淺談IPv4和IPv6的技術特點及其發展前景
IPv4的地址位數為32位,也就是最多有2的32次方的電腦可以聯到Internet上。近十年來由于互聯網的蓬勃發展,IP位址的需求量愈來愈大,使得IP地址的發放愈趨嚴格,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地址,采用IPv6方案,從32位的IPv4地址位過度到128位的IPv6地址位。
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,它的提出最初是因為隨著互聯網的迅速發展,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。為了擴大地址空間,擬通過IPv6重新定義地址空間。IPv6采用128位地址長度,一個IPv6的IP地址由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問題以外,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,為業務發展創造機會,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地址是有范圍的,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。
擴展為先: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為可能,同時國際標準中已經規定了各個類型地址的層次結構,這樣既便于路由的快速查找,也有利于路由聚合,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,對于IP地址等信息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,用于網絡層的認證與加密,為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,為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,并提升了IP網絡的可運營性和可管理性。
IPv6與IPv4相比有什么優點
更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32,即有2^32-1個地址;而IPv6中IP地址的長度為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)支持以及對流的支持(Flow-control)。這使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會,為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)的支持。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,這極大的增強了網絡安全。
IPv6的熱門應用
IPv6技術體系經歷了十多年的發展,其標準化的進程緩慢,嚴重影響了IPv6技術關鍵應用體系的建立。近兩年來由于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。
1 3G通訊業務
由于IP的諸多優點和全球IP浪潮的沖擊,3G 演變為全IP網絡的趨勢越來越明顯。為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地址來實現與移動因特網連接,本地網絡分配一個靜態IP地址,連接點分配第二個IP地址用于漫游。GPRS和3G作為未來移動通信藍圖中的核心組成部分,對IP地址的需求量極大,只有IPv6才能滿足這種需要。
2 多種個人智能終端
經濟的發展帶動了個人電子設備的發展,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地址的需求,這將是過渡到IPv6的一個最大動因。
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,很多信息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于移動和家庭用途,眾多擁有處理器的設備越來越具備和網絡設備相連的條件。
IPv6的應用前景
據預測,到2006年中國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地址的不足在三四年后也將被耗盡。IPv4地址枯竭后,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的共存時代,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。
責任編輯:廖生玨
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