協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)——IPV6技術(shù)白皮書（二）

2019-11-04 12:04:43

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供稿：網(wǎng)友

　　ipv6的產(chǎn)生
　　
　　2.1 什么是IPv6協(xié)議？
　　
　　IPv6協(xié)議是IP協(xié)議第6版本，是作為IPv4協(xié)議的后繼者而設(shè)計(jì)的新版本的IP協(xié)議。IPv6相比IPv4主要有以下一些變化：
　　
　　擴(kuò)展的尋址能力
　　
　　IPv6將IP地址長度從32位擴(kuò)展到128位，支持更多級(jí)別的地址層次、更多的可尋址節(jié)點(diǎn)數(shù)以及更簡單的地址自動(dòng)配置。通過在組播地址中增加一個(gè)“范圍”域提高了多點(diǎn)傳送路由的可擴(kuò)展性。還定義了一種新的地址類型，稱為“任意播地址”，用于發(fā)送包給一組節(jié)點(diǎn)中的任意一個(gè)；
　　
　　簡化的報(bào)頭格式
　　
　　一些IPv4報(bào)頭字段被刪除或變?yōu)榱丝蛇x項(xiàng)，以減少包處理中例行處理的消耗并限制IPv6報(bào)頭消耗的帶寬；
　　
　　對(duì)擴(kuò)展報(bào)頭和選項(xiàng)支持的改進(jìn)
　　
　　IP報(bào)頭選項(xiàng)編碼方式的改變可以提高轉(zhuǎn)發(fā)效率，使得對(duì)選項(xiàng)長度的限制更寬松，且提供了將來引入新的選項(xiàng)的更大的靈活性；
　　
　　標(biāo)識(shí)流的能力
　　
　　增加了一種新的能力，使得標(biāo)識(shí)屬于發(fā)送方要求非凡處理（如非默認(rèn)的服務(wù)質(zhì)量獲“實(shí)時(shí)”服務(wù)）的特定通信“流”的包成為可能；
　　
　　認(rèn)證和加密能力
　　
　　IPv6中指定了支持認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性和（可選的）數(shù)據(jù)機(jī)密性的擴(kuò)展功能。
　　
　　2.2 IPv6最初出現(xiàn)是在什么時(shí)候？導(dǎo)致IPv6出現(xiàn)的原因是什么？
　　
　　IETF于1992年開始開發(fā)IPv6協(xié)議，1995年12月在RFC1883中公布了建議標(biāo)準(zhǔn)（PRoposal standard），1996年7月和1997年11月先后發(fā)布了版本2和2.1的草案標(biāo)準(zhǔn)（draft standard），1998年12月發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)RFC2460。
　　
　　IPv6是為了解決現(xiàn)行Internet出現(xiàn)的問題而誕生的。現(xiàn)存的IPv4網(wǎng)絡(luò)潛伏著兩大危機(jī)：地址枯竭和路由表急劇膨脹。IPv6的出現(xiàn)將從根本上解決這些問題。IPv6繼續(xù)了IPv4的優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)IPv4多年來運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了大幅度的修改和功能擴(kuò)充，比IPv4處理性能更加強(qiáng)大、高效。與互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中涌現(xiàn)的其它技術(shù)概念相比，IPv6可以說是引起爭議最少的一個(gè)。人們已形成共識(shí)，認(rèn)為IPv6取代IPv4是必然發(fā)展趨勢，其主要原因歸功于IPv6幾乎無限的地址空間。
　　
　　2.3 什么是IPng？IPng的設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？
　　
　　早在20世紀(jì)90年代初期，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF（Internet Engineering Task Force）就開始著手下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP-the next generation（IPng）的制定工作。IETF在RFC1550里進(jìn)行了征求新的IP協(xié)議的呼吁，并公布了新的協(xié)議需要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)是：
　　
　　· 支持幾乎無限大的地址空間；
　　
　　· 減小路由表的大小；
　　
　　· 簡化協(xié)議，使路由器能更快地處理數(shù)據(jù)包；
　　
　　· 提供更好的安全性，實(shí)現(xiàn)IP級(jí)的安全；
　　
　　· 支持多種服務(wù)類型，尤其是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；
　　
　　· 支持多點(diǎn)傳送，即支持組播；
　　
　　· 答應(yīng)主機(jī)不更改地址實(shí)現(xiàn)異地漫游；
　　
　　· 支持未來協(xié)議的演變；
　　
　　· 答應(yīng)新舊協(xié)議共存一段時(shí)間；
　　
　　· 支持未來協(xié)議的演變以適應(yīng)底層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或上層應(yīng)用環(huán)境的變化；
　　
　　· 支持自動(dòng)地址配置；
　　
　　· 協(xié)議必須能擴(kuò)展，它必須能通過擴(kuò)展來滿足將來因特網(wǎng)的服務(wù)需求；擴(kuò)展必須是不需要網(wǎng)絡(luò)軟件升級(jí)就可實(shí)現(xiàn)的；
　　
　　· 協(xié)議必須支持可移動(dòng)主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　2.4 針對(duì)IPng的設(shè)計(jì)目標(biāo)有哪些提案？
　　
　　20世紀(jì)90年代初期，IETF提出了IPng的設(shè)計(jì)原則之后，共有如下針對(duì)IPng的提案被提出：
　　
　　TUBA：含有更多地址的TCP和UDP，建議采用ISO/OSI的CLNP協(xié)議來代替IPv4，這種解決方案答應(yīng)用戶有20字節(jié)的NSAP地址，以及一個(gè)可以使用的OSI傳輸協(xié)議的平臺(tái)；
　　
　　IPv7，TP/IX，CATNIP：IPv7是1992年由Robert Ullmann提出的。1993年，RFC1475進(jìn)行了更具體的描述，其標(biāo)題為“TP/IX：下一代的Internet”，TP/IX有64位地址。TP/IX后來演變成了RFC1707中定義的另一個(gè)協(xié)議CATNIP（Common Architecture for the Internet）。該方案包含了諸如快速信息包處理和新的RAP路由協(xié)議等觀點(diǎn)，試圖為IP、CLNP和IPX等信息包定義一個(gè)統(tǒng)一的格式，為眾多的傳輸協(xié)議如OSI/TP4、TCP、UDP和SPX等提供支持；
　　
　　IP in IP，IPAE：IP in IP是1992年提出的建議，計(jì)劃采用兩個(gè)IPv4層來解決互聯(lián)網(wǎng)地址的匱乏：一層用于全球骨干網(wǎng)絡(luò)，另一層用于某些特定的范圍。到了1993年，這個(gè)建議得到了進(jìn)一步的發(fā)展，名稱也改為了IPAE（IP Address Encapsulation），并且被采納為SIP的過渡方案；
　　
　　SIP（Simple IP）：由Steve Deering在1992年11月提出的，他的想法是把IP地址改為64位，并且去除IPv4中一些已經(jīng)過時(shí)的字段。這個(gè)建議由于其簡單性馬上得到了許多公司的支持；
　　
　　PIP（Paul's Internet Protocol）：由Paul Francis提出，PIP是一個(gè)基于新的結(jié)構(gòu)的IP。PIP支持以16位為單位的變長地址，地址間通過標(biāo)識(shí)符進(jìn)行區(qū)分，它答應(yīng)高效的策略路由并實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)性。1994年9月，PIP和SIP合并，稱為SIPP；
　　
　　SIPP（Simple IP Plus）：試圖結(jié)合SIP的簡單性和PIP路由的靈活性。SIPP設(shè)計(jì)為在高性能的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)作，比如ATM，同時(shí)也可以在低帶寬的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，如無線網(wǎng)絡(luò)。SIPP去掉了IPv4報(bào)頭的一些字段，使得報(bào)頭很小，并且采用64位地址。與IPv4將選項(xiàng)作為IP頭的基本組成部分不同，SIPP中把IP選項(xiàng)與報(bào)頭進(jìn)行了隔離。選項(xiàng)（假如有）將被放在報(bào)頭后的數(shù)據(jù)報(bào)中并位于傳輸層協(xié)議頭之前。使用這種方法后，路由器只有在必要的時(shí)候才會(huì)對(duì)選項(xiàng)頭進(jìn)行處理，這樣就提高了對(duì)于所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的性能。
　　
　　2.5 IPv6是如何成為IPng的標(biāo)準(zhǔn)的？
　　
　　1994年7月，IETF決定以SIPP作為IPng的基礎(chǔ)，同時(shí)把地址數(shù)由64位增加到128位。新的IP協(xié)議稱為IPv6，其版本是在1994年由IETF批準(zhǔn)的RFC1752。
　　
　　制定IPv6的專家們充分總結(jié)了早期制定IPv4的經(jīng)驗(yàn)以及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和市場需求，認(rèn)為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議應(yīng)側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)的容量和網(wǎng)絡(luò)的性能。IPv6繼續(xù)了IPv4的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了它的缺點(diǎn)。IPv6與IPv4是不兼容的，但它同所有其他的TCP/IP協(xié)議族中的協(xié)議兼容，即IPv6完全可以取代IPv4。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、網(wǎng)絡(luò)治理、移動(dòng)性以及服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯的改進(jìn)，是下一代互聯(lián)網(wǎng)可采用的比較合理的協(xié)議。
　　
　　2.6 IPv6和IPng的區(qū)別是什么？
　　
　　目前，國際上主要由IETF(internet engeering task force)負(fù)責(zé)IPv6的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。IPng問題就是在IPv4的地址空間出現(xiàn)危機(jī)時(shí)提出的，地址即將耗盡和路由表的過度膨脹是促使IPng問題產(chǎn)生的直接原因。IETF的IPng工作組在1994年9月提出了一個(gè)正式的草案“The Recommendation for the IP Next Generation Protocol”；1995年底確定了IPng的協(xié)議規(guī)范，分配了版本號(hào)6（版本號(hào)5已經(jīng)分配給另一個(gè)草案），稱為“IP version 6”（IPv6），同現(xiàn)在使用的版本4相區(qū)別；1998年又作了較大的改動(dòng)。
　　
　　簡單說，IPng更像是為“修訂IP”而提出的一個(gè)概念性的名字，沒有一個(gè)具體的協(xié)議叫做IPng，它是所有有關(guān)的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的總稱，而IPv6是IPng協(xié)議中的一個(gè)具體的協(xié)議。
　　
　　2.7 為什么在IPv4后直接就用IPv6，而不是IPv5？
　　
　　IPv4是在20世紀(jì)80年代初期實(shí)現(xiàn)的，在90年代初期提出了以新的版本代替IPv4的提議，主要是為了克服IPv4的地址局限性。在1994年7月選出了繼任者并命名為IPv6。作為一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備地址表示的手段，IPv6是IP的有效新一代地址表示的協(xié)議。其實(shí)也有IPv5，只是IPv5已經(jīng)用在TCP/IP協(xié)議族中的視頻流媒體服務(wù)方面了。

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