03 訂閱轉換服務地址可用段號8位(在TCP/IP網絡體系結構中,DNS服務工作于哪一層)

做了大量改進。除了提出龐大的地址數量外，IPv6與IPv4相比，還有很多的工作正在進行以期得到更高的安全性、更好的可管理性，對QoS和多播技術的支持也更為良好。

關鍵詞:IPv4 IPv6協議 互聯網

正文

前言

互聯網是一個由各種不同類型和規模的、獨立運行和管理的計算機網絡組成的世界范圍的巨大計算機網絡,它已經成為現代社會信息基礎設施的重要組成部分，在國民經濟發展和社會進步中起著舉足輕重的作用，同時也成為當今高科技發展的重要支撐環境，互聯網的巨大成功有目共睹。現在被全球廣泛使用的互聯網協議IPv4是“互聯網協議第四版”，已經有30年的歷史。從技術上看，盡管IPv4在過去的應用具有輝煌的業績，但是現在看來已經露出很多弊端，例如地址匱乏等等。IPv6是"Inter買粉絲 Proto買粉絲l Version 6"的縮寫，也被稱作下一代互聯網協議，它是為了解決IPv4所存在的一些問題和不足而提出的，在IPv6的設計過程中除了一勞永逸地解決地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題。IPv6的主要優勢體現在以下幾方面：擴大地址空間、提高網絡的整體吞吐量、改善服務質量(QoS)、安全性有更好的保證、支持即插即用和移動性、更好實現多播功能。當然，IPv6并非十全十美、一勞永逸，不可能解決所有問題。IPv6只能在發展中不斷完善，也不可能在一夜之間發生，過渡需要時間和成本，但從長遠的角度來看，IPv6有利于互聯網的持續和長久發展。經過一個較長的IPv4和IPv6共存的時期，IPv6最終會完全取代IPv4在互連網上占據統治地位。

第一章 IPv4協議的概況

1.1 互聯網的起源和發展

因特網源于美國國防部的ARPANET。在上世紀60年代中期，正是冷戰的高峰，美國國防部希望有一個命令和控制網絡能夠在核戰爭的條件下幸免于難，而傳統的電路交換的電話網絡則顯得太脆弱。國防部指定其下屬的高級研究計劃局（ARPA）解決這個問題，此后誕生的一個新型網絡便稱為ARPANET。1983年，TCP/IP協議成為ARPANET上唯一的正式協議以后，ARPANET上連接的網絡、機器和用戶得到了快速的增長。當ARPANET與美國國家科學基金會（NSF）建成的NSFNET互聯以后，其上的用戶數以指數增長，并且開始與加拿大、歐洲和太平洋地區的網絡連接。到了80年代中期，人們開始把互聯的網絡稱為互聯網。互聯網在1994年進入商業化應用后得到了飛速的發展，1998年，因特網全球用戶人數已激增到1.47億。

70年代中期，ARPA為了實現異種網之間的互聯與互通，開始制定TCP/IP體系結構和協議規范。時至今日，TCP/IP協議也成為最流行的網際互聯協議。它不是國際標準化組織制定的，卻已成為互聯網協議上的標準，并由單純的TCP/IP協議發展成為一系列以IP為基礎的TCP/IP協議簇。TCP／IP協議簇為互聯網提供了基本的通信機制。隨著互聯網的指數增長，其體系結構也由ARPANET基于集中控制模型的網絡體系結構演變為由ISP運營的分散的基于自治系統（Autonomous systems,AS）模型的體系結構。互聯網目前幾乎覆蓋了全球的每一個角落，其飛速發展充分說明了TCP/IP協議取得了巨大的成功。

1.2 IPv4工作原理

TCP/IP協議是用于計算機通信的一組協議，我們通常稱它為TCP/IP協議族。之所以說TCP/IP是一個協議族，是因為TCP/IP協議包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNETFTP、SMTP、ARP、TFTP等許多協議，這些協議一起稱為TCP/IP協議。

TCP/IP協議棧(按TCP/IP參考模型劃分)

IPv4，是互聯網協議IP的第四版，也是第一個被廣泛使用，構成現今互聯網技術的基石的協議，它包含尋址信息和控制信息 ，可使數據包在網絡中路由（把信息從源穿過網絡傳遞到目的地的行為，在路上，至少遇到一個中間節點）。IP協議是TCP/IP協議族中的主要網絡層協議，與TCP 協議結合組成整個因特網協議的核心協議。IP協議同樣都適用于LAN(局域網)和WAN(廣域網)通信。

IP 協議有兩個基本任務：提供無連接的和最有效的數據包傳送；提供數據包的分割及重組以支持不同最大傳輸單元大小的數據連接。對于互聯網絡中 IP 數據報的路由選擇處理，有一套完善的 IP 尋址方式。每一個 IP 地址都有其特定的組成但同時遵循基本格式。IP 地址可以進行細分并可用于建立子網地址。TCP/IP 網絡中的每臺計算機都被分配了一個唯一的 32 位邏輯地址，這個地址分為兩個主要部分：網絡號和主機號。網絡號用以確認網絡，如果該網絡是因特網的一部分，其網絡號必須由InterNIC統一分配。一個網絡服務器供應商（ISP）可以從 InterNIC 那里獲得一塊網絡地址，按照需要自己分配地址空間。主機號確認網絡中的主機，它由本地網絡管理員分配。

當你發送或接受數據時（例如，一封電子信函或網頁），消息分成若干個塊，也就是我們所說的“包”。每個包既包含發送者的網絡地址又包含接受者的地址。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

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