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淺談IPv4和IPv6的技術特點及其發展前景

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淺談IPv4和IPv6的技術特點及其發展前景
[摘 要]文章透過介紹IPv4和IPv6的技術特點、論述IPv4和IPv6現狀及前景,IPv6終將代替IPv4,以適應的需要和發展。
 
  1 IPv4的應用現狀
  IP位址是人們在網絡上的“身份證”,隨着網絡的普及和智能家電的廣泛使用,不管是上網的用戶,還是智能產品的資訊終端,都需要擁有自己的IP位址。的全球因特網所採用的協議是TCP/IP協議。IP是TCP/IP協議中網絡層的協議,是TCP/IP協議族的核心協議。 目前IP協議的版本號是4(簡稱爲IPv4),發展至今已經使用了30多年。
  IPv4的地址位數爲32位,也就是最多有2的32次方的電腦可以聯到Internet上。近十年來由於互聯網的蓬勃發展,IP位址的需求量愈來愈大,使得IP位址的發放愈趨嚴格,各項資料顯示全球IPv4地址可能在很短時間內即將消耗殆盡,最根本的解決辦法還是擴大IP位址,採用IPv6方案,從32位的IPv4地址位過度到128位的IPv6地址位。
  2 IPv6的特點及發展
  IPv6是下一版本的互聯網協議,也可以說是下一代互聯網的協議,它的提出最初是因爲隨着互聯網的迅速發展,IPv4定義的有限地址空間將被耗盡,地址空間的不足必將妨礙互聯網的進一步發展。爲了擴大地址空間,擬透過IPv6重新定義地址空間。IPv6採用128位地址長度,一個IPv6的IP位址由8個地址節組成,每節包含16個地址位,以4個16進制數書寫,節與節之間用冒號分隔。 在IPv6的設計過程中除了一勞永逸地解決了地址短缺以外,還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題,主要有端到端IP連接、安全性、多播、移動性、即插即用等。
  IPv6的發展是從1992年開始的,經過了十幾年的發展時間,IPv6的標準體系已經基本完善,在這個過程中,IPv6逐步優化了協議體系結構,爲業務發展創造機會,歸納起來IPv6的優勢包括如下幾個特點。
  地址充足:IPv6產生的初衷主要是針對IPv4地址短缺問題,即從IPv4的32bit地址,擴展到了IPv6的128bit地址,充分解決了地址匱乏問題。同時IPv6地址是有範圍的`,包括鏈路本地地址、站點本地地址和任意傳播地址,這也進一步增加了地址應用的擴展性。
  擴展爲先:引入靈活的擴展報頭,按照不同協議要求增加擴展頭種類,按照處理順序合理安排擴展頭的順序,其中網絡設備需要處理的擴展頭在報文頭的前部,而需要宿端處理的擴展頭在報文頭的尾部。
  層次區劃:IPv6極大的地址空間使層次性的地址規劃成爲可能,同時國際標準中已經規定了各個類型地址的層次結構,這樣既便於路由的快速查找,也有利於路由聚合,縮減IPv6路由表大小,降低網絡地址規劃的難度。
  即插即用:IPv6引入自動配置以及重配置技術,對於IP位址等資訊實現自動增刪更新配置,提高IPv6的易管理性。
  貼身安全:IPv6集成了IPSec,用於網絡層的認證與加密,爲用戶提供端到端安全,使用起來比IPv4簡單、方便,可以在遷移到IPv6時同步發展IPSec。
  移動便捷:Mobile IPv6增強了移動終端的移動特性、安全特性、路由特性,降低了網絡部署的難度和投資,爲用戶提供了永久在線的服務
  可以說,IPv6的上述特點充分迎合了未來網絡向IP融合統一的發展方向,並提升了IP網絡的可運營性和可管理性。
  3 IPv6與IPv4相比有什麼優點
  更大的地址空間。IPv4中規定IP位址長度爲32,即有2^32-1個地址;而IPv6中IP位址的長度爲128,即有2^128-1個地址。
  更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則,這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網,大大減小了路由器中路由表的長度,提高了路由器轉發數據包的速度。
  增強的組播(Multicast)支援以及對流的支援(Flow-control)。這使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會,爲服務質量控制提供了良好的網絡平臺。
  加入了對自動配置(Auto-configuration)的支援。這是對DHCP協議的改進和擴展,使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷。
 
  更高的安全性。在使用IPv6中用戶可以對網絡層的數據進行加密並對IP報文進行校驗,這極大的增強了網絡安全。
  4 IPv6的熱門
  IPv6技術體系經歷了十多年的,其標準化的進程緩慢,嚴重了IPv6技術關鍵應用體系的建立。近兩年來由於亞洲和歐洲力量的推動,IPv6的標準化進程明顯加快,具有IPv6特性的網絡設備和網絡終端,以及相關的硬件平臺的推出也已加快了進度。在這種趨勢下,IPv6的關鍵應用將很快出現。
  4.1 3G通訊業務
  由於IP的諸多優點和全球IP浪潮的衝擊,3G 演變爲全IP網絡的趨勢越來越明顯。爲了滿足永遠在線的需要,每一個要接入因特網的移動設備都將需要兩個唯一的IP位址來實現與移動因特網連接,本地網絡分配一個靜態IP位址,連接點分配第二個IP位址用於漫遊。GPRS和3G作爲未來移動通信藍圖中的核心組成部分,對IP位址的需求量極大,只有IPv6才能滿足這種需要。
  4.2 多種個人智能終端
  的發展帶動了個人設備的發展,由呼機、手機、PDA到智能手機的發展趨勢看,有聯網能力的集成數據、語音和視頻的個人智能終端將會很快出現,經過2~4年的發展,其規模就會相當大,由此將產生巨大的對IP位址的需求,這將是過渡到IPv6的一個最大動因。
  4.3 超高速家庭網絡
  根據Allied Business Intelligence的預測,家用網關的數量將從2000年的618000個增加到2005年的16.8M個,家用寬帶和ADSL設備的增長也是驅動家庭網絡市場的因素,很多資訊技術廠商都在進行家庭網絡方面的項目開發。像IEEE 1394和藍牙這樣的新技術已經被開發用於移動和家庭用途,衆多擁有處理器的設備越來越具備和網絡設備相連的條件。
  5 IPv6的應用前景
  據預測,到2006年的互聯網用戶將達到2億多人,在數量上將達到世界第一位。就算全部互聯網用戶不都是永遠在線,IP位址的不足在三四年後也將被耗盡。IPv4地址枯竭後,才進行IPv6地址的分配和IPv6的網絡構建是來不及的,應該在IPv4地址枯竭前逐步引進IPv6,經過IPv6與IPv4的共存,最終全面過渡到IPv6,所以IPv6終將代替IPv4,IPv6的應用前景是非常光明的。