关于 IPv6 有更新!

  cheney

    早在1990年,因特网工程任务组就致力于开发一种替代IPv4的协议。该努力的最初的动机是基于这样的现实:由于新的子网和IP节点以惊人的增长率连到因特网上(并被分配唯一的IP地址),32比特的IP地址空间即将要用尽。为了满足这种对大IP地址空间的需求,一种新的IP协议IPv6便被开发出来。IPv6的设计者们还利用这次机会,在IPv4积累的运行经验基础上压缩和增强IPv6的其他方面。

    IPv4 地址何时会被完全分配完(因此无新的子网能与因特网相连)是一个存在相当多争论的问题。基于目前地址分配的趋势,IETF的地址寿命期望工作组的两位负责人分别估计地址将于2008年和2018年用完。在1996年,美国因特网号码注册机构(ARIN)发布的报告说,所有的IPv4A类地址已经分配完成,62%的B类地址已分配,37%的C类地址已分配。虽然这些估计和数字表明离IPv4地址空间用尽的期限还有不少时间,但人们认识到如此大规模的推广应用一项新技术也需要相当多的时间,因此人们开始致力于研发下一代IP技术(NextGenerationIP,IPng)。这种努力的结果就是IP第6版的规范化描述(IPv6)。

    一个经常问到的问题是,IPv5的情况怎么样呢?人们最初预想ST-2(因特网流协议协议)将成为IPv5,但是支持RSVP协议的ST-2后来被舍弃了。

    1. IPv6数据报文格式

    IPv6数据报的格式如图所示。Ipv6中引入的最重要的变化在其数据报格式中:

    (1)扩大的地址容量。IPv6将IP地址长度从32比特增加到128比特。这就确保全世界暂时不会用尽IP地址。除了单播与多播地址以外,IPv6还引入了一种称为任拨地址的新型地址,这种地址可以使一个数据报能交付给一组主机中的任意一个。(这种特性可用于向一组包含给定文档的镜像站点中最近的一个发送一个HTTPGET报文。)

    (2)简单高效的40字节首部。如下面讨论的那样,许多IPv4字段已被舍弃或作为选项。因而形成的40字节定长首部允许更快地处理IP数据报。一种新型的选项编码允许进行更灵活的选项处理。

    (3)流标签与优先级。IPv6有一个难以捉摸的(flow)定义。RFC1752与RFC2460中描述道,该字段可用于“给属于特殊流的分组加上标签,这些特殊流是发送方要求进行特殊处理的流。”例如音频与视频的传输就可能被当作一个流。另一方面,越是传统的应用,如文件传输和电子邮件就可能不被当作流。然而,IPv6的设计者们显然已经预见到最终需要能够区分这些流,即使流的确切含义还未完全确定。IPv6头中还有一个8比特流量类别字段该字段就像IPv4中的TOS字段,可用于给出一个流中某些数据报的优先级,以便指明某些应用的数据报(如ICMP分组)具有比其他应用数据报(如网络新闻)有更高的优先权。

    1. 从IPv4到IPv6的迁移

    既然我们已了解了IPv6技术,现在我们考虑一个非常现实的问题:基于IPv4的公共因特网如何迁移到IPv6呢?问题是虽然能处理IPv6的系统可做成向后兼容的,但是已设置的IPv4使能的系统不能处理IPv6的数据报。要解决这个问题,有几种方法可供选择。

    一种方法就是宣布一个标志日,即指定某个日期和时间,届时因特网所有机器都关机并从IPv4升级到IPv6。上次较大的技术迁移(为了得到可靠的运输服务,从使用NCP迁移到使用TCP)大约出现在20年前。即使回到那时,因特网很小且仍然由少数“奇才”管理着,人们也会认识到这样的标志日是不可想像的。最可能的引入IPv6使能节点的方法是各种双栈方法。

    我们能从IPv6经验中学到重要的一点就是,要改变网络层协议是极其困难的。自20世纪90年代早期以来,有许多新的网络层协议被鼓吹为因特网的下一次重大革-命,先进的明天技术,但是这些协议中大多数都未能生存下来。这些协议包括IPv6、多播协议、资源预留协议。的确,在网络层中更换协议就像给房子更换基石,是一项非常艰巨的任务。IPv6虽然多也终有用完的一天,我们是不应该考虑更长久一点?。

    漫画

    图片选自 科学松鼠会,本文大部分选自《计算机网络