浅谈IPv6基本技术原理和特点

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　　摘要：IPv6是下一代网络的基础，本文主要介绍了IPv6的技术特点，IPv4向IPv6过渡的方案及IPv6的主要应用。
　　关键词：IPv6IPv4隧道双栈
　　
　　随着Internet的发展，IPv4的局限越来越暴露出来，严重制约了IP技术的应用和未来网络的发展。IPv6作为下一代网络的基础以其鲜明的技术优势得到广泛的认可。本文从技术和应用两方面分析了IPv6的技术特点，说明了IPv4网络向IPv6网络演进的过渡策略以及方案，并对IPV6的主要应用做了简要介绍。
　　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。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。
　　3. 移动IPv6方面
　　移动性无疑是互联网上最精彩的服务之一。移动IPv6协议为用户提供可移动的IP数据服务，让用户可以在世界各地都使用同样的IPv6地址，非常适合未来的无线上网。
　　二、IPv4到IPv6的过渡技术
　　IPv6相比于IPv4是一个巨大的进步，也是一个很大的变革，从IPv4网络逐步过渡到IPv6网络，到完全替代IPv4网络的过程中，网络上的部件逐步被新的部件替换，其中的替换次序就是IPv4到IPv6的过渡策略。目前从IPv4向IPv6的过渡技术可以简单的分为三类：双栈技术、隧道技术以及协议转换技术。
　　1.双栈技术
　　实现IPv6节点与IPv4节点互通的最直接的方式是在IPv6节点中加入IPv4协议栈，或者在IPv4节点中加入IPv6协议栈，具有双协议栈的节点称作“IPv6/IPv4节点”，这些节点既可以收发IPv4数据包，也可以收发IPv6数据包。它们可以使用IPv4协议与IPv4节点互通，也可以直接使用IPv6协议与IPv6节点互通。
　　双栈技术是所有过渡技术中最基本的技术，没有哪个网络过渡解决方案可以少得了双栈技术。但是如果单独使用双栈技术来实现互通，那么，一个最大的问题就是投资大，需要将所有需要实现V4V6互通的IPv4和IPv6节点升级为双栈节点。所以一个最有效的使用方法是将双栈技术和其他技术（如隧道技术）结合，在关键节点使用双栈技术，达到事半功倍的效果。
　　2.隧道技术
　　隧道技术是以IPv4协议为载体来建立IPv6的通信机制，应用对象为IPv6与IPv6间的互通，是过渡初期最容易采用的技术。
　　在IPv6发展初期，必然有许多局部的纯网络（“IPv6孤岛”），这些IPv6网络被IPv4骨干网络（“IPv4海洋”）隔离开来，为了解决这些孤岛之间的通信问题，采取隧道技术，也就是通过“IPv4海底”建立连接“IPv6孤岛”的隧道，逐步扩大IPv6的实现范围。
　　隧道技术提供了一种以现有IPv4路由体系来传递IPv6数据的方法，将IPv6包作为无结构意义的数据封装在IPv4包中，被IPv4网络传输。其优点是只要求在隧道的入口和出口处进行修改，对其它部分没有要求，因而非常容易实现。缺点是不能实现IPv4节点与IPv6节点间的直接通信。
　　3.协议转换技术
　　协议转换技术主要用于实现非双栈的IPv4和IPv6节点的互通。协议转换技术的基本思想就是通过一系列算法实现IPv4报文和IPv6报文之间的协议转换，通过在纯IPv4网络和纯IPv6网络之间设立协议转换网关来实现IPv4和IPv6主机之间的互通。协议转换技术的使用对主机来说是透明的，无须对主机进行任何改动。但是使用协议转换技术带来的问题是它会破坏一些端到端的性能，如安全性和引入潜在的单点故障。NAT-PT是协议转换技术中最常用的一项技术，通过结合使用ALG应用层网关技术，能够提供全面的解决方案。
　　三、IPv6的主要应用
　　IPv6技术体系经历了十多年的发展，其标准化的进程缓慢，严重影响了IPv6技术关键应用体系的建立。近两年来由于亚洲和欧洲力量的推动，IPv6的标准化进程明显加快，具有IPv6特性的网络设备和网络终端，以及相关的硬件平台的推出也已加快了进度。在这种趋势下，IPv6的关键应用很快出现。
　　1.3G业务
　　由于IP的诸多优点和全球IP浪潮的冲击，3G演变为全IP网络的趋势越来越明显。为了满足永远在线的需要，每一个要接入因特网的移动设备都将需要两个唯一的IP地址来实现移动因特网连接，本地网络分配一个静态IP地址，连接点分配第二个IP地址用于漫游。GPRS和3G作为未来移动通信蓝图中的核心组成部分，对IP地址的需求量极大，只有IPv6才能满足这种需要。
　　2.个人智能终端
　　经济的发展带动了个人电子设备的发展，由呼机、手机、PDA到智能手机的发展趋势看，有联网能力的集成数据、语音和视频的个人智能终端将会很快出现，经过2～4年的发展，其规模就会相当大，由此将产生巨大的对IP地址的需求，这将是过渡到IPv6的一个最大动因。
　　3.在线游戏
　　游戏业是一个很大的产业。在线游戏需要把分散在不同地域的用户连接起来，并保证安全、隐私和计费的需要。由于缺少足够的IP地址，IPv4的网络无法满足在线游戏P2P的需求。另外，在线游戏必须支持固定和移动两种网络接入方式。采用基于IPv6的游戏终端主要是和游戏服务器进行交互，几乎不需要访问原来大量的IPv4的服务器，这也非常符合IPv6网络早期的“相互连接的孤岛”的架构。由于这些技术和商务的需要，在线游戏如果没有IPv6的支持肯定无法获得成功，这应该是IPv6的软件和设备的一个驱动力，在线游戏可能也是近期推动IPv6的业务之一。
　　（尹东辉 翟莉，武警石家庄指挥学院训练部无线通信教研室）

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