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IPV6是什么,IPV6是相對于IPV4而言的一種互聯網協議

 

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工業和信息化部關于開展2019年IPv6網絡就緒專項行動的通知,可能很多人還不是太了解IPV6是什么,這里做個普及和溫習吧。

IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫,其中Internet Protocol譯為”互聯網協議”。IPv6是IETF(互聯網工程任務組,Internet Engineering Task Force)設計的用于替代現行版本IP協議(IPv4)的下一代IP協議,號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個網址 。

最新資訊

工信部通信函〔2019〕95號

各省、自治區、直轄市通信管理局,部屬各單位、部屬各高校,中國電信集團有限公司、中國移動通信集團有限公司、中國聯合網絡通信集團有限公司、中國廣播電視網絡有限公司,阿里巴巴(中國)有限公司、深圳市騰訊計算機系統有限公司、百度在線網絡技術(北京)有限公司、華為技術有限公司、蘋果公司、三星(中國)投資有限公司、中興通訊股份有限公司、小米科技有限責任公司、廣東歐珀移動通信有限公司、維沃移動通信有限公司、聯想控股股份有限公司、魅族科技有限公司、世紀互聯數據中心有限公司、鵬博士電信傳媒集團股份有限公司、北京奇虎科技有限公司、廈門秦淮科技有限公司、北京新網互聯軟件服務有限公司、北京方正信息技術有限公司、成都西維數碼科技有限公司、萬國數據服務有限公司、北京光環新網科技股份有限公司、網宿科技股份有限公司、北京藍汛通信技術有限責任公司、北京金山云網絡技術有限公司、上海優刻得信息科技有限公司、白山云科技有限公司、上海帝聯信息科技發展有限公司、上海七牛信息技術有限公司、北京京東世紀信息技術有限公司、北京優帆科技有限公司、普聯技術有限公司、友訊科技股份有限公司、深圳市吉祥騰達科技有限公司、華碩電腦股份有限公司:

為深入貫徹落實《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》(廳字〔2017〕47號),持續推進IPv6在網絡各環節的部署和應用,全面提升用戶滲透率和網絡流量,加快提升我國互聯網IPv6發展水平,我部決定于2019年開展中國IPv6網絡就緒專項行動。有關事項通知如下:

一、重點工作任務

(一)網絡基礎設施IPv6能力就緒

骨干網、城域網、接入網全面完成IPv6改造,并開通IPv6業務承載功能;到2019年末,武漢、西安、沈陽、南京、重慶、杭州、貴陽·貴安、福州8個互聯網骨干直聯點完成IPv6升級改造,支持互聯網網間IPv6流量交換。

基礎電信企業為支持IPv6的全部在網移動終端、固定終端分配IPv6地址;完善IPv6專線產品開通流程,為政企客戶快速開通IPv6專線接入并支持分配IPv6地址。自2019年6月起,根據客戶需求為新簽或續簽服務合同的政企客戶分配IPv6地址。

(二)應用基礎設施提升IPv6業務承載能力

基礎電信企業數據中心全面完成IPv6改造,為用戶提供基于IPv6的互聯網數據中心服務;到2019年末,世紀互聯、鵬博士、秦淮科技、新網互聯、方正信息、西部數碼、萬國數據、光環新網等數據中心運營企業完成大型以上數據中心內部網絡和出口設備的IPv6改造。

網宿科技、阿里云、騰訊云、藍汛、金山云、世紀互聯、UCloud、白山云、七牛云、中國移動完成內容分發網絡(CDN)IPv6改造,在全國范圍內提供IPv6流量優化調度能力。到2019年末,CDN的IPv6本地覆蓋能力達到IPv4本地覆蓋能力的85%以上,開通IPv6帶寬達到IPv4帶寬的10%。

阿里云、天翼云、騰訊云、沃云、華為云、移動云、百度云、金山云、京東云、UCloud、青云等云服務企業完成云平臺的雙棧改造。到2019年末,完成包含IPv6云主機、負載均衡、內容分發、域名解析、云桌面、對象存儲、云數據庫、API網關、Web應用防火墻、DDOS高防、彈性IPS等在內的70%公有云產品IPv6改造;根據客戶需求,提供支持IPv6的政務云產品。

(三)終端設備增強IPv6支持能力

華為、蘋果、三星、中興、小米、OPPO、VIVO、魅族、聯想、一加、金立、TCL、海信等品牌新申請進網的相關移動終端出廠默認配置支持IPv4/IPv6雙棧;終端生產企業應加快系統軟件升級,推動存量移動終端支持IPv6。

新部署的家庭網關設備應全部支持IPv6,并默認配置支持IPv4/IPv6雙棧,能夠為網關下掛設備分配IPv6地址;到2019年末,完成70%存量智能家庭網關的IPv6升級。

TP-LINK、D-LINK、華為、騰達、華碩、網件、小米等企業新生產的家庭路由器應支持IPv6,并向存量家庭路由器設備推送支持IPv6的固件版本。

(四)網站及互聯網應用生態加快向IPv6升級

部屬各單位、部屬各高校、各省(區、市)通信管理局及其直屬事業單位完成門戶網站IPv6改造,新建網站及外部系統應全面支持IPv6訪問。

基礎電信企業集團及下屬省級公司門戶網站、網上營業廳、自營移動互聯網應用(APP)及相應服務器全部支持IPv6訪問,并能夠統計IPv6活躍用戶數。

應用寶、360手機助手、豌豆莢、OPPO軟件商店、百度手機助手、華為應用市場、小米應用商店、VIVO應用商店、MM商場、沃商店、天翼空間對上架的APP按照統一的方法及檢測工具開展IPv6支持度檢測與標識工作;自2019年6月起,各應用商店在醒目位置為支持IPv6的APP設置專區并推薦用戶使用;到2019年末,各應用商店新上架的APP均應支持在IPv6網絡環境正常工作。

開發者在開發APP、軟件開發工具包(SDK)以及服務器端程序時,應考慮支持IPv6訪問。

鼓勵典型行業、重點工業企業積極開展基于IPv6的工業互聯網網絡和應用改造試點示范,促進IPv6在工業互聯網、物聯網等新興領域中融合應用創新。

(五)IPv6網絡及服務性能持續提升

持續優化IPv6網絡傳輸性能,提升數據中心、內容分發網絡、云服務平臺的IPv6服務能力。到2019年9月末,IPv6網絡基礎設施、應用基礎設施為用戶提供與IPv4趨同質量的服務,平均丟包率、時延等指標與IPv4性能相比劣化不超過10%。

(六)IPv6網絡安全保障進一步加強

各企業要進一步完善網絡安全管理制度體系,涵蓋IPv6安全防護和管理相關要求;同步升級防火墻/WAF、IDS/IPS、4A系統等IPv6網絡安全防護手段;同步改造僵木蠕監測處置系統、移動互聯網惡意程序監測處置系統、上網日志留存系統、IDC/ISP信息安全管理系統等網絡安全監測處置系統;到2019年末,完成已升級改造的基礎網絡、業務系統、CDN/IDC、云服務平臺、域名系統等網絡和系統單元的定級備案、符合性評測和風險評估等網絡安全防護工作。

相關機構開展IP承載網、CDN/IDC、核心路由器、安全防護設備等IPv6網絡安全防護相關標準制修訂工作。搭建IPv6測試環境,通過網絡安全漏洞眾測等方式,驗證相關企業已部署的網絡安全防護手段有效性。通過網絡安全試點示范等方式,支持相關企業和機構開展工業互聯網、物聯網、車聯網、云計算、大數據、人工智能等新興領域IPv6網絡安全威脅防范和應對研究。

二、2019年末主要目標

(一)獲得IPv6地址的LTE終端比例達到90%,獲得IPv6地址的固定寬帶終端比例達到40%。

(二)LTE網絡IPv6活躍連接數達到8億。其中,中國電信集團有限公司達到1.6億,中國移動通信集團有限公司達到4.8億,中國聯合網絡通信集團有限公司達到1.6億。

(三)完成全部13個互聯網骨干直聯點IPv6改造。

三、保障措施

(一)嚴格落實責任。各企業要對照工作目標和重點任務,細化分解任務、層層壓實責任。各基礎電信企業集團公司在對各省級子(分)公司的業績考核中,應將IPv6相關任務完成情況作為重要考核指標,并安排資金保障IPv6各項任務落實。各企業要建立本年度IPv6改造任務清單及臺帳,并于2019年6月、12月底向工業和信息化部(信息通信發展司)報送工作進展情況。

(二)完善監測平臺。中國信息通信研究院要加強IPv6發展監測平臺建設,完善監測平臺功能和性能,開展IPv6網絡性能、APP及網站IPv6支持程度等在線監測工作,定期發布IPv6發展監測報告;加強監測平臺網絡信息安全防護,確保系統安全穩定運行;制定統一的APPIPv6支持度檢測方法,開發相關檢測工具。各企業要積極配合,根據監測需要在已完成IPv6改造的數據中心、CDN節點、云服務平臺以及網關設備、網站、APP、應用市場等各環節部署節點,接入監測平臺上報活躍用戶、流量等統計數據。

(三)加強對接協調。我部將建立基礎電信企業、CDN企業、云服務平臺企業以及互聯網應用企業對接協調機制,聚焦各企業實施IPv6改造過程中存在的困難問題,通過定期召開協調會議、建立問題清單和任務臺賬等方式,推進網絡基礎設施、應用基礎設施、互聯網應用高效協同和無縫對接。

(四)開展抽查抽測。各通信管理局要瞄準重點任務、緊扣時間節點,通過明查暗訪或者利用IPv6發展監測平臺在線抽測等形式,加強對屬地相關企業推進IPv6相關工作進度與質量的日常監督,每半年將相關工作情況報送我部(信息通信發展司)。我部將對各企業工作情況進行抽查,對網絡、應用、終端各環節IPv6支持度進行抽測,抽查結果將向社會進行通報。

(五)優化保障措施。完善互聯網信息服務備案管理制度,在互聯網信息服務備案時明確要求提供支持IPv6相關信息;加強和完善IPv6地址備案系統的建設和備案核查、管理,督導基礎電信企業嚴格落實IPv6接入地址編碼規劃方案和IPv6備案管理要求;完善相關電信業務管理要求,數據中心(含云服務)、CDN等運營企業在提交年報時,應提供支持IPv6相關情況;嚴格落實電信設備進網檢測相關要求,檢測機構開展設備進網檢測時,應對相關設備IPv6支持情況進行檢測。

特此通知。

(聯系電話:010-68206159)

工業和信息化部

2019年4月1日

IPv6協議主要定義了三種地址類型:單播地址(Unicast Address)、組播地址(Multicast Address)和任播地址(Anycast Address)。與原來在IPv4地址相比,新增了”任播地址”類型,取消了原來IPv4地址中的廣播地址,因為在IPv6中的廣播功能是通過組播來完成的。

單播地址:用來唯一標識一個接口,類似于IPv4中的單播地址。發送到單播地址的數據報文將被傳送給此地址所標識的一個接口。

組播地址:用來標識一組接口(通常這組接口屬于不同的節點),類似于IPv4中的組播地址。發送到組播地址的數據報文被傳送給此地址所標識的所有接口。

任播地址:用來標識一組接口(通常這組接口屬于不同的節點)。發送到任播地址的數據報文被傳送給此地址所標識的一組接口中距離源節點最近(根據使用的路由協議進行度量)的一個接口。

IPv6地址類型是由地址前綴部分來確定,主要地址類型與地址前綴的對應關系如下:

地址類型 地址前綴(二進制) IPv6前綴標識
單播地址 未指定地址 00…0(128 bits) ::/128
環回地址 00…1(128 bits) ::1/128
鏈路本地地址 1111111010 FE80::/64
唯一本地地址 1111 110 FC00::/7

(包括FD00::/8和

不常用的FC00::/8)

站點本地地址(已棄用,被唯一本地地址代替) 1111111011 FEC0::/10
全球單播地址 其他形式
組播地址 11111111 FF00::/8
任播地址 從單播地址空間中進行分配,使用單播地址的格式

單播地址

IPv6單播地址與IPv4單播地址一樣,都只標識了一個接口。為了適應負載平衡系統,RFC3513允許多個接口使用同一個地址,只要這些接口作為主機上實現的IPv6的單個接口出現。單播地址包括四個類型:全局單播地址、本地單播地址、兼容性地址、特殊地址。

一、全球單播地址:等同于IPv4中的公網地址,可以在IPv6 Internet上進行全局路由和訪問。這種地址類型允許路由前綴的聚合,從而限制了全球路由表項的數量。

二、本地單播地址:

鏈路本地地址和唯一本地地址都屬于本地單播地址,在IPv6中,本地單播地址就是指本地網絡使用的單播地址,也就是IPV4地址中局域網專用地址。每個接口上至少要有一個鏈路本地單播地址,另外還可分配任何類型(單播、任播和組播)或范圍的IPv6地址。

(1)、鏈路本地地址(FE80::/64):僅用于單個鏈路(鏈路層不能跨VLAN),不能在不同子網中路由。結點使用鏈路本地地址與同一個鏈路上的相鄰結點進行通信。例如,在沒有路由器的單鏈路IPv6網絡上,主機使用鏈路本地地址與該鏈路上的其他主機進行通信。

(2)、唯一本地地址(FC00::/7):唯一本地地址是本地全局的,它應用于本地通信,但不通過Internet路由,將其范圍限制為組織的邊界。

(3)、站點本地地址(FEC0::/10,新標準中已被唯一本地地址代替):相當于IPv4中的局域網專用地址,僅可在本地局域網中使用。例如,沒有與IPv6 Internet的直接路由連接的專用Intranet可以使用不會與全局地址沖突的站點本地地址。站點本地地址可以與全局單播地址配合使用,也就是在一個接口上可以同時配置站點本地地址和全局單播地址。但使用站點本地地址作為源或目的地址的數據報文不會被轉發到本站(相當于一個私有網絡)外的其他站點。

三、兼容性地址:在IPv6的轉換機制中還包括了一種通過IPv4路由接口以隧道方式動態傳遞IPv6包的技術。這樣的IPv6結點會被分配一個在低32位中帶有全球IPv4單播地址的IPv6全局單播地址。另有一種嵌入IPv4的IPv6地址,用于局域網內部,這類地址用于把IPv4結點當作IPv6結點。此外,還有一種稱為”6to4″的IPv6地址,用于在兩個通過Internet同時運行IPv4和IPv6的結點之間進行通信。

四、特殊地址:包括未指定地址和環回地址。未指定地址(0:0:0:0:0:0:0:0或::)僅用于表示某個地址不存在。它等價于IPv4未指定地址0.0.0.0。未指定地址通常被用做嘗試驗證暫定地址唯一性數據包的源地址,并且永遠不會指派給某個接口或被用做目標地址。環回地址(0:0:0:0:0:0:0:1或::1)用于標識環回接口,允許節點將數據包發送給自己。它等價于IPv4環回地址127.0.0.1。發送到環回地址的數據包永遠不會發送給某個鏈接,也永遠不會通過IPv6路由器轉發 。

組播地址

IPv6組播地址可識別多個接口,對應于一組接口的地址(通常分屬不同節點)。發送到組播地址的數據包被送到由該地址標識的每個接口。使用適當的組播路由拓撲,將向組播地址發送的數據包發送給該地址識別的所有接口。任意位置的IPv6節點可以偵聽任意IPv6組播地址上的組播通信。IPv6節點可以同時偵聽多個組播地址,也可以隨時加入或離開組播組。

IPv6組播地址的最明顯特征就是最高的8位固定為1111 1111。IPv6地址很容易區分組播地址,因為它總是以FF開始的 。

折疊任播地址

一個IPv6任播地址與組播地址一樣也可以識別多個接口,對應一組接口的地址。大多數情況下,這些接口屬于不同的節點。但是,與組播地址不同的是,發送到任播地址的數據包被送到由該地址標識的其中一個接口。

通過合適的路由拓撲,目的地址為任播地址的數據包將被發送到單個接口(該地址識別的最近接口,最近接口定義的根據是因為路由距離最近),而組播地址用于一對多通信,發送到多個接口。一個任播地址必須不能用作IPv6數據包的源地址;也不能分配給IPv6主機,僅可以分配給IPv6路由器 。

使用協議

地址配置協議

IPv6使用兩種地址自動配置協議,分別為無狀態地址自動配置協議(SLAAC)和IPv6動態主機配置協議(DHCPv6)。SLAAC不需要服務器對地址進行管理,主機直接根據網絡中的路由器通告信息與本機MAC地址結合計算出本機IPv6地址,實現地址自動配置;DHCPv6由DHCPv6服務器管理地址池,用戶主機從服務器請求并獲取IPv6地址及其他信息,達到地址自動配置的目的。

一、無狀態地址自動配置

無狀態地址自動配置的核心是不需要額外的服務器管理地址狀態,主機可自行計算地址進行地址自動配置,包括4個基本步驟:

1. 鏈路本地地址配置。主機計算本地地址。

2. 重復地址檢測,確定當前地址唯一。

3. 全局前綴獲取,主機計算全局地址。

4. 前綴重新編址,主機改變全局地址 。

二、IPv6動態主機配置協議

IPv6動態主機配置協議DHCPv6是由IPv4場景下的DHCP發展而來。客戶端通過向DHCP服務器發出申請來獲取本機IP地址并進行自動配置,DHCP服務器負責管理并維護地址池以及地址與客戶端的映射信息。

DHCPv6在DHCP的基礎上,進行了一定的改進與擴充。其中包含3種角色:DHCPv6客戶端,用于動態獲取IPv6地址、IPv6前綴或其他網絡配置參數;DHCPv6服務器,負責為DHCPv6客戶端分配IPv6地址、IPv6前綴和其他配置參數;DHCPv6中繼,它是一個轉發設備。通常情況下。DHCPv6客戶端可以通過本地鏈路范圍內組播地址與DHCPv6服務器進行通信。若服務器和客戶端不在同一鏈路范圍內,則需要DHCPv6中繼進行轉發。DHCPv6中繼的存在使得在每一個鏈路范圍內都部署DHCPv6服務器不是必要的,節省成本,并便于集中管理 。

路由協議

IPv4初期對IP地址規劃的不合理,使得網絡變得非常復雜,路由表條目繁多。盡管通過劃分子網以及路由聚集一定程度上緩解了這個問題,但這個問題依舊存在。因此IPv6設計之初就把地址從用戶擁有改成運營商擁有,并在此基礎上,路由策略發生了一些變化,加之IPv6地址長度發生了變化,因此路由協議發生了相應的改變。

與IPv4相同,IPv6路由協議同樣分成內部網關協議(IGP)與外部網關協議(EGP),其中IGP包括由RIP變化而來的RIPng,由OSPF變化而來的OSPFv3,以及IS-IS協議變化而來的IS-ISv6。EGP則主要是由BGP變化而來的BGP4+ 。

一、RIPng

下一代RIP協議(RIPng)是對原來的RIPv2的擴展。大多數RIP的概念都可以用于RIPng。為了在IPv6網絡中應用,RIPng對原有的RIP協議進行了修改:

UDP端口號:使用UDP的521端口發送和接收路由信息。

組播地址:使用FF02::9作為鏈路本地范圍內的RIPng路由器組播地址。

路由前綴:使用128位的IPv6地址作為路由前綴。

下一跳地址:使用128位的IPv6地址。

二、OSPFv3

RFC 2740定義了OSPFv3,用于支持IPv6。OSPFv3與OSPFv2的主要區別如下:

1. 修改了LSA的種類和格式,使其支持發布IPv6路由信息。

2. 修改了部分協議流程。主要的修改包括用Router-lD來標識鄰居,使用鏈路本地地址來發現鄰居等,使得網絡拓撲本身獨立于網絡協議,以便于將來擴展。

3. 進一步理順了拓撲與路由的關系。OSPFv3在LSA中將拓撲與路由信息相分離,在一、二類LSA中不再攜帶路由信息,而只是單純的拓撲描述信息,另外增加了八、九類LSA,結合原有的三、五、七類LSA來發布路由前綴信息。

4. 提高了協議適應性。通過引入LSA擴散范圍的概念進一步明確了對未知LSA的處理流程,使得協議可以在不識別LSA的情況下根據需要做出恰當處理,提高了協議的可擴展性。

三、BGP 4+

傳統的BGP 4只能管理IPv4的路由信息,對于使用其他網絡層協議(如IPv6等)的應用,在跨自治系統傳播時會受到一定的限制。為了提供對多種網絡層協議的支持,IETF發布的RFC2858文檔對BGP 4進行了多協議擴展,形成了BGP4+

為了實現對IPv6協議的支持,BGP 4+必須將IPv6網絡層協議的信息反映到NLRl(Network Layer Reachable Information)及下一跳(Next Hop)屬性中。為此,在BGP4+中引入了下面兩個NLRI屬性。

MP_REACH_NLRI:多協議可到達NLRI,用于發布可到達路由及下一跳信息。

MP_UNREACH_NLRI:多協議不可達NLRI,用于撤銷不可達路由。

BGP 4+中的Next Hop屬性用IPv6地址來表示,可以是IPv6全球單播地址或者下一跳的鏈路本地地址。BGP 4原有的消息機制和路由機制沒有改變。

四、ICMPv6協議

ICMPv6協議用于報告IPv6節點在數據包處理過程中出現的錯誤消息,并實現簡單的網絡診斷功能。ICMPv6新增加的鄰居發現功能代替了ARP協議的功能,所以在IPv6體系結構中已經沒有ARP協議了。除了支持IPv6地址格式之外,ICMPv6還為支持IPv6中的路由優化、IP組播、移動IP等增加了一些新的報文類型 。

過渡技術

IPv6不可能立刻替代IPv4,因此在相當一段時間內IPv4和IPv6會共存在一個環境中。要提供平穩的轉換過程,使得對現有的使用者影響最小,就需要有良好的轉換機制。這個議題是IETF ngtrans工作小組的主要目標,有許多轉換機制被提出,部分已被用于6Bone上。IETF推薦了雙協議棧隧道技術以及網絡地址轉換等轉換機制:

一、IPv6/IPv4雙協議棧技術

雙棧機制就是使IPv6網絡節點具有一個IPv4棧和一個IPv6棧,同時支持IPv4和IPv6協議。IPv6和IPv4是功能相近的網絡層協議,兩者都應用于相同的物理平臺,并承載相同的傳輸層協議TCP或UDP,如果一臺主機同時支持IPv6和IPv4協議,那么該主機就可以和僅支持IPv4或IPv6協議的主機通信。

二、隧道技術

隧道技術隧道技術隧道機制就是必要時將IPv6數據包作為數據封裝在IPv4數據包里,使IPv6數據包能在已有的IPv4基礎設施(主要是指IPv4路由器)上傳輸的機制。隨著IPv6的發展,出現了一些運行IPv4協議的骨干網絡隔離開的局部IPv6網絡,為了實現這些IPv6網絡之間的通信,必須采用隧道技術。隧道對于源站點和目的站點是透明的,在隧道的入口處,路由器將IPv6的數據分組封裝在IPv4中,該IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址,在隧道出口處,再將IPv6分組取出轉發給目的站點。隧道技術的優點在于隧道的透明性,IPv6主機之間的通信可以忽略隧道的存在,隧道只起到物理通道的作用。隧道技術在IPv4向IPv6演進的初期應用非常廣泛。但是,隧道技術不能實現IPv4主機和IPv6主機之間的通信。

三、網絡地址轉換技術

網絡地址轉換(Network Address Translator,NAT)技術是將IPv4地址和IPv6地址分別看作內部地址和全局地址,或者相反。例如,內部的IPv4主機要和外部的IPv6主機通信時,在NAT服務器中將IPv4地址(相當于內部地址)變換成IPv6地址(相當于全局地址),服務器維護一個IPv4與IPv6地址的映射表。反之,當內部的IPv6主機和外部的IPv4主機進行通信時,則IPv6主機映射成內部地址,IPv4主機映射成全局地址。NAT技術可以解決IPv4主機和IPv6主機之間的互通問題 。

優勢特點

IPv4和IPv6地址對比IPv4和IPv6地址對比與IPV4相比,IPV6具有以下幾個優勢:

一、IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32,最大地址個數為2^32;而IPv6中IP地址的長度為128,即最大地址個數為2^128。與32位地址空間相比,其地址空間增加了2^128-2^32個。

二、IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則,這使得路由器能在路由表中用一條記錄(Entry)表示一片子網,大大減小了路由器中路由表的長度,提高了路由器轉發數據包的速度。

三、IPv6增加了增強的組播(Multicast)支持以及對流的控制(Flow Control),這使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會,為服務質量(QoS,Quality of Service)控制提供了良好的網絡平臺。

四、IPv6加入了對自動配置(Auto Configuration)的支持。這是對DHCP協議的改進和擴展,使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷。

H3C IPv6網解決方案H3C IPv6網解決方案五、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密并對IP報文進行校驗,在IPV6中的加密與鑒別選項提供了分組的保密性與完整性。極大的增強了網絡的安全性。

六、允許擴充。如果新的技術或應用需要時,IPV6允許協議進行擴充。

七、更好的頭部格式。IPV6使用新的頭部格式,其選項與基本頭部分開,如果需要,可將選項插入到基本頭部與上層數據之間。這就簡化和加速了路由選擇過程,因為大多數的選項不需要由路由選擇。

八、新的選項。IPV6有一些新的選項來實現附加的功能 。

安全性能

原來的Internet安全機制只建立于應用程序級,如E-mail加密、SNMPv2網絡管理安全、接入安全(HTTPSSL)等,無法從IP層來保證Internet的安全。IP級的安全保證分組的鑒權和私密特性,其具體實現主要由IP的AH(Authentication Header)和ESP(Encapsulating Security Payload)標記來實現。IPv6實現了IP級的安全。

一、安全協議套:是發送者和接收者的雙向約定,只由目標地址和安全參數索引(SPI)確定。

二、包頭認證:提供了數據完整性和分組的鑒權。

三、安全包頭封裝:ESP根據用戶的不同需求,支持IP分組的私密和數據完整性。 它既可用于傳送層(如TCP、UDP、ICMP)的加密, 稱傳送層模式ESP,同時又可用于整個分組的加密,稱隧道模式ESP。

四、ESPDES-CBC方式:ESP處理一般必須執行DES-CBC加密算法,數據分為以64位為單位的塊進行處理,解密邏輯的輸入是現行數據和先前加密數據塊的與或。

五、鑒權加私密方式:根據不同的業務模式,兩種IP安全機制可以按一定的順序結合,從而達到分組傳送加密的目的。按順序的不同,分為鑒權之前加密和加密之前鑒權 。

應用前景

雖然IPv6在全球范圍內還僅僅處于研究階段,許多技術問題還有待于進一步解決,并且支持IPv6的設備電非常有限。但總體來說,全球IPv6技術的發展不斷進行著,并且隨著IPv4消耗殆盡,許多國家已經意識到了IPv6技術所帶來的優勢,特別是中國,通過一些國家級的項目,推動了IPv6下一代互聯網全面部署和大規模商用。隨著IPv6的各項技術日趨完美。IPv6成本過高、發展緩慢、支持度不夠等問題將很快淡出人們的視野 。

IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫,其中Internet Protocol譯為”互聯網協議”。IPv6是IETF(互聯網工程任務組,Internet Engineering Task Force)設計的用于替代現行版本IP協議(IPv4)的下一代IP協議,號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個網址 。
由于IPv4最大的問題在于網絡地址資源有限,嚴重制約了互聯網的應用和發展。IPv6的使用,不僅能解決網絡地址資源數量的問題,而且也解決了多種接入設備連入互聯網的障礙 。
至1992年初,一些關于互聯網地址系統的建議在IETF(互聯網工程任務組)上提出,并于1992年底形成白皮書。在1993年9月,IETF建立了一個臨時的ad-hoc下一代IP(IPng)領域來專門解決下一代IP的問題。這個新領域由Allison Mankin和Scott Bradner領導,成員由15名來自不同工作背景的工程師組成。IETF于1994年7月25日采納了IPng模型,并形成幾個IPng工作組。
從1996年開始,一系列用于定義IPv6的RFC發表出來,最初的版本為RFC1883。由于IPv4和IPv6地址格式等不相同,因此在未來的很長一段時間里,互聯網中出現IPv4和IPv6長期共存的局面。在IPv4和IPv6共存的網絡中,對于僅有IPv4地址,或僅有IPv6地址的端系統,兩者無法直接通信的,此時可依靠中間網關或者使用其他過渡機制實現通信。
2003年1月22日,IETF發布了IPv6測試性網絡,即6bone網絡。它是IETF用于測試IPv6網絡而進行的一項IPng工程項目,該工程目的是測試如何將IPv4網絡向IPv6網絡遷移。作為IPv6問題測試的平臺,6bone網絡包括協議的實現、IPv4向IPv6遷移等功能。6bone操作建立在IPv6試驗地址分配基礎上.并采用3FFE::/16的IPv6前綴,為IPv6產品及網絡的測試和試商用部署提供測試環境。
截至2009年6月,6bone網絡技術已經支持了39個國家的260個組織機構。6bone網絡被設計成為一個類似于全球性層次化的IPv6網絡,同實際的互聯網類似,它包括偽頂級轉接提供商、偽次級轉接提供商和偽站點級組織機構。由偽頂級提供商負責連接全球范圍的組織機構,偽頂級提供商之間通過IPv6的lBGP-4擴展來盡力通信,偽次級提供商也通過BGP-4連接到偽區域性頂級提供商,偽站點級組織機構連接到偽次級提供商。偽站點級組織機構可以通過默認路由或BGP-4連接到其偽提供商。6bone最初開始于虛擬網絡,它使用IPv6-over-IPv4隧道過渡技術。因此,它是一個基于IPv4互聯網且支持IPv6傳輸的網絡,后來逐漸建立了純IPv6鏈接。
中國IPV6主干節點示意圖
中國IPV6主干節點示意圖
從2011年開始,主要用在個人計算機和服務器系統上的操作系統基本上都支持高質量IPv6配置產品。例如,Microsoft Windows從Windows 2000起就開始支持IPv6,到Windows XP時已經進入了產品完備階段。而Windows Vista及以后的版本,如Windows 7、Windows 8等操作系統都已經完全支持IPv6,并對其進行了改進以提高支持度。Mac OS X Panther(10.3)、Linux 2.6、FreeBSD和Solaris同樣支持IPv6的成熟產品。一些應用基于IPv6實現.如BitTorrent點到點文件傳輸協議等,避免了使用NAT的IPv4私有網絡無法正常使用的普遍問題。
2012年6月6日,國際互聯網協會舉行了世界IPv6啟動紀念日,這一天,全球IPv6網絡正式啟動。多家知名網站,如Google、Facebook和Yahoo等,于當天全球標準時間0點(北京時間8點整)開始永久性支持IPv6訪問。
根據颶風電子統計,截至2013年9月,互聯網318個中的283個頂級域名支持IPv6接入它們的DNS。約占89.0%,其中276個域名包含IPv6黏附記錄,共5,138,365個域名在各自的域內擁有IPv6地址記錄 。
2017年11月26日,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》 。
2018年6月,三大運營商聯合阿里云宣布,將全面對外提供IPv6服務,并計劃在2025年前助推中國互聯網真正實現”IPv6 Only”。 7月,百度云制定了中國的IPv6改造方案。 8月3日,工信部通信司在北京召開IPv6規模部署及專項督查工作全國電視電話會議,中國將分階段有序推進規模建設IPv6網絡,實現下一代互聯網在經濟社會各領域深度融合。
IPv6的地址長度為128b,是IPv4地址長度的4倍。于是IPv4點分十進制格式不再適用,采用十六進制表示。IPv6有3種表示方法。
一、冒分十六進制表示法
格式為X:X:X:X:X:X:X:X,其中每個X表示地址中的16b,以十六進制表示,例如:
ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789
這種表示法中,每個X的前導0是可以省略的,例如:
2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A
二、0位壓縮表示法
在某些情況下,一個IPv6地址中間可能包含很長的一段0,可以把連續的一段0壓縮為”::”。但為保證地址解析的唯一性,地址中”::”只能出現一次,例如:
FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101
0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1
0:0:0:0:0:0:0:0 → ::
三、內嵌IPv4地址表示法
為了實現IPv4-IPv6互通,IPv4地址會嵌入IPv6地址中,此時地址常表示為:X:X:X:X:X:X:d.d.d.d,前96b采用冒分十六進制表示,而最后32b地址則使用IPv4的點分十進制表示,例如::192.168.0.1與::FFFF:192.168.0.1就是兩個典型的例子,注意在前96b中,壓縮0位的方法依舊適用 。
折疊報文內容
IPv6報文的整體結構分為IPv6報頭、擴展報頭和上層協議數據3部分。IPv6報頭是必選報文頭部,長度固定為40B,包含該報文的基本信息;擴展報頭是可選報頭,可能存在0個、1個或多個,IPv6協議通過擴展報頭實現各種豐富的功能;上層協議數據是該IPv6報文攜帶的上層數據,可能是ICMPv6報文、TCP報文、UDP報文或其他可能報文。
IPv6的報文頭部結構如圖:
版本號 表示協議版本.值為6
流量等級 主要用于QoS
流標簽 用來標識同一個流里面的報文
載荷長度 表明該IPv6包頭部后包含的字節數,包含擴展頭部
下一報頭 該字段用來指明報頭后接的報文頭部的類型,若存在擴展頭,表示第一個擴展頭的類型,否則表示其上層協議的類型,它是IPv6各種功能的核心實現方法
跳數限制 該字段類似于IPv4中的TTL,每次轉發跳數減一,該字段達到0時包將會被丟棄
源地址 標識該報文的來源地址
目的地址 標識該報文的目的地址
擴展頭部:IPv6報文中不再有”選項”字段,而是通過”下一報頭”字段配合IPv6擴展報頭來實現選項的功能。使用擴展頭時,將在IPv6報文下一報頭字段表明首個擴展報頭的類型,再根據該類型對擴展報頭進行讀取與處理。每個擴展報頭同樣包含下一報頭字段,若接下來有其他擴展報頭,即在該字段中繼續標明接下來的擴展報頭的類型,從而達到添加連續多個擴展報頭的目的。在最后一個擴展報頭的下一報頭字段中,則標明該報文上層協議的類型,用以讀取上層協議數據 。
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