第10章：实现IPv6的

思科新闻

通过戴安娜特亚律和凯瑟琳·帕凯

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IPv6的特点

IPv6是对IPv4的一个强大增强，其特性更适合当前和可预见的网络需求，包括以下内容:

更大的地址空间ipv6地址是128位，而IPv4是32位。这个更大的地址空间提供了几个好处，包括:改进了全局可达性和灵活性;聚合路由表中声明的前缀的能力;更容易多归位到多个互联网服务供应商(isp);自动配置，包括链接层地址在IPv6地址的“即插即用”功能和端到端通信没有网络地址转换(NAT);以及地址重编号和修改的简化机制。
简化的头-A简单的报头在IPv4提供了多种优势，包括：性能和转发速率可扩展性更好的路由效率;用于处理校验没有要求;更简单和更高效的扩展报头的机制;和流量为每流处理标签而无需检查传输层信息来识别的各种业务流。
对移动性和安全性支持-Mobility和安全帮助确保符合移动IP和IP安全（IPsec）标准。
移动性使人们走动在网络与移动网络设备，许多具有无线连接功能。移动IP是Internet工程任务组（IETF）标准适用于IPv4和IPv6，使移动设备无需建立的网络连接中断移动。由于IPv4不会自动提供这种流动性，支持它需要额外的配置。
在IPv6中，移动性是内置的，这意味着任何IPv6节点可以在必要时使用它。的IPv6的路由头使移动IPv6更比移动IPv4所端节点有效。
IPsec是用于IP网络的安全性的IETF标准，适用于IPv4和IPv6。虽然功能基本上是相同的在两种环境下，IPSec是在IPv6中强制性的。启用IPsec，并适用于所有的IPv6节点上使用，使得IPv6网络更安全。安全也需要为每个设备，这意味着全球主要的部署和分发密钥。
丰富的过渡- 有多种方式过渡IPv4到IPv6。
一种方法是在网络设备的接口上配置IPv4和IPv6双重堆栈。
另一种技术使用的IPv4隧道承载IPv6流量。一个实施方式是IPv6到的IPv4（6至4）隧道。这个新方法（在RFC 3056中定义，通过IPv4云连接IPv6域)取代了ipv4兼容的隧道技术(首先在RFC 2893中定义，过渡机制IPv6主机和路由器，已过时的RFC 4213，过渡技术的IPv6主机和路由器）。
Cisco IOS软件版本12.3(2)T(以及更高版本)也允许在IPv6和IPv4之间进行NAT协议转换(NAT- pt)，在使用不同协议套件的主机之间提供直接通信。

IPv6地址空间

关键	IPv6地址是128位
	IPv6将地址位的数量增加了4倍，从32增加到128，提供了大量的可寻址节点。

地址位的数目增加中示出图10 - 1。然而，正如任何寻址方案，不是所有的地址被使用或可用。

图10 - 1

IPv6提供四倍的地址位的IPv4

与32位，IPv4的允许大约42亿可能寻址节点，具有约2十亿可用地址。当前IPv4地址使用通过应用技术，例如私有到公共地址空间NAT和临时地址分配（例如由动态主机控制协议[DHCP]租用地址）延长。然而，通过中间设备分组的操纵对等网络通信，端至端的安全性，以及服务质量（QoS）的优点变得复杂。

相反，在IPv6地址的128位允许大约3.4∴10³⁸可能可寻址节点，该工程以大约5∴10²⁸给我们星球上的每一个人写信!

因此，IPv6有足够的地址空间，这样每个用户都可以有多个全局地址，可以用于各种各样的设备;这些地址可以在不使用IP地址转换、池或临时分配技术的情况下访问。

但是请注意，增加地址的比特数也会增加IPv6报头的大小。因为每个IP报头包含一个源地址和一个目标地址，所以包含地址的报头字段的大小对于IPv6是256位，而对于IPv4是64位。

注意 -有关IPv6寻址的详细信息的更多信息，请参见RFC 4291，IP版本6寻址体系结构。

IPv6的规模较大的地址空间允许相当大的地址分配给ISP和组织。如在示出的图10 - 2，运营商可整合其客户的所有前缀到一个单一的前缀，并宣告单一前缀IPv6网络。增加的地址空间也足以使组织能够定义整个网络的单一前缀。

图10 - 2

IPv6的启用大地址分配

以高效，可扩展的路由表的客户前缀结果汇总。可扩展的路由是必要的广泛采用的网络功能。提高网络带宽和功能的用户流量会适应互联网的使用，如以下情况：

大幅增加宽带消费者提供高速的数量，“永远在线”的连接
谁在网上花费更多的时间和一般愿意花更多的钱在通信服务和高价值的产品搜索用户
带有扩展的网络应用，如无线IP语音电话（VoIP），家庭监控，以及先进的服务，如点播实时视频首页网络点播（VoD）
可大规模扩展的游戏与全球参与者
富媒体在线学习，为学习者提供的功能，如点播远程实验室或模拟实验室

需要更大的地址空间

2005年11月的互联网，拥有约9.73亿用户，将被改造的IPv6完全取代其通用性较差，父母年从现在开始了。然而，IPv4是在没有一夜之间消失的危险。相反，它会与共存，然后逐渐的IPv6所取代。这种变化已经开始，特别是在欧洲，日本和亚太地区。

世界上的这些地区正在耗尽分配给它们的IPv4地址，这使得IPv6更具吸引力。如前所述，除了它的技术和商业潜力，IPv6提供了几乎无限的IP地址供应——足够分配超过整个IPv4互联网地址空间给地球上的每个人。这些地址可以用于各种设备，包括以下:

其中，个人数字助理（PDA），笔平板电脑，记事本，等等，有大约20万美元的2004年。
移动/手机，其中有已经存在超过十亿。
交通，包括ip汽车(2008年预计有10亿辆汽车)和飞机上的互联网接入。
消费电子设备，包括数十亿美元的家庭和工业设备，这将是“永远在线”。

因此，一些国家，如日本，今天正在积极采用IPv6。其他国家，比如欧盟，正在向IPv6迈进，而中国正在考虑从头开始建设纯IPv6网络。从2003年10月1日起，即使在互联网地址丰富的北美地区，美国国防部也要求所有购买的新设备都必须具备ipv6能力。如前所述，国防部计划在2008年之前迁移到IPv6。正如这些例子所示，IPv6势头强劲。

IPv6地址

本节探讨IPv6报文报头，地址表示，地址类型，接口标识符，单播地址，任播地址，多播地址，无状态自动配置和移动性。

IPv6报文头

如图图三分，IPv6报头具有40个八位位组，而相比之下，在IPv4报头的20个八位位组。IPv6有更少的字段，并且所述报头是64位对齐的，以使快速，高效，基于硬件的处理。IPv6地址字段超过了IPv4的四倍。

IPv4头包含12个基本头字段，然后是一个选项字段和一个数据部分(通常包括一个传输层段)。基本的IPv4报头固定大小为20字节;可变长度选项字段增加了总IP报头的大小。IPv6包含与12个IPv4基本头字段中的7个类似的字段(5个加上源地址和目标地址字段)，但是不需要其他字段。

图三分

IPv4和IPv6头

IPv6报头包含以下字段:

版本-A 4位字段，相同IPv4中。对于IPv6，则此字段包含数6;对于IPv4，该字段包含数字4。
交通类-an 8位字段类似于服务类型（ToS）字段的IPv4中的类型。该字段标识与它使用区分服务（DiffServ）的QoS通信类的包。这些功能是IPv6和IPv4一样。
流标签-这个20位的领域在IPv6是新的。包的源可以使用它来将包标记为特定流的一部分，从而允许多层交换机和路由器根据每个流而不是每个包来处理流量，从而获得更快的包交换性能。此字段还可用于提供QoS。
有效载荷长度-这个16位字段类似于IPv4总长度字段。
下一步头这个8位字段的-The值确定以下基本IPv6报头的信息的类型。它可以是一个传送层包，诸如传输控制协议（TCP）或用户数据报协议（UDP），或它可以是一个扩展报头。下一个报头字段是与IPv4的协议字段。
跳限制- 该8位字段指定一个IP包可以遍历的最大跳数。到时候在IPv4现场（TTL）字段类似，每个路由器逐一减少这一领域。因为在IPv6报头没有校验，IPv6路由器能够降低场而不重新计算校验和;在IPv4路由器重新计算费用的处理时间。如果该字段达到0，消息被发送回分组的源和数据包被丢弃。
源地址-该字段有16个字节或128位。它确定了包的源。
目的地址-该字段有16个字节或128位。它标识包的目的地。
扩展头-The扩展报头，如果有的话，和该分组的数据部分跟随其他八个字段。扩展头的数量不是固定的，所以扩展头链的总长度是可变的。