05 訂閱轉換服務地址未注冊請求失敗(在TCP/IP網絡體系結構中,DNS服務工作于哪一層)

包含接受者的地址。由于消息被劃分為大量的包，若需要，每個包都可以通過不同的網絡路徑發送出去。包到達時的順序不一定和發送順序相同， IP 協議只用于發送包，而 TCP 協議負責將其按正確順序排列。

以采用TCP/IP協議傳送文件為例，說明TCP/IP的工作原理，其中應用層傳輸文件采用文件傳輸協議（FTP）。

TCP/IP協議的工作流程如下：

1.在源主機上，應用層將一串應用數據流傳送給傳輸層。

2.傳輸層將應用層的數據流截成分組，并加上TCP報頭形成TCP段，送交網絡層。

3.在網絡層給TCP段加上包括源、目的主機IP地址的IP報頭，生成一個IP數據包，并將IP數據包送交鏈路層。

4.鏈路層在其MAC幀的數據部分裝上IP數據包，再加上源、目的主機的MAC地址和幀頭，并根據其目的MAC地址，將MAC幀發往目的主機或IP路由器。

5.在目的主機，鏈路層將MAC幀的幀頭去掉，并將IP數據包送交網絡層。

6.網絡層檢查IP報頭，如果報頭中校驗和與計算結果不一致，則丟棄該IP數據包；若校驗和與計算結果一致，則去掉IP報頭，將TCP段送交傳輸層。

7.傳輸層檢查順序號，判斷是否是正確的TCP分組，然后檢查TCP報頭數據。若正確，則向源主機發確認信息；若不正確或丟包，則向源主機要求重發信息。

8.在目的主機，傳輸層去掉TCP報頭，將排好順序的分組組成應用數據流送給應用程序。這樣目的主機接收到的來自源主機的字節流，就像是直接接收來自源主機的字節流一樣。

1983年TCP/IP協議被ARPA買粉絲采用，直至發展到后來的互聯網。那時只有幾百臺計算機互相聯網。到1989年聯網計算機數量突破10萬臺，并且同年出現了1.5Mbits的骨干網。

1.3 IPv4的現狀

1.3.1 IP地址的分布現狀

由于IPv4地址的分配采用的是“先到先得，按需要分配”的原則，互聯網在全球各個國家和各個國家內的各個區域的發展又是極不均衡的，這就勢必造成大量IP地址資源集中分布在某些發達國家和各個國家的某些發達地區的情況。全球可提供的IPv4地址大約有40多億個，估計在不久的將來被分配完畢。

1.3.2 IP地址的應用現狀

由于IP地址分布的極不均衡，使得真正應用中就出現了部分國家和某些國家部分區域的不夠用的現狀，這也就出現了IP地址資源跨區域交易的現象。

盡管如此，但目前全球各國幾乎全部使用的還是IPv4地址，幾乎每個網絡及其連接的設備都支持的是IPv4。現行的IPv4自1981年RFC 791標準發布以來并沒有多大的改變。事實證明，IPv4具有相當強盛的生命力，易于實現且互操作性良好，經受住了從早期小規模互聯網絡擴展到如今全球范圍Inter買粉絲應用的考驗。所有這一切都應歸功于IPv4最初的優良設計。

1.4 IPv4現存的問題

隨著Inter買粉絲的發展尤其是規模爆炸式的增長，IPv4固有的一些缺陷也逐漸暴露出來，主要集中于以下三個方面：�

1.4.1 地址枯竭

IPv4使用32位長的地址，地址空間超過40億。但由于地址類別的劃分不盡合理，目前地址分配效率系數H（＝log地址數 ／位數）約為0．22～0．26，即只有不到5％的地址得到利用，已分配的地址尤其是A類地址大量閑置，但可用來分配的地址所剩無幾，據估計在2005～2010年IPv4地址將出現枯竭。另外，目前占有互聯網地址的主要設備早已由20年前的大型機變為PC機，并且在將來，越來越多的其他設備也會連接到互聯網上，包括PDA、汽車、手機、各種家用電器等。特別是手機，為了向第三代移動通信標準靠攏，幾乎所有的手機廠商都在向國際因特網地址管理機構ICANN申請，要給他們生產的每一部手機都分配一個IP地址。而競爭激烈的家電企業也要給每一臺帶有聯網功能的電視、空調、微波爐等設置一個IP地址。IPv4顯然已經無法滿足這些要求。

1.4.2 路由瓶頸

Inter買粉絲規模的增長也導致路由器的路由表迅速膨脹，路由效率特別是骨干網絡路由效率急劇下降。IPv4的地址歸用戶所有，這使得移動IP路由復雜，難以適應當今移動業務發展的需要。在IPv4地址枯竭之前，路由問題已經成為制約Inter買粉絲效率和發展的瓶頸。

1.4.3 安全和服務質量難以保障

電子商務、電子政務的基礎是網絡的安全性和可靠性，語音視頻等新業務的開展對服務質量(QoS)提出了更高的要求。而IPv4本身缺乏安全和服務質量的保障機制，很多黑客攻擊手段(如DDoS)正是利用了IPv4的缺陷。

盡管NAT（英文全稱是“Network Address Translation”，中文意思是“網絡地址轉換”）、CIDR（英文全稱“Classless InterDomain Routing”，中文譯名“ 無類別域際路由選擇”）等技術能夠在一定程度上緩解IPv4的危機，但都只是權宜之計，同時還會帶來費用、服務質量、安全等方面的新問題。因此，新一代網絡層協議IPv6就是要從根本上解決IPv4的危機。

第二章 IPv6協議

2.1 IPv6產生的背景

隨著互聯網發展的速度和規模，遠遠出乎于二十多年前互聯網的先驅們制定TCP/IP協議時的意料之外，他們從未想過互聯網會發展到如此的規模，并且仍在飛速增長。隨著互聯網的普及，網絡同人們的生活和工作已經密切相關。同時伴隨互聯網用戶數膨脹所出現的地址不足的問題也越來越嚴重。

為了緩解地址危機的發生，相應地產生了兩種新的技術無類型網絡區域路由技術CIDR和網絡地址翻譯技術NAT。

NAT的主要作用是節約了地址空間，減少了對合法地址的需求，多個內部節點共享一個外部地址，使用端口進行區分（Network Address Port Translation，NAPT），這樣就能更有效的節約合法地址。由于目前要想得到一個A類或B類地址十分困難，因此許多企業紛紛采用了NAT 。NAT使企業不必再為無法得到足夠的合法IP地址而發愁了。然而，NAT也有其無法克服的弊端。首先，NAT會使網絡吞吐量降低，由此影響網絡的性能。其次，NAT必須對所有IP包進行地址轉換，但是大多數NAT無法將轉換后的地址信息傳遞給IP包負載，這個缺陷將導致某些必須將地址信息嵌在IP包負載中的高層應用如FTP和WINS注冊等的失敗。

NAT示意圖

2.2 下一代網絡協議IPng的目標和提案

2.2.1 IPng的設計目標

為了解決這些問題，早在90年代初期，互聯網工程任務組IETF（Inter買粉絲 Engineering Task Force）就開始著手下一代互聯網協議IPng的制定工作。IETF在RFC1550里進行了征求新的IP協議的呼吁，并公布了新的協議需實現的主要目標：

1.支持幾乎無限大的地址空間

2.減小路由表的大小

3.簡化協議，使路由器能更快地處理數據包

4.提供更好的安全性，實現IP級的安全

5.支持多種服務類型，尤其是實時業務

6.支持多目傳送，即支持組播

7.允許主機不更改地址實現異地漫游

8.支持未來協議的演變

9.允許新舊協議共存一段時間

10.支持未來協議的演變以適應底層網絡環境或上層應用環境的變化

11.支持自動地址配置

12.協議必須能擴展，它必須能通過擴展來滿足將來因特網的服務需求；擴展必須是不需要網絡軟件升級就可實現的

13.協議必須支持可移動主機和網絡

2.2.2 下一代互聯網協議IPng的提案

2.IP in IP，IPAE：IP in IP是1992年提出的建議，計劃采用兩個IPv4層來解決互聯網地址的匱乏：一層用于全球骨干網絡，另一層用于某些特定的范圍。到了1993年，這個建議得到了進一步的發展，名稱也改為了IPAE（IP Address Encapsulation），并且被采納為SIP的過渡方案。

3.SIP：SIP（Simple IP）是由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中一些已經過時的字段。這個建議由于其簡單性立刻得到了許多公司的支持

4.PIP：PIP（Paul’s Inter買粉絲 Proto買粉絲l）由Paul Francis提出，PIP是一個基于新的結構的IP。PIP支持以16位為單位的變長地址，地址間通過標識符進行區分，它允許高效的策略路由并實現了可移動性。1994年9月，PIP和SIP合并，稱為SIPP。

5.SIPP：SIPP（Simple IP Plus，由RFC1710描述）試圖結合SIP的簡單性和PIP路由的靈活性。SIPP設計為在高性能的網絡上運作，比如ATM，同時也可以在低帶寬的網絡上運行，如無線網絡。SIPP去掉了IPv4包頭的一些字段，使得包頭很小，并且采用64位地址。與IPv4將選項作為IP頭的基本組成部分不同，SIPP中把IP選項與包頭進行了隔離。該選項如果有的話，將被放在包頭后的數據報中并位于傳輸層協議頭之前。使用這種方法后，路由器只有在必要的時候才會對選項頭進行處理，這樣一來就提高了對于所有數據進行處理的性能。

2.3 IPv6協議

1994年7月，IETF決定以SIPP作為IPng地基礎，同時把地址數由64位增加到128位。新的IP協議稱為IPv6。其版本是在1994年由IETF批準的RFC1752，在RFC1884中介紹了IPv6的地址結構。現在RFC1884已經被RFC2373所替代。

制定IPv6的專家們充分總結了早期制定IPv4的經驗以及互聯網的發展和市場需求，認為下一代互聯網協議應側重于網絡的容量和網絡的性能。IPv6繼承了IPv4的優點，摒棄了它的缺點。IPv6與IPv4是不兼容的，但它同所有其他的TCP/IP協議簇中的協議兼容。即IPv6完全可以取代IPv4。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、網絡管理、移動性以及服務質量等方面有明顯的改進，是下一代互聯網可采用的比較合理的協議。

2.4與IPv4比較，IPv6協議的主要特征

2.4.1 IPv6的地址格式和結構

IPv6采用了長度為128位的IP地址，而IPv4的IP地址僅有32位，因此IPv6的地址資源要比IPv4豐富得多。

IPv6的地址格式與IPv4不同。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個十六進制數書寫，節與節之間用冒號分隔，其書寫格式為x:x:x:x:x:x:x:x,其中每一個x代表四位十六進制數。除了128位的地址空間，IPv6還為點對點通信設計了一種具有分級結構的地址，這種地址被稱為可聚合全局單點廣播地址（aggregatable global unicast address），開頭3個地址位是地址類型前綴，用于區別其它地址類型，其后依次為13位TLA ID、32位 NLA ID、16位SLA ID和64位主機接口ID，分別用于標識分級結構中自頂向底排列的TLA（Top

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