几点关于IPv6协议的特性说明

IPv6协议适应了时代的发展，自从互联网的商业使用以来，IP地址不断告急，到现在，它已经面临枯竭的危险。而IPv6协议得出现就成为解决这个问题的唯一手段。现在我们就来谈一谈相关的发展背景以及IPv6协议所具备的一些优势和特点。

IPv6协议诞生的发展背景

Internet协议的第4版（IPv4）为TCR/IP族和Internet提供了基本的通信机制。IP技术已经广泛应用了10多年，互联网的影响已经渗透到社会的各个方面，同时，互联网的发展也成为国家信息化和现代化建设的重要部分，并产生了重大的经济效益和社会效益。随着Internet的指数增长，互联网的体系结构由NSFNET核心网络演变为由ISP（Internet Service，Provider互联网络提供商）运营的分散的体系结构。当前互联网面临的一个严峻问题是地址消耗严重，即没有足够的地址来满足全球的需要。IPv4的问题逐渐显露出来，32位的IP地址空间枯竭、路由表急剧膨胀、路由选择效率不高、对网络安全和多媒体应用的支持不够，配置复杂，对移动性支持不好，很难开展端到端的业务等，这些问题已经成为制约互联网发展的重要障碍，而IETF开发的IPv6协议下一代网络彻底、有效地解决了目前IPv4所存在的上述问题。

IPv6协议优势特点

（1）巨大的地址空间

IPv6的源地址和目标地址都是128位的（16字节），几乎可以不受限制地提供IP地址。128位可以表达超过3．4×1038种可能的组合，也就是说整个地球的每平方米面积上可以分配6．65×1023个IP地址，设计这种巨大的地址空间的目的是为了能更好的把路由器域名划分出层次结构，并更好地反映出现代Internet的拓扑结构，使寻址和路由层次的设计更具灵活性，允许使用多级的子网划分和地址分配，涵盖范围从Internet骨干直到机构组织内部的各个子网，这些正是基于IPv4的Internet所缺乏的。即便是算上目前已为主机分配的所有IP地址，IPv6仍然还有充足的地址可供今后使用。由于有绝对更多地可用地址，就不再需要一些节约地址的技术，比如NAT转换，这样就可以全面建立端到端的连接了。

（2）新的协议头格式

IPv6协议的头采用一种新的格式，可最大程度地减少协议头开销。IPv6的报头有一个基本包头和多个扩展包头构成，基本包头具有40字节的固定长度，放置所有路由器都需要处理的信息。由于Internet上的绝大部分包都只是被路由器简单地转发，因此固定的包头长度有助于加快路由速度。为实现这个目标，IPv6包头中字段的数量从IPv4中的12（包括选项）个，降到了8个；中间路由器必须处理的字段从6个降到了4个，这样网络中的中间路由器在处理这种简化的IPv6协议头时，效率就更高；很少使用的字段，如支持拆分的字段，以及IPv4包头中的选项，被移到了IPv6包头的扩展包头中。IPv6定义了多种扩展包头，能提供对多种应用的强力支持，同时又为以后支持新的应用提供了可能。IPv4头和IPv6头不具有互操作性。IPv6从功能上说，并不是IPv4的超集，也就是说它并不向下兼容IPv4。因此每台主机或路由器都必须既实现IPv4，又实现IPv6协议，以便识别和处理两种不同的协议头。虽然新IPv6中的地址位数是IPv4地址位数的4倍，但是，新IPv6协议头的长度仅是IPv4协议头的2倍。

（3）有状态和无状态的地址配置

为简化主机配置，IPv6既支持有状态的地址配置（例如，在有DHCPv6服务器时的地址配置），也支持无状态的地址配置（例如，在没有DHCPv6服务器）。在无状态的地址配置中，链路上的主机会自动地为自己配置适合于这条链路的IPv6地址（称为链路本地地址），或者适合于IPv4和IPv6共存的IP地址，或者由本地路由器加上了前缀的IP地址。甚至在没有路由器的情况下，同一链路上的所有主机，也可以自动配置它们的链路本地地址，这样不用手工配置也可以进行通信。链路本地地址在一秒钟之内就能自动配置完成，因此同一链路上的节点的通信几乎是立即进行的。相比之下，一个使用DHCP的IPv4主机则要等上整整1分钟：先放弃DHCP的配置，然后自己配置一个IPv4地址

（4）内置的安全性

IPv6协议支持IPSec，这就为网络安全性提供了一种基于标准的解决方案，并且提高了不同IPv6实现方案之间的互操作性。IPSec由两种不同类型的扩展头和一个用于处理安全设置的协议所组成。验证头（AH）为整个IPv6数据包（除了在传输过程中IPv6头必须改变的字段）提供了数据完整性、数据验证和重放保护。封装安全报文（ESP）的头和尾也为ESP封装报文提供了数据完整性、数据验证、数据机密性和重放保护。在单播通信中用于处理IPSec的安全设置的协议通常是Internet密钥交换协议（IKE）。