浅谈Ipv4与Ipv6的区别
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作者: 邓小盾 何 怡
[摘要]随着互联网的发展,Ipv4协议已经远远不能满足网络市场对地址空间等性能的要求,Ipv6协议因此产生,本文从两个方面浅谈两者的区别。
[关键词]Ipv4 Ipv6 区别
Ipv4协议是现有互联网的运行基础,但随着互联网的迅速发展,Ipv4定义的有限地址空间将被耗尽,地址空间的不足必将影响互联两的进一步发展。为了扩大地址空间,拟通过Ipv6重新定义地址空间。Ipv6协议它是“互联网协议第六版”的缩写,在设计Ipv6时不仅把Ipv4的地址空间扩充了,而且对Ipv4协议各方面都进行了改进,Ipv6与Ipv4相比,将具有更高的安全性和可管理性,下面将浅谈一下Ipv6与 Ipv4的区别。
一、报头格式
Ipv 4报头包含20bit+选项,13个字段,包括3个指针,Ipv 6报头由基本报头+扩展报头链组成,其中基本报头包含40bit,8个字段。Ipv 6报头采用基本报头+扩展报头链组成的形式,这种设计可以更方便地增添选项以达到改善网络性能、增强安全性或添加新功能的目的。Ipv 6基本报头被固定为40bit,使路由器可以加快对数据包的处理速度,提高了转发效率,从而提高网络的整体吞吐量,使信息传输更加快速。
Ipv 6基本报头中去掉了Ipv 4报头中阴影部分的字段,其中段偏移和选项和填充字段被放到Ipv 6扩展报头中进行处理。去掉报头校验(Header Checksum,中间路由器不再进行数据包校验,去掉此字段的原因有三:一是因为大部分二层链路层已经对数据包进行了校验和纠错控制,链路层的可靠保证使得三层网络层不必再进行报头校验;二是端到端的四层传输层协议也有校验功能以发现错包;三是报头校验需随着TTL值的变化在每一跳重新进行计算,增加包传送的时延。Ipv 6基本报头中去掉与IP分片相关的域,使得路由器无需再对数据包进行分片,而分片工作由源终端设备根据最大传输单元MTU路径发现来进行。这样Ipv 6的数据包可以远远超过64kbit/s,应用程序可以利用MTU,获得更快、更可靠的数据传输。
Ipv 6协议不仅保存了Ipv 4报头中的业务类别字段,而且新增了流标记字段,使得业务可以根据不同的数据流进行更细的分类,实现优先级控制和QoS保障,极大地改善了Ipv 6的服务质量。
Ipv 4与Ipv IPv6最主要的区别在于:Ipv 4采用32bit长度,理论上可以提供大约43亿个IP地址,这么多的IP地址似乎可以满足网络连接的需要,但事实上网络中任意交换机和交换机任意端口均需一个独立地址,为此网络缺乏足够地址满足各种潜在的用户。Ipv 6采用128bit长度,相对Ipv 4,增加了296倍的地址空间。按保守方法估算Ipv 6实际可分配的地址,整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。这样几乎可以不受限制地提供IP地址,从而确保了端到端连接的可能性。
二、IP地址分配
Ipv 4地址分配初期采用基于类别的方式,有3类主要方式:A、B和C以及2种特殊的网络地址D和E。类型A地址:其中前7bit用于网络标识,后24bit用于主机标识,A类地址可容纳128个网络,任意A类网络中可包括16777216个主机。类型B地址:其中前14bit用于网络标识,后16bit用于主机标识,B类地址可容纳16384个网络,任意B类网络中可包括16384个主机。类型C地址:其中前21bit用于网络标识,后8bit用于主机标识,C类地址可容纳2097152个网络,任意C类网络中可包括256主机。A、B、C类地址用于标识某一网络节点的接口,称为单播地址,D类地址不是用于标识单一的接口,而是用于标识多个网络节点接口的集合。E类地址是预留地址。A类网络地址是用于标识世界上最大型的网络,除了其中少量的预留和可重新分配的地址,A类地址目前已经分配完毕。B类地址也将使用殆尽。Ipv 4基于上述类别处理的管理方式限制了实际可使用的地址,例如一个拥有300个用户的网络期望采用一个B类地址,然而如果实际分配一个B类地址则用户拥有了65536个地址域,这远远超过用户需要的地址空间,造成地址的大量浪费。为解决这种地址分配方式的弱点,IETF通过了无类域间路由选择(CIDR,Class Inter-Domain Routin)方案。CIDR方案取消了Ipv 4协议中地址类别分配方式,可以任意设定网络号和地址号的边界,即根据网络规模的需要重新定义地址掩码,这样可为用户提供聚合多个C类的地址。但是CIDR方案的不足之处是必须在知道网络掩码后才能确定地址中网络编号和主机编号。
Ipv 6协议可根据用户的需要进行层状地址分配,这和IPv4采用块状地址分配是不同的,后者方式导致某些地址无法使用。在Ipv 6的分层地址分配方式中,高级网络管理部门可为下级网络管理部门划分地址分配区域,下级网络管理部门则可为更下层的管理部门进一步划分地址分配区域。
Ipv 6将用户划分成3种类型。 (1)使用企业内部网络和Internet; (2)目前使用企业内部网络,将来可能会用到Internet: (3)通过家庭、飞机场、旅馆以及其他地方的电话线和Internet网络互联。
Ipv 6协议为这些用户提供了不同地址分配方式。(1)4种类型的点到点通信/单播地址;用于标识单一网络设备接口,单播通信传播的分组可传送到地址标识的接口。(2)改进的多播地址格式;用于标识归属于不同节点的设备接口集合,多播通信传送的分组可发送到地址标识的所有接口,这种地址方式是非常有用的。例如,可将网络中发送的新消息传送给所有登记的用户。特殊的多播地址可限制在特定网络链路或特定的系统组中进行通信。Ipv 6协议没有定义广播地址,但可使用多播地址替代。(3)新的任意播(Anycast)地址格式;Ipv 6协议中引入了任意播地址,用于标识属于不同节点的设备接口集合,任意播传送的分组可发送到地址标识的某一接口,接收到信息的接口通常是最近距离的网络节点,这种方式可提高路由选择的效率,网络节点可通过地址表示通信过程传输路由可经过的中间跳数,即信息传输路由可不必由路由器决定。
本文主要从IP报头格式、IP地址分配方式两个主要方面对Ipv 4和Ipv 6进行了比较。综上所述,Ipv4地址耗尽并不是部署和升级到Ipv 6的唯一理由,Ipv 6协议可满足下一个世纪的高性能、可扩展性的网络互联,并可解决Ipv 4协议中存在的许多问题。新技术支持新应用,新应用推动新技术的标准化和商业化,Ipv 6的商业应用将迎来明媚的曙光。
参考文献:
[1]周伯扬.下一代计算机网络技术.国防工业出版社.
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