IPv6(互联网协议)

IPv6是互联网协议的第六版;最初它在IETF’s IPng选取过程中胜出时称为互联网下一代协议(IPng)。IPv6准备取代现有 标准,IPv4。IPv4只支持大概40亿(4 × 109)个网络地址,而IPv6支持3.4 × 1038个。这等价于在地球上每平方英寸有4.3 × 1020地址(6.7 × 1017地址/平方米)。预计在2025年以前IPv4都会被支持,以便给新协议的修正留下足够的时间。 促使Ipv6形成[被屏蔽广告]的主要原因是网络空间的匮乏,尤其是在高速发展的亚洲国家例如印度和中国。参考IPv4 address exhaustion这篇文章了解更多这方面的内容。但随着NAT的引入这已经不是很大的问题。现在推动IPv6发展的主要动力是 新的用途,像移动性,服务质量,机密性的扩展等。 IPv6是被正式广泛使用的第二版互联网协议。(IPv5不是IPv4的继承,而是实验性的面向流的数据流协议,用来对声 音,图像等提供支持。) IPv6的计划是建立未来互联网扩充的基础。虽然IPv6十年前就已被IETF指定作为IPv4的下一代(在1994年),在世界范围 内使用IPv6部署的公众网与IPv4相比还非常的少。

IPv6 编址
从IPv4到IPv6最显著的变化就是网络地址的长度。RFC 2373 和RFC 2374定义的IPv6地址,就像下面章节所描述的,有128位长;IPv6地址的表达形式一般采用32个十六进制数。 IPv6中可能的地址有2128 ≈ 3.4×1038个.也可以想象为1632个因为32位地址每位可以取16个不同的值(参考组合数学)。 在很多场合,IPv6地址由两个逻辑部分组成:一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址,主机地址通常根据物理地址自动生成,叫做EUI-64(或者64-位扩展唯一标识)。

IPv6地址表示
IPv6地址为128位长但通常写作8组每组四个十六进制数的形式。例如: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 是一个合法的IPv6地址。 如果四个数字都是零,可以被省略。例如: 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344 等价于 2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344 遵从这些规则,如果因为省略而出现了两个以上的分号的话,可以压缩为一个,但这种零压缩在地址中只能出现一次。因此: 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab 2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab 2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab 2001:0DB8:0::0:1428:57ab 2001:0DB8::1428:57ab 都使合法的地址,并且他们是等价的。但 2001::25de::cade 是非法的。(因为这样会使得搞不清楚每个压缩中有几个全零的分组) 同时前导的零可以省略,因此: 2001:0DB8:02de::0e13 等价于 2001:DB8:2de::e13 如果这个地址实际上是IPv4的地址,后32位可以用10进制数表示;因此:

ffff:192.168.89.9 等价于 ::ffff:c0a8:5909, 但不等价于 ::192.168.89.9 和 ::c0a8:5909。
ffff:1.2.3.4格式叫做IPv4映射地址,是不建议使用的。而::1.2.3.4格式叫做IPv4一致地址。
IPv4 地址可以很容易的转化为IPv6格式。举例来说,如果IPv4的一个地址为135.75.43.52(十六进制为0x874B2B34), 它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34或者::874B:2B34。同时,还可以使用混合符号(IPv4- compatible address),则地址可以为::135.75.43.52。

IPv6 封包
IPv6封包由两个主要部分组成:头部和负载。

包头是包的前40字节并且包含有源和目的地址,协议版本,通信类别(8位,包优先级),流标记(20位,QoS服务质量 控制),负载长度(16位),下一个头部(用于向后兼容性),和跳段数限制(8位,生存时间)。后面是负载,至少1280字节长 ,或者在可变MTU(最大传输单元)大小环境中这个值为1500字节。负载在标准模式下最大可为65535字节,或者在扩展 包头的”jumbo payload”选项进行设置。 IPv6曾有两个有着细微差别的版本; 在RFC 1883中定义的原始版本(现在废弃)和RFC 2460中描述的现在提议 的标准版本。两者主要在通信类别这个选项上有所不同,它的位数由4位变为了8位。其他的区别都是微不足道的。 分段(Fragmentation)只在IPv6的主机中被处理。在IPv6中,可选项都被从标准头部中移出并在协议字段中指定,类 似于IPv4的协议字段功能。

IPv6和域名系统
IPv6地址在域名系统中为执行正向解析表示为AAAA记录(所谓4A记录)(类似的IPv4表示为A记录A records) ;反向解析 在ip6.arpa (原先ip6.int)下进行,在这里地址空间为半字节16进制数字格式。这种模式在RFC 3596给与 了定义。 AAAA模式是IPv6结构设计时的两种提议之一。另外一种正向解析为A6记录并且有一些其他的创新像二进制串标签和DNAME记 录等。RFC 2874和它的一些引用中定义了这种模式。 AAAA模式只是IPv6域名系统的简单概括,A6模式使域名系统中检查更全面,也因此更复杂: •A6记录允许一个IPv6地址在分散于多个记录中,或许在不同的区域;举例来说,这就在原则上允许网络的快速重编 号。 •使用域名系统记录委派地址被DNAME记录(类似于现有的CNAME,不过是重命名整棵树)所取代。 •一种新的叫做比特标签的类型被引入,主要用于反向解析。 2002年8月的RFC 3363中对AAAA模式给与了有效的标准化(在RFC 3364有着对于两种模式优缺点的更深入的讨论)。

IPv6部署与应用
2004年七月的ICANN声称[3]:(http://icann.org/announcements/announcement-20jul04.htm) 互联网的根域名服务器已经经过改进同时支持IPv6和IPv4。

缺点:

需要在整个互联网和它所连接到的设备上建立对IPv6的支持
从IPv4访问时的转换过程中,在网关路由器(IPv6<–>IPv4)还是需要一个IPv4地址和一些NAT(=共享的IP地址),增加了它的复杂性,还意味着IPv6许诺的巨大的空间地址不能够立刻被有效的使用。
遗留的结构问题,例如在对IPv6 multihoming支持上一致性的匮乏。
工作:

6bone
ICMPv6
IPv6 multihoming

转换机制
直到IPv6获得广泛的使用和路由下部构造的支持之前,还是需要一种机制来在IPv4网中使用IPv6。需要做的是:

在双协议栈节点间配置静态IPv6-in-IP信道。
6to4,一种自动的非对称的隧道机制。
这些隧道通过将IPv6包包装在IPv4包中,这些包头的协议字段值为41,因此叫做proto-41。类似的,ISATAP允许IPv6包在下层组织都是IPv4的网络中传输。它也使用协议号41。 当使用NAT(网络地址转换)设备的网络使用IPv6时,大多数并没有对proto-41进行正确的转发,可以使用Teredo协议在IPv4中基于UDP包装IPv6。还可以使用IPv6-to-IPv4和IPv6-to-IPv6代理,尽管它是在应用层的(例如HTTP)。

主要的IPv6公告
在2003年,日本经济新闻(在2003年被CNET亚洲机构引用)报告中说日本、中国和韩国声称已经决定要在网络技术中寻求领先,将部分参与IPv6的开发并在2005年开始全面采用采用IPv6。
ICANN在2004年7月20日发表声明,称DNS根服务器已经建立了对应日本(.jp)和韩国(.kr)的顶级域名服务器的AAAA记录,序列号为2004072000。对应法国的(.fr)IPv6记录会再晚一点时间加入。这就开放了IPv6的运作。

相关的IETF工作组
6bone (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/6bone-charter.html) IPv6 Backbone
ipng (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipngwg-charter.html) IP Next Generation (concluded)
ipv6 (http://www.ietf.org/html.charters/ipv6-charter.html) IP Version 6
ipv6mib (http://www.ietf.org/html.charters/OLD/ipv6mib-charter.html) IPv6 MIB (concluded)
multi6 (http://www.ietf.org/html.charters/multi6-charter.html) Site Multihoming in IPv6
v6ops (http://www.ietf.org/html.charters/v6ops-charter.html) IPv6 Operations

相关读物
RFC 2460 – Internet Protocol, Version 6 – current vers
ion
RFC 1883 – Internet Protocol, Version 6 – old version

外部链接
IPv6 News & Links – HS247
linuxreviews.org:Why you want IPv6
http://www.iana.org/assignments/ipv6-address-space
http://www.kame.net/
http://www.freeswan.org/
CNET Asia Staff. (2003). Report: Japan, China, S. Korea developing next Net. Retrieved January 14, 2003. (http://news.com.com/2100-1032_3-5134110.html?tag=nefd_top)
http://www.moonv6.org/
http://info.broadcast.hc360.com/html/001/002/013/001/57784.htm