浅谈IPv6 基本技术原理和特点

IPv6是"互联网协议第六版"的缩写。IPv6是由IETF设计的下一代互联网协议，目的是取代现有的互联网协议第四版（IPv4）。IPv4的设计思想成功地造就了目前的国际互联网，其核心价值体现在：简单、灵活和开放性。但随着新应用的不断涌现，传统的IPv4协议已经难以支持互联网的进一步扩张和新业务的特性，比如实时应用和服务质量保证等。其不足主要体现在以下几方面：

1.地址资源即将枯竭：IPv4提供的IP地址位数是32位，也即1亿个左右的地址。随着连接到Internet上的主机数目的迅速增加，有预测表明，所有IPv4地址将在2005～2010年间分配完毕。
2.路由表越来越大：由于IPv4采用与网络拓扑结构无关的形式来分配地址，所以随着连入网络数目的增涨，路由器数目飞速增加，相应地，决定数据传输路由的路由表也就不断增大。
3.缺乏服务质量保证：IPv4遵循Best Effort原则，这一方面是一个优点，因为它使IPv4简单高效；但另一方面它对互联网上涌现出的新业务类型缺乏有效的支持，比如实时和多媒体应用，这些应用要求提供一定的服务质量保证，如带宽、延迟和抖动等。
4.地址分配不便：IPv4是采用手工配置的方法来给用户分配地址，这不仅增加了管理和规划的复杂程度，而且不利于为那些需要IP移动性的用户提供更好服务。

IPv6能够解决IPv4的许多问题，如地址短缺、服务质量保证等。同时，IPv6还对IPv4作了大量的改进，包括路由和网络自动配置等。IPv6和IPv4将在过渡期内共存几年，并由IPv6渐渐取代IPv4。

一、IPv6核心技术
在地址长度上，IPv6与IPv4相比，很明显的一个改善就是IPv6的128位地址长度可以提供充足的地址空间，同时它还为主机接口提供不同类型的地址配置，其中包括：全球地址、全球单播地址、区域地址、链路本地地址、地区本地地址、广播地址、多播群地址、任播地址、移动地址、家乡地址、转交地址等。IPv6的另一个基本特性是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。其中无状态地址自动配置方式是：需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后，它使用另一种即插即用的机制，在没有任何人工干预的情况下，获得一个全球唯一的路由地址。另外IPv6还在以下几方面表现出很高的特性。

1. 服务质量方面
IPv6数据包的格式包含一个8位的业务流类别（Class）和一个新的20位的流标签（Flow Label）。它的目的是允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记，中间节点在接收到一个数据包后，通过验证它的流标签，就可以判断它属于哪个流，然后就可以知道数据包的QoS需求，并进行快速的转发。

2. 安全方面
在安全性方面，IPv6与IP安全性（IPSec）机制和服务更加紧密结合。虽然两种IP标准目前都支持IPsec（IP安全协议），但是IPv6是将安全作为自身标准的有机组成部分，安全的部署是在更加协调统一的层次上，而不像IPv4那样通过叠加的解决方案来实现安全。通过IPv6中的IPsec可以对IP层上（也就是运行在IP层上的所有应用）的通信提供加密/授权，可以实现远程企业内部网（如企业VPN网络）的无缝接入，并且可以实现永远连接。除了这一强制性安全机制外，IPSec还提供两种服务。认证报头（AH）用于保证数据的一致性，而封装的安全负载报头（ESP）用于保证数据的保密性和数据的一致性。在IPv6包中，AH和ESP都是扩展报头，可以同时使用，也可以单独使用其中一个。作为IPSec的一项重要应用，IPv6集成了虚拟专网（VPN）的功能。