IPv6协议产生的背景过程和现状(四)

3、IPv6协议

1994年7月，IETF决定以SIPP作为IPng地基础，同时把地址数由64位增加到128位。新的IP协议称为IPv6。其版本是在1994年由IETF批准的RFC1752，在RFC1884中介绍了IPv6的地址结构。现在RFC1884已经被RFC2373所替代。

制定IPv6的专家们充分总结了早期制定IPv4的经验以及互联网的发展和市场需求，认为下一代互联网协议应侧重于网络的容量和网络的性能。IPv6继承了IPv4的优点，摒弃了它的缺点。IPv6与IPv4是不兼容的，但它同所有其他的TCP/IP协议簇中的协议兼容。即IPv6完全可以取代IPv4。同IPv4相比较，IPv6在地址容量、安全性、网络管理、移动性以及服务质量等方面有明显的改进，是下一代互联网可采用的比较合理的协议。IPv6协议的主要特征如下：

[1]扩展地址：地址有16字节长，可以提供几乎不受限的IP地址空间；另外，IPv6中取消了广播地址而代之以任意播（anycast）地址。IPv4中用于指定一个网络接口的单播地址和用于指定由一个或多个主机侦听的组播地址基本不变。

[2]简化包头格式：IPv4有12个字段，且长度在没有选项时为20字节，但在包含选项时可达60字节。IPv6包头有8个字段，总长固定为40字节面；由于所有包头长度统一，因此不再需要包头长度字段。并且还去除了IPv4中一些其他过时的字段。这使得路由器可以更快的处理信息包；

[3]更好地支持扩展和可选项：在IPv4中可以在IP头的尾部加入选项，与此不同，IPv6中把选项加在单独的扩展头中。通过这种方法，选项头只有在必要的时候才需要检查和处理，从而加快了路由器处理包的时间；

[4]认证和加密：IPv6使用了两种安全性扩展，IP身份认证头（IP Authentication Header，AH，在RFC 1826中描述）和IP封装安全性负荷（IP Encapsulating Security Payload，ESP，在RFC1827中描述）。

[5]增加了流标记；IPv6实现了流的概念，其定义如RFC1883中所述：流指的是从一个特定源发向一个特定（单播或者是组播）目的地的包序列，源点希望中间路由器对这些包进行特殊处理。

[6]IPv6更多的支持服务类型，如实时应用、IP电话等；

[7]IPv6支持未来协议的扩展。以适应底层网络环境或上层应用环境的变化。

4、IPv6的发展现状和总结

作为向下一代互联网络协议过渡的重要步骤，IETF于1996年建立了全球范围的IPv6试验床（Testbed）6Bone。6Bone是一个虚拟的网络，以隧道（tunnel）的方式通过基于IPv4的网络实现互联。现在，6bone已经扩展到全球50多个国家和地区，超过400个网络与6bone网相连，成为IPv6研究者、开发者和实践者的主要平台。1998年6月我国国家教育科研网CERNET也加入了6Bone，并于同年12月成为其骨干成员。在1999年下半年，诺基亚与CERNET（中国教育网）建立了Internet-6合作项目，在全国范围内使用诺基亚的IP路由器和IPv6软件建立试验网络。这一国内首个全国性的IPv6试验网络已经开始运行。1998年底，基于ATM的面向实用的全球性IPv6研究和教育网（6REN）开始启动。

目前，国际上进行的IPv6实验主要集中在以下几个关键技术上：

[1]IPv6基本功能的实现：地址和路由机制，ICMPv6，主机自动配置，各种平台的IPv6代码和应用程序接口（API）已经实现，Cisco和Bay已经制造出支持IPv6的路由器，主要应用向支持IPv6的升级也正在进行。

[2]从IPv4向IPv6过渡的技术：IPv6和IPv4必然有一段较长的共存时间，在此期间，IPv4和IPv6的互通主要采用以下技术：双协议栈，隧道（Tunnel）及隧道代理（Tunnel Broker），NAT-PT，无状态IPv4-IPv6翻译（Stateless IPv4-IPv6 Translator，SIIT），其中隧道技术和双协议栈技术已经得到广泛的使用。

[3]IPv6的安全性：不少研究开发项目是将IPv6同IPSec（IP Security）结合起来的，典型的，如KAME和NRL开发的IPv6协议栈，都包含IPSec的代码。

[4]IPv6对服务质量（Quality of Service，QoS）的支持：包括对"综合服务"（InteServ）特别是"区分服务"（DiffServ）的支持。

[5]IPv6支持移动性的能力：这一方面的研究同IPv4移动性的研究并列进行。然而，初步的研究和实践倾向于选择IPv6作为支撑移动计算的平台；移动性的实现同安全、服务质量等方面的技术密切相关。

在操作系统方面，目前，OpenBSD 2.7、FreeBSD 4.0-RELEASE、BSD/OS 4.0、Solaris 8、OS/390等已经正式支持IPv6。Linux从内核版本2.2以上也都提供了对IPv6的支持。Windows 2000和Windows NT 4目前还没有内嵌对IPv6支持的代码，但微软为开发人员提供了一个支持IPv6的附加的软件包。其他一些操作系统的IPv6版本也正在逐步开发中。

2000年，NTT多媒体通信实验室宣布其San Jose数据中心提供一种商用IPv6因特网交换业务，并签署服务级协议。除了NTT外，日本已经有多家ISP开始提供IPv6的业务。另外，已经有一些厂商尝试应用IPv6开发新型应用软件。

综上所述，IPv6彻底解决了IPv4存在的地址空间耗尽和路由表爆炸等问题，并且在安全性、移动性以及QoS等方面提供了强有力得支持。此外，IPv6协议由于包头设计得更加合理，使得路由器在处理数据包时更加快捷。国际著名ISP和权威人士估计，2003年以后IPv6网络将进入大规模实施阶段，之后IPv4和IPv6将保持长时间共存，并最终过渡到IPv6。