02 訂閱轉換服務地址池配置參數(什么是IPV6)

CP/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 Level Aggregator，頂級聚合體）、NLA（Next Level Aggregator，下級聚合體）、SLA（Site Level Aggregator，位置級聚合體）和主機接口。TLA是與長途服務供應商和電話公司相互連接的公共網絡接入點，它從國際Inter買粉絲注冊機構（如IANA）處獲得地址。NLA通常是大型ISP，它從TLA處申請獲得地址，并為SLA分配地址。SLA也可稱為訂閱者（subscriber），它可以是一個機構或一個小型 ISP。SLA負責為屬于它的訂閱者分配地址。SLA通常為其訂閱者分配由連續地址組成的地址塊，以便這些機構可以建立自己的地址分級結構以識別不同的子網。分級結構的最底層是網絡主機。

2.4.2 IPv6中的地址配置

當主機IP地址需要經常改動的時候，手工配置和管理靜態IP地址是一件非常煩瑣和困難的工作。在IPv4中，DHCP協議可以實現主機IP地址的自動設置。其工作過程大致如下：一個DHCP服務器擁有一個IP地址池，主機從DHCP服務器申請IP地址并獲得有關的配置信息（如缺省網關、DNS服務器等），由此達到自動設置主機IP地址的目的。IPv6繼承了IPv4的這種自動配置服務，并將其稱為全狀態自動配置（stateful 買粉絲買粉絲nfiguration）。除了全狀態自動配置，IPv6還采用了一種被稱為無狀態自動配置（stateless 買粉絲買粉絲nfiguration）的自動配置服務。在無狀態自動配置過程中，主機首先通過將它的網卡MAC地址附加在鏈接本地地址前綴1111111010之后，產生一個鏈接本地單點廣播地址（IEEE已經將網卡MAC地址由48位改為了64位。如果主機采用的網卡的MAC地址依然是48位，那么IPv6網卡驅動程序會根據IEEE的一個公式將48位MAC地址轉換為64位MAC地址）。接著主機向該地址發出一個被稱為鄰居探測（neighbor dis買粉絲vrey）的請求，以驗證地址的唯一性。如果請求沒有得到響應，則表明主機自我設置的鏈接本地單點廣播地址是唯一的。否則，主機將使用一個隨機產生的接口ID組成一個新的鏈接本地單點廣播地址。然后，以該地址為源地址，主機向本地鏈接中所有路由器多點廣播一個被稱為路由器請求（router solicitation）的數據包，路由器以一個包含一個可聚合全局單點廣播地址前綴和其它相關配置信息的路由器公告來響應該請求。主機用它從路由器得到的全局地址前綴加上自己的接口ID，自動配置全局地址，然后就可以與Inter買粉絲中的其它主機通信了。用無狀態自動配置，無需手動干預就能夠改變網絡中所有主機的IP地址。

2.4.3 IPv6中的安全協議

安全問題始終是Inter買粉絲與生俱來。由于在 IP協議設計之初沒有考慮安全性，因而在早期的Inter買粉絲上時常發生諸如企業或機構網絡遭到攻擊、機密數據被竊取等不幸的事情。為了加強Inter買粉絲的安全性，從1995年開始，IETF著手研究制定了一套用于保護IP通信的IP安全（IPSec）協議。IPSec是IPv4的一個可選擴展協議，是IPv6的一個必須組成部分。

IPv6協議內置安全機制，并已經標準化。IPSec的主要功能是在網絡層對數據分組提供加密和鑒別等安全服務，它提供了兩種安全機制：認證和加密。認證機制使 IP通信的數據接收方能夠確認數據發送方的真實身份以及數據在傳輸過程中是否遭到改動。加密機制通過對數據進行編碼來保證數據的機密性，以防數據在傳輸過程中被他人截獲而失密。IPSec的認證報頭（Authentication Header，AH）協議定義了認證的應用方法，安全負載封裝（Encapsulating Security Payload，ESP）協議定義了加密和可選認證的應用方法。在實際進行IP通信時，可以根據安全需求同時使用這兩種協議或選擇使用其中的一種。AH和ESP都可以提供認證服務，不過，AH提供的認證服務要強于ESP。

做為IPv6的一個組成部分，IPSec是一個網絡層協議。它從底層開始實施安全策略，避免了數據傳輸（直至應用層）中的安全問題。但它只負責其下層的網絡安全，并不負責其上層應用的安全，如Web、電子郵件和文件傳輸等。

作為IPSec的一項重要應用，IPv6集成了虛擬專用網（買粉絲）的功能，使用IPv6可以更容易地、實現更為安全可靠的虛擬專用網。

2.4.4 IPv6的功能變化

IPv6技術在IP報頭中刪除了一些不必要的IPv4功能，加強了IPv4原有的一些功能，并且還增加了許多新功能。這些新增的功能是：

1.anycast功能

anycast是指向提供同一服務的所有服務器都能識別的通用地址(anycast地址)發送IP分組，路由控制系統可以將該分組送至最近的服務器。 例如，利用anycast功能用戶可以訪問到離他最近的DNS服務器和文件服務器等。

2.即插即用功能

即插即用功能是指計算機在接入Inter買粉絲時可自動獲取、登錄必要的參數的自動配置功能和地址檢索等功能。

3.QoS功能

利用IPv6頭標中的4比特優先級域和24比特的流標記域為進行業務優先級控制提供了廣闊的空間。隨著互聯網接入設備的日益復雜化和服務類型的多樣化，網絡基礎設施為上層提供各種服務質量已經越來越得到人們的關注。

4.手機上網功能

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