协议标准——IPV6技术白皮书（二）

IPv6的产生

2.1 什么是IPv6协议？

IPv6协议是IP协议第6版本，是作为IPv4协议的后继者而设计的新版本的IP协议。IPv6相比IPv4主要有以下一些变化：

扩展的寻址能力

IPv6将IP地址长度从32位扩展到128位，支持更多级别的地址层次、更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置。通过在组播地址中增加一个“范围”域提高了多点传送路由的可扩展性。还定义了一种新的地址类型，称为“任意播地址”，用于发送包给一组节点中的任意一个；

简化的报头格式

一些IPv4报头字段被删除或变为了可选项，以减少包处理中例行处理的消耗并限制IPv6报头消耗的带宽；

对扩展报头和选项支持的改进

IP报头选项编码方式的改变可以提高转发效率，使得对选项长度的限制更宽松，且提供了将来引入新的选项的更大的灵活性；

标识流的能力

增加了一种新的能力，使得标识属于发送方要求特别处理（如非默认的服务质量获“实时”服务）的特定通信“流”的包成为可能；

认证和加密能力

IPv6中指定了支持认证、数据完整性和（可选的）数据机密性的扩展功能。

2.2 IPv6最初出现是在什么时候？导致IPv6出现的原因是什么？

IETF于1992年开始开发IPv6协议，1995年12月在RFC1883中公布了建议标准（proposal standard），1996年7月和1997年11月先后发布了版本2和2.1的草案标准（draft standard），1998年12月发布了标准RFC2460。

IPv6是为了解决现行Internet出现的问题而诞生的。现存的IPv4网络潜伏着两大危机：地址枯竭和路由表急剧膨胀。IPv6的出现将从根本上解决这些问题。IPv6继承了IPv4的优点，并根据IPv4多年来运行的经验进行了大幅度的修改和功能扩充，比IPv4处理性能更加强大、高效。与互联网发展过程中涌现的其它技术概念相比，IPv6可以说是引起争议最少的一个。人们已形成共识，认为IPv6取代IPv4是必然发展趋势，其主要原因归功于IPv6几乎无限的地址空间。

2.3 什么是IPng？IPng的设计目标是什么？

早在20世纪90年代初期，互联网工程任务组IETF（Internet Engineering Task Force）就开始着手下一代互联网协议IP-the next generation（IPng）的制定工作。IETF在RFC1550里进行了征求新的IP协议的呼吁，并公布了新的协议需要实现的主要目标是：

· 支持几乎无限大的地址空间；

· 减小路由表的大小；

· 简化协议，使路由器能更快地处理数据包；

· 提供更好的安全性，实现IP级的安全；

· 支持多种服务类型，尤其是实时业务；

· 支持多点传送，即支持组播；

· 允许主机不更改地址实现异地漫游；

· 支持未来协议的演变；

· 允许新旧协议共存一段时间；

· 支持未来协议的演变以适应底层网络环境或上层应用环境的变化；

· 支持自动地址配置；

· 协议必须能扩展，它必须能通过扩展来满足将来因特网的服务需求；扩展必须是不需要网络软件升级就可实现的；

· 协议必须支持可移动主机和网络。

2.4 针对IPng的设计目标有哪些提案？

20世纪90年代初期，IETF提出了IPng的设计原则之后，共有如下针对IPng的提案被提出：

TUBA：含有更多地址的TCP和UDP，建议采用ISO/OSI的CLNP协议来代替IPv4，这种解决方案允许用户有20字节的NSAP地址，以及一个可以使用的OSI传输协议的平台；

IPv7，TP/IX，CATNIP：IPv7是1992年由Robert Ullmann提出的。1993年，RFC1475进行了更详细的描述，其标题为“TP/IX：下一代的Internet”，TP/IX有64位地址。TP/IX后来演变成了RFC1707中定义的另一个协议CATNIP（Common Architecture for the Internet）。该方案包含了诸如快速信息包处理和新的RAP路由协议等观点，试图为IP、CLNP和IPX等信息包定义一个统一的格式，为众多的传输协议如OSI/TP4、TCP、UDP和SPX等提供支持；

IP in IP，IPAE：IP in IP是1992年提出的建议，计划采用两个IPv4层来解决互联网地址的匮乏：一层用于全球骨干网络，另一层用于某些特定的范围。到了1993年，这个建议得到了进一步的发展，名称也改为了IPAE（IP Address Encapsulation），并且被采纳为SIP的过渡方案；

SIP（Simple IP）：由Steve Deering在1992年11月提出的，他的想法是把IP地址改为64位，并且去除IPv4中一些已经过时的字段。这个建议由于其简单性立刻得到了许多公司的支持；

PIP（Paul"s Internet Protocol）：由Paul Francis提出，PIP是一个基于新的结构的IP。PIP支持以16位为单位的变长地址，地址间通过标识符进行区分，它允许高效的策略路由并实现了可移动性。1994年9月，PIP和SIP合并，称为SIPP；

SIPP（Simple IP Plus）：试图结合SIP的简单性和PIP路由的灵活性。SIPP设计为在高性能的网络上运作，比如ATM，同时也可以在低带宽的网络上运行，如无线网络。SIPP去掉了IPv4报头的一些字段，使得报头很小，并且采用64位地址。与IPv4将选项作为IP头的基本组成部分不同，SIPP中把IP选项与报头进行了隔离。选项（如果有）将被放在报头后的数据报中并位于传输层协议头之前。使用这种方法后，路由器只有在必要的时候才会对选项头进行处理，这样就提高了对于所有数据进行处理的性能。

2.5 IPv6是如何成为IPng的标准的？

1994年7月，IETF决定以SIPP作为IPng的基础，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。

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协议族中的协议兼容，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。

2.6 IPv6和IPng的区别是什么？

目前，国际上主要由IETF(internet engeering task force)负责IPv6的标准制定工作。IPng问题就是在IPv4的地址空间出现危机时提出的，地址即将耗尽和路由表的过度膨胀是促使IPng问题产生的直接原因。IETF的IPng工作组在1994年9月提出了一个正式的草案“The Recommendation for the IP Next Generation Protocol”；1995年底确定了IPng的协议规范，分配了版本号6（版本号5已经分配给另一个草案），称为“IP version 6”（IPv6），同现在使用的版本4相区别；1998年又作了较大的改动。

简单说，IPng更像是为“修订IP”而提出的一个概念性的名字，没有一个具体的协议叫做IPng，它是所有有关的下一代互联网协议的总称，而IPv6是IPng协议中的一个具体的协议。

2.7 为什么在IPv4后直接就用IPv6，而不是IPv5？

IPv4是在20世纪80年代初期实现的，在90年代初期提出了以新的版本代替IPv4的提议，主要是为了克服IPv4的地址局限性。在1994年7月选出了继任者并命名为IPv6。作为一种网络设备地址表示的手段，IPv6是IP的有效新一代地址表示的协议。其实也有IPv5，只是IPv5已经用在TCP/IP协议族中的视频流媒体服务方面了。