本的一些運營商、互聯網服務提供商就已經開始啟動 IPv6 的試驗業務和服務，如 NTT， IIJ 等運營商后開始提供實驗性服務。到目前為止，日本已經有十個以上的 IPv6 商用業務和實驗服務提供商，其中 NTT 公司的 IPv6 全球發展策略尤其引人注目。 很長一段時間以來， IPv6 在美國的發展都處于休眠狀態，而 20xx 年 6 月美國國防部公布將不再購買不支持 IPv6 的網絡硬件設備的消息令業界為之一振。 20xx 年 6 月 9 日，美國國防部發 表了一份備忘錄，決定采用新的政策在整個部門中部署IPv6。從 20xx 年 10 月起，其 300 億美元的 IT 預算將只能用來購買支持 IPv6 的技術 [4]。 歐洲的移動通信事業相當發達，但在互聯網的發展方面去落后于美國，因此歐洲在 IPv6 的發展上采取了“先移動，后固定”的基本戰略，并在第三代移動通信網中率先引入了 IPv6，已實現在互聯網領域與美國并駕齊驅的目標 [6]。 而中國對于 IPv6 技術的態度是 “ 積極跟蹤、把握機遇、穩妥推進 ” ，并且在部分地區實行了網上實驗。中國政府密切關注著 IPv6 的發展，目前中國高校和科研機構已 經與國外一些運營商合作，對 IPv6 進行研究實驗。如清華大學、北京大 山東科技大學學士學位論文 19 學、北京理工大學等高校已經部署了 IPv6 的專網，為進一步IPv6 的研究提供了一個很好的平臺，由此可看出國家對下一代網絡的重視。上一代網絡的核心技術可以說是幾乎全部被國外掌握，總是人家制定規矩讓我們來遵守，這樣很是被動，為了改變這一現狀我們國家一定會抓住 IPv6 發展的這一機會，加緊研發掌握一定的核心技術，從而在下一代 IPv6 規約的制定中分的一杯羹 [8]。 山東科技大學學士學位論文 20 4 IPv4 到 IPv6 的過渡技術 由于 Inter 的規模以 及目前 網絡中數 量龐大的 IPv4用 戶和設備 ， IPv4 到 IPv6 的過 渡不可能 一次性實 現。而且，目 前許多企 業和用戶 的日常 工作越來 越依賴于 Inter，它們 無法容忍 在協議過 渡過程 中出現的 問題 。所以 IPv4 到 IPv6 的過渡 必須是一 個循序漸 進的過 程，在體驗 IPv6 帶來的好