山东经济学院 本科毕业设计(论文) 设计(论文)题目:IPv6技术及应用现状调查 指导教师: 李启龙 学号: 200098576 姓名: 张琦 信息管理学院(部)信息管理与信息系统专Ⅷ2005届 山东经济学院教务处制 2005年5月27日
山 东 经 济 学 院 本科毕业设计(论文) 设计(论文)题目: IPv6 技术 及应用现状调查 指导教师： 李启龙 学 号： 200098576 姓 名： 张 琦 信息管理学院（部）信息管理与信息系统 专业2005届 山东经济学院教务处制 2005 年 5 月 27 日
山东经济学院学士学位论文 山东经济学院学士学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工 作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体,均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本 人承担。 学位论文作者签名 年 日 山东经济学院关于论文使用授权的说明 本人完全了解山东经济学院有关保留、使用学士学位论文的规定,即 学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅,学校可以公布论文的 全部或部分内容,可以采用影印或其他复制手段保存论文 导师签名 论文作者签名 年_月 日
山东经济学院学士学位论文 山东经济学院学士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工 作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本 人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 山东经济学院关于论文使用授权的说明 本人完全了解山东经济学院有关保留、使用学士学位论文的规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布论文的 全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 导师签名： 论文作者签名： 年 月 日 年 月 日
山东经济学院学士学位论文 IPV6技术及应用现状调查 摘要 随着IPⅵ4网络地址在全球范围内的逐渐枯竭,下一代网络协议IPv6的研究和应用逐 渐推开。本文对IPv6协议与IPv4协议的区别及其特殊的地址格式和报头格式进行了较为 详细的描述,并对在IPⅵ4向IPv6过渡中使用的技术进行了介绍,重点说明了目前较为流 行的双栈技术和隧道技术。本文还重点介绍了IPV6协议在中国大陆、台湾地区和日、韩 等国家和地区的应用现状,IPv6协议在信息家电研发上的应用和该协议在推广中遇到的 问题作了介绍。最后针对这些问题提出了相应的对策和对IPv6协议未来应用的展望。 关键词:IPv6;地址分配;隧道机制; CERNET2;信息家电 Investigation of IPv6 technology and the circumstance of using ABSTRACT Address gradual and exhausted with IPv4 network, of future generation protocol IPv6 study and use pushing open gradually. The difference, special address form and form of head of paper of this text to IPv6 agreement and IPv4 agreement have carried on comparatively detailed description. To technology that use make an introduction in carrying out the transition to IPv6 in IPv4, it proves to be comparatively prevailing pairs of inn technology and tunnel technology at present especially. This text has also introduced the application current situation in China,s Mainland, Taiwan and Japan and Korea S. etc of IPv6 agreement especially. Research and develop to IPv6 agreement application that have and agreement this question that run into make the introduction in not popularizing in information household appliances. The countermeasure against that these questions have been put forward correspondingly and prospect to that IPv6 agreement use in the future finally Keywords: IPv6; distribute the address: Mechanism of the tunnel; CERNET2; Informationization of the e- home appliances
山东经济学院学士学位论文 IPv6 技术及应用现状调查 摘要 随着 IPv4 网络地址在全球范围内的逐渐枯竭，下一代网络协议 IPv6 的研究和应用逐 渐推开。本文对 IPv6 协议与 IPv4 协议的区别及其特殊的地址格式和报头格式进行了较为 详细的描述，并对在 IPv4 向 IPv6 过渡中使用的技术进行了介绍，重点说明了目前较为流 行的双栈技术和隧道技术。本文还重点介绍了 IPv6 协议在中国大陆、台湾地区和日、韩 等国家和地区的应用现状，IPv6 协议在信息家电研发上的应用和该协议在推广中遇到的 问题作了介绍。最后针对这些问题提出了相应的对策和对 IPv6 协议未来应用的展望。 关键词：IPv6；地址分配；隧道机制；CERNET2；信息家电 Investigation of IPv6 technology and the circumstance of using ABSTRACT Address gradual and exhausted with IPv4 network, of future generation protocol IPv6 study and use pushing open gradually. The difference, special address form and form of head of paper of this text to IPv6 agreement and IPv4 agreement have carried on comparatively detailed description. To technology that use make an introduction in carrying out the transition to IPv6 in IPv4, it proves to be comparatively prevailing pairs of inn technology and tunnel technology at present especially. This text has also introduced the application current situation in China's Mainland, Taiwan and Japan and Korea S. etc of IPv6 agreement especially. Research and develop to IPv6 agreement application that have and agreement this question that run into make the introduction in not popularizing in information household appliances. The countermeasure against that these questions have been put forward correspondingly and prospect to that IPv6 agreement use in the future finally. Keywords：IPv6；distribute the address；Mechanism of the tunnel；CERNET2；Informationization of the e-home appliances
山东经济学院学士学位论文 目录 、背景 、IPV6技术介绍 (一)IPV4和IPV6的主要区别 (二)IPV6的地址方案 地址表达方式 2.地址分配 3.地址类型 (三)IPV6的报头格式 IPV6的基本报头 2.IPV6的扩展报头 IPⅤ4向IPV6过渡技术 (一)基本过渡策略 过渡策略的主要目标 2.过渡策略的分类… 2233445555577 (二)IPV4向IPV6过渡技术 各个IPV6孤岛之间的通信 2.IP4网络与IPV6网络的通信 四、国内外在IPV6方面的研发现状和已有应用 一)中国大陆科研机构和高校的研发与应用工作 中国科学院IV6项目 2. CERNET2与中国高校 3.山东大学网络中心在 CERNET2和IPV6上的应用 (二)台湾地区科研机构和业界公司的研发与应用 综述 2.科研机构和产业界所作的相关工作 3.台湾地区IPv6发展趋势 (三)日、韩及欧洲在IPV6方面的应用 1.日本在IPV6方面的应用 2.韩国在IPV6方面的应用 3.欧洲在IPV6方面的应用 五、IPV6与相关技术的结合和应用中面临的问题.… (一)IPV6应用在信息家电的研发方面 信息家电的概念和特点… 2.IPV6适合应用于信息家电的原因
山东经济学院学士学位论文 目 录 一、背景.............................................................................................................................................................. 1 二、IPV6 技术介绍 ............................................................................................................................................ 1 （一）IPV4 和 IPV6 的主要区别 ................................................................................................................... 1 （二）IPV6 的地址方案................................................................................................................................. 2 1．地址表达方式........................................................................................................................................ 2 2．地址分配................................................................................................................................................ 3 3．地址类型................................................................................................................................................ 3 （三）IPV6 的报头格式................................................................................................................................. 4 1．IPv6 的基本报头 ................................................................................................................................... 4 2．IPv6 的扩展报头 ................................................................................................................................... 5 三、IPV4 向 IPV6 过渡技术.............................................................................................................................. 5 （一）基本过渡策略...................................................................................................................................... 5 1．过渡策略的主要目标............................................................................................................................ 5 2．过渡策略的分类.................................................................................................................................... 5 （二）IPV4 向 IPV6 过渡技术....................................................................................................................... 7 1．各个 IPv6 孤岛之间的通信 .................................................................................................................. 7 2．IPv4 网络与 IPv6 网络的通信.............................................................................................................11 四、国内外在 IPV6 方面的研发现状和已有应用...........................................................................................11 （一）中国大陆科研机构和高校的研发与应用工作.................................................................................11 1．中国科学院 IPv6 项目 .........................................................................................................................11 2．CERNET2 与中国高校 ....................................................................................................................... 12 3．山东大学网络中心在 CERNET2 和 IPv6 上的应用......................................................................... 15 （二）台湾地区科研机构和业界公司的研发与应用................................................................................ 18 1．综述...................................................................................................................................................... 18 2．科研机构和产业界所作的相关工作.................................................................................................. 18 3．台湾地区 IPv6 发展趋势 .................................................................................................................... 20 （三）日、韩及欧洲在 IPV6 方面的应用.................................................................................................. 20 1．日本在 IPv6 方面的应用 .................................................................................................................... 20 2．韩国在 IPv6 方面的应用 .................................................................................................................... 21 3．欧洲在 IPv6 方面的应用 .................................................................................................................... 22 五、IPV6 与相关技术的结合和应用中面临的问题....................................................................................... 23 （一）IPV6 应用在信息家电的研发方面................................................................................................... 23 1．信息家电的概念和特点...................................................................................................................... 23 2．IPv6 适合应用于信息家电的原因 ..................................................................................................... 23 i
山东经济学院学士学位论文 3.家庭网络的组成… (二)IPV6在应用中存在的问题 业界公司的不支持 2.相关业务的缺乏… 3.全世界各国和国际机构的态度不 六、对策及展望 (一)针对遇到的问题的对策 针对软硬件升级问题的解决策略 555555 2.针对业务较为缺乏的解决策略… 3.针对其它相关问题的解决策略. (二)IPv6应用前景展望 参考文献… 致谢
山东经济学院学士学位论文 ii 3．家庭网络的组成.................................................................................................................................. 24 （二）IPV6 在应用中存在的问题............................................................................................................... 24 1．业界公司的不支持.............................................................................................................................. 24 2．相关业务的缺乏.................................................................................................................................. 25 3．全世界各国和国际机构的态度不一.................................................................................................. 25 六、对策及展望................................................................................................................................................ 25 （一）针对遇到的问题的对策.................................................................................................................... 25 1．针对软硬件升级问题的解决策略...................................................................................................... 25 2．针对业务较为缺乏的解决策略.......................................................................................................... 25 3．针对其它相关问题的解决策略.......................................................................................................... 26 （二）IPV6 应用前景展望........................................................................................................................... 26 参考文献............................................................................................................................................................ 26 致谢.................................................................................................................................................................... 27
山东经济学院学士学位论文 、背景 随着网络不断的普及,IPV4地址日趋枯竭,为了应对这一危机,相关国际组织制定并公布了下 代网络协议—IPV6。本文试对IPv6的协议内容(地址格式和报头等)进行较为详细地介绍,IP4 向IPv6过渡技术以及目前IPV6的应用状况进行较为具体地说明。以期使初学者对IPV6有具体的认识 并对在IP6应用中遇到的问题,找到可以近似参照的解决方案 传统的P,即IPⅤ4( IP version4)定义P地址的长度为32个二进制数位,理论上能提供 2=4294967296个P地址。从20世纪80年代中期起,尤其是进入90年代以来, Internet有了迅猛地发 展,以目前因特网发展速度计算,所有IPV4地址将在2005~2010年间分配完毕。尽管采取一些措施 如CDR、DHCP、NAT和Poxy等技术,可很大程度地减缓IPv4地址空间的耗尽,但从长远来看,这 只是权宜之计。与此同时,这些技术打破了P协议端到端的自然属性,并使得路由表将占满路由器的 内存空间,有可能导致网络瘫痪。1994年11月IESG( Internet Engineering Steering Group)以RFC1752 为标准草案产生了下一代IP协议,并命名为Pv6( P version6)。IETF( Internet Engineering Task Force) 从1995年开始,着手研究开发IPv6。IPV6具有长达128位的地址空间,能提供天文数字的P地址空间 有可能是34×1038,这将彻底解决地址匮乏的问题。除此之外,IPV6还采用分级地址模式、高效 IP包头、服务质量(QoS)、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。下一代互联网( Internet2) 将以IPv6协议为基础。 如图1-1所示,所有因特网的区域性注册机构(RIR)包括ARIN、RIPE和 APNIC的IPV4地址分 配非常不平衡: ARIN( the American Registry for Internet Numbers):负责南、北美洲及非洲的一部分地区的地址 分配,获得74% RIPE NCC ( Reseau IP europeans):负责欧洲、中 东和非洲的一部分地区的地 口ARLN 址分配,获得17%; I RIP □ APNIC APNIC (the Asia-Pacific Network Information Center):负责亚洲、太平洋 地区的地址分配,获得9 图1-1IPv4地址分配情况 IPV4地址分配在全球 的不均衡,必然导致有的国家和地区的地址资源相当匮乏。这些国家和地区必然对IPv6的引入抱有积 极的态度。目前IPV6在亚洲和欧洲地区的蓬勃发展也充分证明地址空间的匮乏是最主要的推动力 、IPV6技术介绍 一)IPy4和IPV6的主要区别 IPV6协议并不是完全推翻了IPV4的所有思路和结构,重新制定一个完全不同的网络协议标准, 而是继承了IPV4协议的主要优点,并依据IPV4在使用中所获取的丰富经验、教训来进行很大幅度的 修改和功能扩充。其中,IPv6与IPv4相比,最为显著的变化在于两点:地址空间及格式表达、报头 格式。另外在安全性上,IPV6也较IP4有显著的提高。 首先是网络地址空间的极大扩展。从P4到IPV6,P地址规模一下子从32位增加到128位,也就
山东经济学院学士学位论文 一、背景 随着网络不断的普及，IPv4 地址日趋枯竭，为了应对这一危机，相关国际组织制定并公布了下一 代网络协议——IPv6。本文试对 IPv6 的协议内容（地址格式和报头等）进行较为详细地介绍，IPv4 向 IPv6 过渡技术以及目前 IPv6 的应用状况进行较为具体地说明。以期使初学者对 IPv6 有具体的认识， 并对在 IPv6 应用中遇到的问题，找到可以近似参照的解决方案。 传统的IP，即IPv4（IP version 4）定义IP地址的长度为 32 个二进制数位，理论上能提供 232=4294967296 个IP地址。从 20 世纪 80 年代中期起，尤其是进入 90 年代以来，Internet有了迅猛地发 展，以目前因特网发展速度计算，所有IPv4 地址将在 2005~2010 年间分配完毕。尽管采取一些措施， 如CIDR、DHCP、NAT和Proxy等技术，可很大程度地减缓IPv4 地址空间的耗尽，但从长远来看，这 只是权宜之计。与此同时，这些技术打破了IP协议端到端的自然属性，并使得路由表将占满路由器的 内存空间，有可能导致网络瘫痪。1994 年 11 月IESG (Internet Engineering Steering Group)以RFC1752 为标准草案产生了下一代IP协议，并命名为IPv6(IP version 6)。IETF（Internet Engineering Task Force） 从 1995 年开始，着手研究开发IPv6。IPv6 具有长达 128 位的地址空间，能提供天文数字的IP地址空间 ——有可能是 3.4×1038，这将彻底解决地址匮乏的问题。除此之外，IPv6 还采用分级地址模式、高效 IP包头、服务质量（QoS）、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。下一代互联网（Internet2） 将以IPv6 协议为基础。 如图 1-1 所示，所有因特网的区域性注册机构（RIR）包括 ARIN、RIPE 和 APNIC 的 IPv4 地址分 配非常不平衡： ARIN（the American Registry for Internet Numbers）：负责南、北美洲及非洲的一部分地区的地址 分配，获得 74%； 1 P sia-Pacific 洋 。 的不 二、IPv6 技术介绍 （一）IPv4 和 IPv6 的主要区别 IPv6 协议并不是完全推翻了 IPv4 的所有思路和结构，重新制定一个完全不同的网络协议标准， 而是 址规模一下子从 32 位增加到 128 位，也就 RIPE NCC（Reseau I Europeans）：负责欧洲、中 东和非洲的一部分地区的地 址分配，获得 17%； 图 1-1 IPv4 地址分配情况 APNIC（the A Network Information Center）：负责亚洲、太平 地区的地址分配，获得 9% IPv4 地址分配在全球 均衡，必然导致有的国家和地区的地址资源相当匮乏。这些国家和地区必然对 IPv6 的引入抱有积 极的态度。目前 IPv6 在亚洲和欧洲地区的蓬勃发展也充分证明地址空间的匮乏是最主要的推动力。 继承了 IPv4 协议的主要优点，并依据 IPv4 在使用中所获取的丰富经验、教训来进行很大幅度的 修改和功能扩充。其中，IPv6 与 IPv4 相比，最为显著的变化在于两点：地址空间及格式表达、报头 格式。另外在安全性上，IPv6 也较 IPv4 有显著的提高。 首先是网络地址空间的极大扩展。从IPv4 到IPv6，IP地
山东经济学院学士学位论文 是说PV6拥有128bit的地址空间。那么IP6的地址长度就是213,即:340,282,266,920,938,463, 374,607,431,768,211,456直观的就是103之多。这将是一个非常巨大的地址空间,足以供我们 每个人拥有成百上千台个人计算机终端,甚至手机和家用电器也将拥有各自的P地址。 其次,IPV6协议采用了不同于IPv4协议的网络地址分类方式。传统的IPV4协议将网络地址分为 B、C、D、E5类,一般格式为:地址类号网络号主机号(二进制)。IPV6的地址类型主要分为 Unicast单播地址、 Multicast组播地址、 Anycast任播地址3类。另外,IPv6的地址体系在很多领域, 比如:层次结构、分配对象、聚合方式等诸多方面都与IPv4有着很大的差异。而且,地址的分配方案 直接和网络路由的效率有关。其中,所有IPV6的地址都是被分配到接口,而非IPV4中的结点。这也 是两者区别之 报头格式的不同将在另外章节详细介绍,在此就不赘述了。 IPv6协议大大增加了网络对鉴定和机密的支持,具有较之IPV4网络协议远为强大的安全性。IPv6 协议族定义了有关安全性的基本信息,提供了两种安全机制:认证和加密。在实际的IP通信中,可以 使用这两种安全机制或者其中之一,提高数据传输的安全性。 另外,Pv6在QoS、Plug&Play功能、移动性能、ICMP方面都有较大的提高。 (二)IPv6的地址方案 1.地址表达方式 在IPV4中,通常使用二进制和点分十进制两种格式表示方法。二进制是IP4地址体系的基础, 是实际运作的真实IP的表示方法。采用十进制则是为了便于使用和比较。但是在IPV6的地址表达中, 由于IPv6地址有128位bit,所以采用上述两种方式都存在着无法简洁和有效表达一个IPv6地址的难 题。为此,我们采用冒号十六进制来表示IPV6的地址。即为:xx: X.XX.X'X表现形式,其中,x是8 个16位地址段的十六进制值 例如:EAC1:0000:12450907:00E10709:00020006 00102100ECA0:00000000:061l:0003AAE0 另外,IPV6地址还可以用另外两种形式进行表达, (1)PV6地址的压缩表示 很多情况下,尤其是在目前IPV6地址应用的初始阶段,IPV6地址的分配,往往会包含很多0位 的地址。为了简化书写,制定了一个特殊的语法来压缩0,即使用“”符号来表示有多个0值的16 位组。但“∷”符号在一个地址中只能出现一次。 例如:AE80:00:00:6600:1231 0:0:0:0:000:1 可以压缩表示为:AE80:66001231 这种压缩表示的好处在于更加简洁明了,并且不容易出错。 (2PV4与IPv6地址的混合表示 在IPv6协议应用的初始阶段,IPV4与IPV6地址必将大量共存,于是,我们往往采用这样的方式 来更适当、有区分的表达这种情况。 X'x x x.x. xd. d.d. d, 其中,ⅹ仍然表示地址中6个高阶16位十六进制值,d则是地址中4个低阶8位段的十进制值(标 准IP4表示)。例如 ACDE:1203:12.1920.12 191.98.168.254 (3)地址前缀的表示方法 在IP4中,用来表示网络结构的是子网掩码。而在IPV6中已经没有子网掩码这个概念,一个IPv6 地址前缀可以表示为如下的形式:IPV6地址/前缀长度
山东经济学院学士学位论文 2 是说 络地址分为： A、 将在另外章节详细介绍，在此就不赘述了。 4 网络协议远为强大的安全性。IPv6 协议 面都有较大的提高。 （二）IPv6 的地址方案 1．地址表达方式 IPv4 中，通常使用二进制和点分十进制两种格式表示方法。二进制是 IPv4 地址体系的基础， 是实 :00E1:0709:0002:0006 (1)IP 在目前 IPv6 地址应用的初始阶段，IPv6 地址的分配，往往会包含很多 0 位 的地 0:0:1 错。 (2)IP ，IPv4 与 IPv6 地址必将大量共存，于是，我们往往采用这样的方式 来更 中 6 个高阶 16 位十六进制值，d 则是地址中 4 个低阶 8 位段的十进制值（标 准 IP 0.12 ::191.98.168.254 (3)地 网络结构的是子网掩码。而在 IPv6 中已经没有子网掩码这个概念，一个 IPv6 地址 IPv6 拥有 128bit的地址空间。那么IPv6 的地址长度就是 2128，即：340，282，266，920，938，463， 374，607，431，768，211，456 直观的就是 1038之多。这将是一个非常巨大的地址空间，足以供我们 每个人拥有成百上千台个人计算机终端，甚至手机和家用电器也将拥有各自的IP地址。 其次，IPv6 协议采用了不同于 IPv4 协议的网络地址分类方式。传统的 IPv4 协议将网 B、C、D、E 5 类，一般格式为：地址类号|网络号|主机号（二进制）。IPv6 的地址类型主要分为： Unicast 单播地址、Multicast 组播地址、Anycast 任播地址 3 类。另外，IPv6 的地址体系在很多领域， 比如：层次结构、分配对象、聚合方式等诸多方面都与 IPv4 有着很大的差异。而且，地址的分配方案 直接和网络路由的效率有关。其中，所有 IPv6 的地址都是被分配到接口，而非 IPv4 中的结点。这也 是两者区别之一。 报头格式的不同 IPv6 协议大大增加了网络对鉴定和机密的支持，具有较之 IPv 族定义了有关安全性的基本信息，提供了两种安全机制：认证和加密。在实际的 IP 通信中，可以 使用这两种安全机制或者其中之一，提高数据传输的安全性。 另外，IPv6 在 QoS、Plug&Play 功能、移动性能、ICMP 方 在 际运作的真实 IP 的表示方法。采用十进制则是为了便于使用和比较。但是在 IPv6 的地址表达中， 由于 IPv6 地址有 128 位 bit，所以采用上述两种方式都存在着无法简洁和有效表达一个 IPv6 地址的难 题。为此，我们采用冒号十六进制来表示 IPv6 的地址。即为：x:x:x:x:x:x:x:x 表现形式，其中，x 是 8 个 16 位地址段的十六进制值。 例如：EAC1:0000:1245:0907 0010:2100:ECA0:0000:0000:0611:0003:AAE0 另外，IPv6 地址还可以用另外两种形式进行表达。 v6 地址的压缩表示 很多情况下，尤其是 址。为了简化书写，制定了一个特殊的语法来压缩 0:，即使用“::”符号来表示有多个 0 值的 16 位组。但“::”符号在一个地址中只能出现一次。 例如：AE80:0:0:0:0:660:0:1231 0:0:0:0:0: 可以压缩表示为：AE80::660:0:1231 ::1 这种压缩表示的好处在于更加简洁明了，并且不容易出 v4 与 IPv6 地址的混合表示 在 IPv6 协议应用的初始阶段 适当、有区分的表达这种情况。 x:x:x:x:x:x:d.d.d.d， 其中，x 仍然表示地址 v4 表示）。例如： ACDE::1203:12.192. 址前缀的表示方法 在 IPv4 中，用来表示 前缀可以表示为如下的形式：IPv6 地址/前缀长度
山东经济学院学士学位论文 其中IPV6地址一般表示为十六进制值,前缀长度则是组成前缀的十进制值,说明地址最左边的 连续的地址位的长度,表达的是网络结构 例如:60位长的前缀12AB00000C03(十六进制)可以分别用以下的几种合法方式来加以表 12AB:0000:0000CD300000:00000000000060 12AB:CD300:0:0:060 12AB0:0CD30:/60 当同时表示某个网络结点地址及其子网前缀两者时,可以组合成如下表 结点地址:12AB0:0CD30:123456789 AB: CDEF 结点子网号:12AB:00CD30:/60 可以缩写表示为:12AB:0.0:CD30:123456789 AB CDEF/60 2.地址分配 IPV4中,地址是用户拥有的,一旦用户申请到,他就永远使用该地址空间。这样往往会造成路由 表爆炸的现象出现。IPV6改变了这种分配方式。从用户拥有变成了ISP拥有,为了地址分配和修改的 方便,IPV6允许给一个指定的网络指派多个前缀,也允许对一个主机的给定接口同时指派多个地址。 这样的分配方案支持可集聚地址、本地用地址和组播地址的直接分配,并有保留给NSAP地址和IPX 地址的空间。其余空间留给将来使用。 Unicast单播地址和 Multicast组播地址可以通过地址的前面几 位字值来区分:值为FF(11111)于标识一个地址为 Multicast地址,其他值则标志这个地址为 Unicast 地址。 Anycast地址从形式上与 Unicast地址完全相同,在语法上无法区分 3.地址类型 IPv6地址可分为3类: Unicast地址、 Multicast地址、 Anycast地址。 (1) Unicast地址:也称单播地址。这种地址用于标识某一单个接口,发往单播地址的包将被传送 到该地址指向的网络接口。 Unicast单播地址分为若干种,可聚类单播地址是其中最重要和最常用的 种,表现形式是2000/3。可聚类单播地址安排成一个三层次的分级结构:公用拓扑;站点拓扑;接口 标识符。公用拓扑是提供公用 Internet传送服务的供应商和交换局群体。站点拓扑是本地的特定站点 或组织,它不提供到本站点以外结点的公用传送服务。接口标识符是标识链路上的接口。设计这样的 地址格式为了既支持基于当前供应商的集聚,又支持交换局这种新的集聚类型。其组合式高效的选录 集聚可用于直接连接到供应商和连接到交换局两者的站点上,站点可以选择连接到两种类型中的任何 种集聚点。此外,还有其他各种特殊的 Unicast单播地址,主要有未指定地址、回返地址、嵌有IP4 地址的IPv6地址、本地用IPV6单播地址、NSAP地址及IPX地址等。IPV6可集聚全球单播地址格式: 13|138 64位 +-+-+-+-+- + FP RESI NLA SLA INTERFACE ID --+---+ 图2-1IPv6可集聚全球单播地址格式 (2) Multicast地址:也称组播地址。这种地址用于标识属于不同网络结点的一组接口。但发往组 播地址的包将被传送到该地址标识的所有接口。 Multicast地址只能作为目的地址出现,在IPV6包中不 能用做信源地址或出现在任何路由包头中。IPv6中不再有IPV4中的广播地址,与其作用类似的是 Multicast地址。 Multicast地址可以用于实现IP网络中一点到多点的高效数据传送,从而有效地节约网 络带宽、降低网络负载。 Multicast地址的基本格式如下
山东经济学院学士学位论文 3 则是组成前缀的十进制值，说明地址最左边的 连续 3（十六进制）可以分别用以下的几种合法方式来加以表 示： B:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 结点地址及其子网前缀两者时，可以组合成如下表示： 123:4567:89AB:CDEF/60 2．地址分配 中，地址是用户拥有的，一旦用户申请到，他就永远使用该地址空间。这样往往会造成路由 表爆 3．地址类型 地址可分为 3 类：Unicast 地址、Multicast 地址、Anycast 地址。 往单播地址的包将被传送 到该 (2) 址用于标识属于不同网络结点的一组接口。但发往组 播地 其中 IPv6 地址一般表示为十六进制值，前缀长度 的地址位的长度，表达的是网络结构。 例如：60 位长的前缀 12AB00000000CD 12A 12AB::CD30:0:0:0:0/60 12AB:0:0:CD30::/60 当同时表示某个网络 结点地址：12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF 结点子网号：12AB:0:0:CD30::/60 可以缩写表示为：12AB:0:0:CD30: IPv4 炸的现象出现。IPv6 改变了这种分配方式。从用户拥有变成了 ISP 拥有，为了地址分配和修改的 方便，IPv6 允许给一个指定的网络指派多个前缀，也允许对一个主机的给定接口同时指派多个地址。 这样的分配方案支持可集聚地址、本地用地址和组播地址的直接分配，并有保留给 NSAP 地址和 IPX 地址的空间。其余空间留给将来使用。Unicast 单播地址和 Multicast 组播地址可以通过地址的前面几 位字值来区分：值为 FF（1111111）用于标识一个地址为 Multicast 地址，其他值则标志这个地址为 Unicast 地址。Anycast 地址从形式上与 Unicast 地址完全相同，在语法上无法区分。 IPv6 (1) Unicast 地址：也称单播地址。这种地址用于标识某一单个接口，发 地址指向的网络接口。Unicast 单播地址分为若干种，可聚类单播地址是其中最重要和最常用的一 种，表现形式是 2000:/3。可聚类单播地址安排成一个三层次的分级结构：公用拓扑；站点拓扑；接口 标识符。公用拓扑是提供公用 Internet 传送服务的供应商和交换局群体。站点拓扑是本地的特定站点 或组织，它不提供到本站点以外结点的公用传送服务。接口标识符是标识链路上的接口。设计这样的 地址格式为了既支持基于当前供应商的集聚，又支持交换局这种新的集聚类型。其组合式高效的选录 集聚可用于直接连接到供应商和连接到交换局两者的站点上，站点可以选择连接到两种类型中的任何 一种集聚点。此外，还有其他各种特殊的 Unicast 单播地址，主要有未指定地址、回返地址、嵌有 IPv4 地址的 IPv6 地址、本地用 IPv6 单播地址、NSAP 地址及 IPX 地址等。IPv6 可集聚全球单播地址格式： |3 | 13| 8 | 24 | 16 | 64 位 | +---+-----+----+---------------+----------+----------------------------------+ |FP |TLA |RES| NLA | SLA | INTERFACE ID | | | ID | | ID | ID | | +---+------+---+----------------+---------+----------------------------------+ 图 2-1 IPv6 可集聚全球单播地址格式 Multicast 地址：也称组播地址。这种地 址的包将被传送到该地址标识的所有接口。Multicast 地址只能作为目的地址出现，在 IPv6 包中不 能用做信源地址或出现在任何路由包头中。IPv6 中不再有 IPv4 中的广播地址，与其作用类似的是 Multicast 地址。Multicast 地址可以用于实现 IP 网络中一点到多点的高效数据传送，从而有效地节约网 络带宽、降低网络负载。Multicast 地址的基本格式如下：
山东经济学院学士学位论文 112位 I11111111 S Group ID +-----+-+ -- 图2-2 Multicast地址的基本格式 (3) Anycast地址:也称任播地址。这种地址用于标识属于不同结点的一组接口。发往任播地址 的包将被传送到该地址标识的某一个接口,通常是路由协议计算出的最近的那个接口。任播地址是 IPv4协议中所没有的,它允许分组被路由到具有某个IP地址的所有结点中的其中任意一个。这个任 播地址可能被分配给一个或多个网络接口,这样,发送给这个IP的分组就会按路由协议中的距离度量 传送到所有具有这个P地址的网络接口中最近的一个。目前,任播地址仅被用做目标地址,且仅分配 给路由器。任播地址时从单点传送地址空间中分配的,使用了单点传送地址格式中的一种。 Anycast 任播地址基本格式如下 位 128~n位 子网前缀 -+-+ 图2-3 Anycast任播地址基本格式 (三)IPv6的报头格式 IPV6的报头格式可以分为两方面:基本报头和扩展报头。其中,基本报头是每个IPv6报文所必 须的,而扩展报头则是根据具体情况设置为可选项。也就是说,IPV6的通用模式为:一个固定长度的 基本报头+一组可选、数量变化的扩展报头。 1.IPv6的基本报头 IP6基本报头的设计理念主要来自对原有IPv4报头格式的改变,源于IPV4报头并高于IPv4报头。 IP6本身有许多新的思路和功能拓展等。与IPV4报头相比,IPV6基本报头所含字段少,而且报头长 度固定。这些特点使网络中路由器的硬件实现更为简单。与IPV4不同的是,在今后必将普及的纯IPV6 网络中,数据报文在路由过程中不会被分割,从而进一步减少了路由负担。这些改进能够使IPV6在 个合理的开销范围内,适应未来网络流量的指数级增长速度。 IPV6基本报头格式如图24所示 23 版本(4)传输流类型(8)数据流标签(20) 有效载荷长度(16) 下一个报头(8)跳数限制(8) 信源地址(128) 信宿地址(128) 图2-4PV6基本报头格式 通过对IPV6报头格式的分析,可以得出如下结论 (1)IPV6中,报头以64字节为单位,且报头的总长度固定为40字节。 (2)IPv6基本报头去掉了IPv4中的所有可选项,还减少、改变了许多IPv4中的字段,如取消了 头标长度、服务类型、标识、标志、分段偏移量及报头校验和。增加了两个新的字段:优先级和流标
山东经济学院学士学位论文 4 | (3) Anycast 地址用于标识属于不同结点的一组接口。发往任播地址 的包 n 位 | 128~n 位 | （三）IPv6 的报头格式 IPv6 的报头格式可以分为两方面：基本报头和扩展报头。其中，基本报头是每个 IPv6 报文所必 须的 1．IPv6 的基本报头 IPv4 报头格式的改变，源于 IPv4 报头并高于 IPv4 报头。 IPv6 0 16 23 31 | 8 | 4 | 4 | 112 位 +-----------------+---------+----------+-----------------------------------------------+ | 11111111 |Scope |Scope | Group ID | +-----------------+---------+-----------+----------------------------------------------+ 图 2-2Multicast 地址的基本格式 地址：也称任播地址。这种 将被传送到该地址标识的某一个接口，通常是路由协议计算出的最近的那个接口。任播地址是 IPv4 协议中所没有的，它允许分组被路由到具有某个 IP 地址的所有结点中的其中任意一个。这个任 播地址可能被分配给一个或多个网络接口，这样，发送给这个 IP 的分组就会按路由协议中的距离度量 传送到所有具有这个 IP 地址的网络接口中最近的一个。目前，任播地址仅被用做目标地址，且仅分配 给路由器。任播地址时从单点传送地址空间中分配的，使用了单点传送地址格式中的一种。Anycast 任播地址基本格式如下： | +------------------------------------------------------+-----------------------------------+ | 子网前缀 | 00000000000000 | +------------------------------------------------------+-----------------------------------+ 图 2-3Anycast 任播地址基本格式 ，而扩展报头则是根据具体情况设置为可选项。也就是说，IPv6 的通用模式为：一个固定长度的 基本报头+一组可选、数量变化的扩展报头。 IPv6 基本报头的设计理念主要来自对原有 本身有许多新的思路和功能拓展等。与 IPv4 报头相比，IPv6 基本报头所含字段少，而且报头长 度固定。这些特点使网络中路由器的硬件实现更为简单。与 IPv4 不同的是，在今后必将普及的纯 IPv6 网络中，数据报文在路由过程中不会被分割，从而进一步减少了路由负担。这些改进能够使 IPv6 在一 个合理的开销范围内，适应未来网络流量的指数级增长速度。 IPv6 基本报头格式如图 2-4 所示： 3 4 11 12 版本（4） 传输流类型（8） 数据流标签（20） 有效载荷长度（16） 下一个报头（8） 跳数限制（8） 信源地址（128） 信宿地址（128） 图 2-4 通过对 IPv6 报头格式的分析，可以得出如下结论。 固定为 40 字节。 v4 中的字段，如取消了 头标 IPv6 基本报头格式 (1) IPv6 中，报头以 64 字节为单位，且报头的总长度 (2) IPv6 基本报头去掉了 IPv4 中的所有可选项，还减少、改变了许多 IP 长度、服务类型、标识、标志、分段偏移量及报头校验和。增加了两个新的字段：优先级和流标
山东经济学院学士学位论文 (3)将三个报头字段:服务类型、生存时间、协议重新命名为数据流标识号、跳数限制和下一个 报头,并赋予了新的含义。 IPv6的这些改变,不仅提高了数据报头的处理速率和路由器处理分组的速度,而且将可选项转换 成了独立的“扩展分组头”。由于大多数分组头在数据的传输路径中无需任何路由器的检查和处理,直 至到达终点,从而方便了拥有选项的数据报提高路由性能。当路由器或主机不认识选项时,也可以对 选项进行编码,从而可以更高效地转发。 2.IPV6的扩展报头 个正常发送的IPV6报文,可以没有扩展报头,但必定需要一个基本报头。只有在需要路由器或 者目的结点作某些特殊处理时,才由发送方的信宿地址添加一个或多个扩展报头。所以,扩展报头的 添加是为了提供某种特定的差异化网络服务。 扩展报头是IPV6报头设计思想中很重要的一环,它的应用功效类似于IPv4报头中的各种选项, 这种设计有如下好处: (1)最大的灵活性 这种灵活性主要体现在两个方面:一是现有的IPV6数据报文在传输过程中,可以根据其特定的网 络需求,由其基本报头有选择、有针对性地携带一个或者多个IPV6扩展报头;二是IPv6扩展报头的 总长度并没有一个固定的长度规定,可针对新的网络应用,设计新的扩展报头,无须考虑IPV6扩展报 头总长度的限制。 (2)提高路由器转发效率 IPV6基本报头的固定长度非常有利于提高软件处理报头的效率。另外,IPv6基本报头比IPv4更 为简洁,能够减少路由器的操作,降低路由器数据的开销,这样有利于提高路由器等的工作效率。而 且,在IPV6网络路由过程中不会对所传输的数据报文进行分割,从而进一步减少了路由的负载。同时 由于使用了扩展报头这一设计结构,可以提高路由性能,当结点无法辨认某选项时,可对选项进行编 码,从而更高效率地进行转发。 除了以上两个主要优点外,IPV6还有一些其他特性。主要包括,按顺序分解报头,扩展报头的对 齐,下一个报头的参数,报错机制等。 三、IP4向IPV6过渡技术 )基本过渡策略 1.过渡策略的主要目标 (1)过渡方式应该是逐步的和渐进式的,保护IPV4网络设备的投资 (2)P4网络和P6网络相互渗透,长期共存,这就要求IP4和IP6网络设备彼此可以互连互 可以彼此实现互操作 (3)IPv4网络向IPv6网络过渡过程中,IPV4向IPV6升级的费用应尽可能地低,过渡技术应尽可 能地简单,这样才能尽快吸引广大用户主动向IPv6网络过渡。 2.过渡策略的分类 (1)双协议栈方式 双协议栈是指在同一个网络结点同时支持IPV4和IPV6两种协议栈。由于IPv4和IPVv6都属于网
山东经济学院学士学位论文 5 ) 将三个报头字段：服务类型、生存时间、协议重新命名为数据流标识号、跳数限制和下一个 报头 高了数据报头的处理速率和路由器处理分组的速度，而且将可选项转换 成了 2．IPv6 的扩展报头 IPv6 报文，可以没有扩展报头，但必定需要一个基本报头。只有在需要路由器或 者目 一环，它的应用功效类似于 IPv4 报头中的各种选项， 这种 现在两个方面：一是现有的 IPv6 数据报文在传输过程中，可以根据其特定的网 络需 发效率 非常有利于提高软件处理报头的效率。另外，IPv6 基本报头比 IPv4 更 为简 v6 还有一些其他特性。主要包括，按顺序分解报头，扩展报头的对 齐， 三、IPv4 向 IPv6 过渡技术 （一）基本过渡策略 1．过渡策略的主要目标 过渡方式应该是逐步的和渐进式的，保护 IPv4 网络设备的投资。 网络设备彼此可以互连互 通， 络过渡过程中，IPv4 向 IPv6 升级的费用应尽可能地低，过渡技术应尽可 能地 2 双协议栈方式： 网络结点同时支持 IPv4 和 IPv6 两种协议栈。由于 IPv4 和 IPv6 都属于网 识。 (3 ，并赋予了新的含义。 IPv6 的这些改变，不仅提 独立的“扩展分组头”。由于大多数分组头在数据的传输路径中无需任何路由器的检查和处理，直 至到达终点，从而方便了拥有选项的数据报提高路由性能。当路由器或主机不认识选项时，也可以对 选项进行编码，从而可以更高效地转发。 一个正常发送的 的结点作某些特殊处理时，才由发送方的信宿地址添加一个或多个扩展报头。所以，扩展报头的 添加是为了提供某种特定的差异化网络服务。 扩展报头是 IPv6 报头设计思想中很重要的 设计有如下好处： (1)最大的灵活性 这种灵活性主要体 求，由其基本报头有选择、有针对性地携带一个或者多个 IPv6 扩展报头；二是 IPv6 扩展报头的 总长度并没有一个固定的长度规定，可针对新的网络应用，设计新的扩展报头，无须考虑 IPv6 扩展报 头总长度的限制。 (2)提高路由器转 IPv6 基本报头的固定长度 洁，能够减少路由器的操作，降低路由器数据的开销，这样有利于提高路由器等的工作效率。而 且，在 IPv6 网络路由过程中不会对所传输的数据报文进行分割，从而进一步减少了路由的负载。同时， 由于使用了扩展报头这一设计结构，可以提高路由性能，当结点无法辨认某选项时，可对选项进行编 码，从而更高效率地进行转发。 除了以上两个主要优点外，IP 下一个报头的参数，报错机制等。 (1) (2) IPv4 网络和 IPv6 网络相互渗透，长期共存，这就要求 IPv4 和 IPv6 可以彼此实现互操作。 (3) IPv4 网络向 IPv6 网 简单，这样才能尽快吸引广大用户主动向 IPv6 网络过渡。 ．过渡策略的分类 (1) 双协议栈是指在同一个