IPv6的概念及原理

　　IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。下面是YJBYS小编整理的IPv6的概念及原理，希望对你有帮助!

　　IPv6的概念及原理 篇1

　　1 IPv6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下一代网络彻底、有效地解决了目前IPv4所存在的上述问题。

　　2 IPv6的新特性

　　(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的协议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)有效地、分级的寻址和路由结构

　　与IPv4地址空间的划分准则相似，IPv6地址空间也是基于地址中高位的值来进行划分的。高位和它们的固定值称为格式前缀(FP)。根据格式前缀位的多少划分IPv6地址空间，目前已分配的有为网络服务接入点(NSAP)、可集聚全球单播地址、链路本地单播地址、站点本地单播地址和多播地址，当前可被IPv6节点使用的单播地址集合由可集聚全球单播地址、链路本地单播地址和站点本地地址组成。IPv6中的全球地址中的字段创建了一个3层的拓扑结构。

　　IPv6使用全球地址的设计意图是创建一个有效地、分层次的并且可以概括的路由结构，这种路由结构是基于当前存在的多级ISP体系而设计的。公共拓扑是提供接人服务的大大小小的ISP的集合。站点拓扑是一个机构站点的内部子网的集合。接口标识符惟一地标识了一个机构站点的内部子网上的一个接口。在采用IPv6的Internet中，骨干路由器具有更小的路由表，这种路由表对应着全球ISP的路由结构。

　　(4)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。

　　(5)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)。

　　(6)更好的支持Qos

　　在多媒体应用日益广泛的今天，因特网提供对多媒体的支持将有重大意义。多媒体的一般特点是带宽要求高、持续时间长。为此引人流的概念简化因特网对多媒体的处理。流是特定源和目的地间的报文序列，源要求中间路由器对这些报文进行特殊处理。一般来说，路由器收到流中报文后，根据流标识符查找路由器中保存的流上下文，对流中的报文进行同样的处理，加快了报文处理速度。IPv4补充了对流的处理，例如使用资源预留协议(RSVP)预留资源进行因特网上的音频、视频传播。但是IPv4对流的处理有天生的缺陷，因为在IPv4定义之初就没有流的概念。IPv4定义的流包括源和目的IP地址、传输控制协议(TCP)或用户数据报协议(UDP)的端口号，路由器为了判断一个报文是否属于一个流，不但要看IP头中的IP地址，还要分析TCP头就UDP头中的端口号，这不但违背了网络分层的原则，而且加大了路由器的处理工作量。IPv6在设计之初就考虑了对流的支持。IP头的格式里，有专门的20bit流标签域。主机发送报文时，如果需要把报文放到流中传输，只需在流标签里填人相应的流编号，否则在流标签里填零就作为一般的报文处理。路由器收到流的第一个报文时，以流编号为索引建立处理上下文，流中的后续报文都按上下文处理。由于通信流是在IPv6协议头中标识的，因此，即使数据包有效载荷已经用IPSec和ESP进行了加密，仍然可以实现对Qos的支持。

　　(7)用新协议处理邻节点的交互

　　IPv6中的邻节点发现(Neighbor Discovery)协议是一系列的IPv6网络控制报文协议(ICMPv6)报文，用来管理相邻节点(在同一链路上的节点)的交互。邻节点发现协议用更加有效地多播和单播邻节点发现报文，取代了地址解析协议(ARP)(基于广播的)、ICMPv4路由器发现，以及ICMPv4重定向报文。

　　(8)可扩展性

　　IPv6可以很方便地实现功能地扩展，这主要通过在IPv6协议头之后添加新的扩展协议头方式来实现。IPv4协议头中的选项最多可以支持40个字节的选项，而IPv6扩展协议头的长度只受到IPv6数据包长度的限制。

　　3 IPv6的地址空间

　　IPv6最明显的特征是它使用更大的地址。IPv6使用128位地址，IPv4使用32位地址。32位地址空间允许4,294,967,296个可能的地址。128位地址空间允许340,282,366,920,938,463,463, 374,607,431, 768, 211, 456(3.4×1038)个可能的地址。

　　值得注意的是，使IPv6地址在长度上达到128位并不是说地球的每平方米能有6.5×1023个地址。更确切地说，将IPv6地址设计成较大尺寸，旨在进一步细分成反映现代Internet拓扑结构的分层路由域。使用128位地址空间，在设计分层寻址和路由时能提供多个等级的层次和灵活性，而这一点恰恰是目前基于IPv4的Internet所缺乏的。

　　4 IPv6的地址格式

　　IPv6的地址由全局路由前缀、子网ID、接口ID三部分组成。其中全局路由前缀用于指定某一站点，子网lD用于指定该站点内的一条链路，接口ID用于指定链路上的某一接口。

　　5 IPv6地址表示方法

　　(1)冒号十六进制形式

　　这是首选形式n:n:n:n:n:n:n:n。每个n都表示八个16位地址元素之一的十六进制值。例如：

　　3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562.

　　(2)压缩形式

　　由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写人，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个0块的单个连续序列由双冒号符号(::)表示。此符号只能在地址中出现一次。例如，多路广播地址FFED:0:0:0:0:BA98:3210:4562的压缩形式为FFED::BA98:3210:4562。单播地址3FFE:FFFF:0:0:8:800:20C4:0的压缩形式3FFE:FFFF: :8: 800:20C4:0。环回地址0:0:0:0:0:0:0:1的压缩形式为：∷1。未指定的地址0:0:0:0:0:0:0:0的压缩形式为∷。

　　(3)混合形式

　　此形式组合IPv4和IPv6地址。在此情况下，地址格式为n:n:n:n:n:n:d.d.d.d，其中每个n都表示六个IPv6高序位16位地址元素之一的十六进制值，每个都表示IPv4地址的十进制值。

　　6 IPv6地址类型

　　(1)单播地址

　　用于单个接口的标识符。发送到此地址的数据包被传递给标识的接口。通过高序位八位字节的值来将单播地址与多路广播地址区分开来。多路广播地址的高序列八位字节具有十六进制值FF。此八位字节的任何其他值都标识单播地址。

　　发送到单播地址的数据包被传输到这个地址识别出的接口。

　　(2)多播地址

　　一组接口的标识符(通常属于不同的节点)。发送到此地址的数据包被传递给该地址标识的所有接口。多路广播地址类型代替IPv4广播地址。

　　发送到组播地址的数据包被传输到这个地址识别出的所有接口。

　　(3)IPv6不带有广播地址

　　IPv6使用“所有节点”组播。

　　7 IPv6单播地址类型

　　(1)链路--本地(link local)

　　这些地址用于单个链路并且具有以下形式：FE80::InterfaceID。链路--本地地址用在链路上的各节点之间，用于自动地址配置、邻居发现或未提供路由器的情况。链路--本地地址主要用于启动时以及系统尚未获取较大范围的地址之时。

　　带有链路--本地源或目的地址的数据包不转发到其它链路

　　(2)站点--本地(site local)

　　这些地址用于单个站点并具有以下格式：FECO::SuhnetID:InterfaceID。站点-本地地址用于不需要全局前缀的站点内的寻址。

　　带有站点--本地源或目的地址的数据包不转发到其它站点

　　(3)全球IPv6单播地址

　　这些地址可用在Internet上并具有以下格式：010(FP,3位)TLA ID(13位) Reserved(8位)NLA ID(24位)SLA ID(16位)InterfaceID(64位)。

　　带有全球地址的数据包可被转发到全球网络的任何部分。

　　8 从iPv4到IPv6的过渡

　　(1)双协议栈技术

　　双协议栈技术是一个节点，既有IPv4栈又有IPv6栈，这种运行双协议栈的节点就是IPv6/IPv4节点。

　　当这种节点和IPv6节点进行通信时，它就像一个纯IPv6节点，而当它与一个IPv4节点或者兼容IPv4的IPv6节点通信时，它就像一个纯IPv4节点。

　　(2)隧道技术

　　随着IPv6网络的发展，将会出现许多局部的IPv6网络，但是这些IPv6网络要通过IPv4骨干网相连。要将这些孤立的IPv6局部网络相互连通，就需要使用隧道技术。隧道技术是指用IPv4报文来封装IPv6数据包，以使IPv6数据包可以穿越IPv4的网络。

　　9 IPv6在国土资源部的具体应用

　　中科院IPv6网络专线已经接人国土资源部信息中心机房，并已经安装支持IPv6的路由器。

　　下一步需按照相应的IP地址规划完善网络，开发不同的网络应用，如：网站、DNS等服务。在丰富应用的基础上做好网络管理及安全管理工作。

　　10 结语

　　IPv6技术的发展已经比较成熟，但由于IPv4的不断改进以及NAT技术的应用，缓和了IPv4地址匮乏及安全性差等问题。另外，IPv6在美国应用已经比 较广泛，相信在国内的实际应用也会进一步增加。

　　IPv6的概念及原理 篇2

　　论文导读：1.IPV6的特性IPv6是下一代互联网的灵魂，相比IPv4，IPv6具有以下新特性：报文格式的变化。2.IPV6的报文结构IPv6报头是由IPv6基本报头和扩展报头组成的。

　　关键词：IPV6，报文，IPV4

　　1.IPV6的特性IPv6是下一代互联网的灵魂，相比IPv4，IPv6具有以下新特性：报文格式的变化；地址空间扩展到128位，支持几乎无限大的地址空间；减小了路由表的大小，使路由器能更快的处理数据包；提供更好的安全性，实现IP级的安全；支持多种服务类型，并支持组播；支持自动地址配置，允许主机不更改地址实现异地漫游；允许新旧协议共存一段时间；支持可移动主机和网络等具体要求等等。

　　2.IPV6的报文结构IPv6报头是由IPv6基本报头和扩展报头组成的。在IPv4中有10个固定长度的域、2个地址空间和若干个选项，而IPv6中只有6个域和2个地址空间。虽然IPv6基本报头总共占用40字节，是IPv4报头的2倍，但因其长度固定（IPv4报头长度是变化的），故不需消耗过多的内存容量；又因其要处理的域由14个减少到8个，从而大大减少了路由器上的软件处理内容。在IPv6中，选项由扩展报头定义。

　　在IPv4中，所有报头以32位为单位，即基本的长度单位是4个字节。在IPv6中，报头以64位为单位，且报头的总长度是40字节。IPv6协议的基本报头中定义了的字段，其中：

　　1) 报文长度。长度为16位，其中包括包净荷的字节长度，即IPv6报头后的包中包含的字节数。这意味着在计算净荷长度时包含了IPv6扩展头的长度。

　　2) 下一个头。这个字段指出了IPv6报头后所跟的头字段中的协议类型。与IPv6协议字段类似，下一个头字段可以用来指出高层是TCP还是UDP，但它也可以用来指明IPv6扩展头的存在。

　　3) 跳数限制。长度为8位。每当一个节点对包进行一次转发之后，这个字段就会被减1。如果该字段达到0，这个包就将被丢弃。

　　4) 源地址和目的地址。长度都为128位，它们指出了IPv6包的发送方和接收方地址。如果使用了选路扩展头，其目的地址可以是其中某一个中间节点的地址而不必是最终地址。

　　IPv6能在IP报头上提供附加的头。当到目的地的简单路由不可能时，或者当需要特殊服务如认证时，扩展头就是必要的。免费论文。IPv6定义了几种扩展头类型，每个扩展头中的下一头域标识下一个扩展头：

　　1) 逐跳选项头（Hop-by-Hop Options）。此扩展头必须紧随在IPv6头之后。它包含包所经路径上的每个节点都必须检查的选项数据。由于它需要每个中间路由器进行处理，逐跳选项只有在绝对必要的时候才会出现。

　　2) 选路头（Routing）。此扩展头指明包在到达目的地途中将经过哪些节点。IPv6头的最初目的地址是路由头的一系列地址中的第一个地址，而不是包的最终目的地址。此地址对应的节点接收到该包之后，对IPv6头和选路头进行处理，并把包发送到选路头列表中的第二个地址。如此继续，直到包到达其最终目的地。

　　3) 分段头（Fragment）。此头包含一个分段偏移值、一个“更多段”标志和一个标识符字段。用于源节点对长度超出源端和目的端路径MTU的包进行分段。

　　4) 目的地选项头（Destination Options）。此扩展头代替了IPv4选项字段。目前，唯一定义的目的地选项是在需要时把选项填充为64位的整数倍。

　　5) 身份验证头(AH)。免费论文。此扩展头提供了一种机制，对IPv6头、扩展头和净荷的某些部分进行加密的校验和的计算。

　　6) 封装安全性净荷(ESP)头。它指明剩余的净荷已经加密，并为已获得授权的目的节点提供足够的解密信息。免费论文。

　　3.IPV6的发展状况目前因特网上的IP协议采用的是IPv4，由于地址匮乏等原因，早在90年代中期IETF制定了IPv6以取代IPv4，1998年12月发布草案标准RFC2460之后，IPv6实际上已经相当成熟。但是IPv6在很长一段时间里藏在实验实里得不到应用，全球只有少数几个实验网。事实上，IPv6技术的发展与IPv4资源分配状况息息相关，因此也就决定了IPv6技术在世界各地发展的不平衡状况。

　　国外目前的研究正向实用化发展，领先的主要是欧洲、日本、韩国。日本在IPv6研究方面做的最好，日本政府制定了“e-Japan”的战略；1999年～2000年开始分配IPv6的地址，2001年～2005年开始全日本的IPv6商用化服务。韩国信息通信部提出“下一代互联网基础规划”，而且对IPv6技术的研究也得到欧盟政府的支持。在欧洲，互联网方面落后于美国，但在移动通信方面却领先于美国，所以欧洲发展IPv6的基本战略是“先移动，后固定”，希望在IPv6方面掌握先机，政府和各大公司对IPv6的态度都比较积极。而美国因为得到了充裕的IPv4地址，所以在IPv6的研究上表现不是很积极。

　　由于历史的原因，中国在IPv4的发展中处于后进的状态，在国际上发言权不多，导致在IP地址的供需上严重失衡。截止2002年8月，拥有13亿人口的中国，只有大约2502万个IP地址，B类地址仅有数百个，A类地址一个都没有。不言而喻，中国应该是全球最需要IP地址的国家之一。同时，中国作为一个互联网和移动通信大国，势必要在下一代互联网标准和资源分配中力争更大的发言权。IPv6作为核心基本技术，将带动大量相关技术和服务的发展，提升中国信息通信产业的整体实力，为中国的信息产业带来新的发展机遇。

　　从国内来看，近年来，我国己经启动了一系列和IPv6相关的计划，如教育部的CERNET一IPv6试验床；国家自然科学基金委员会的“中国高速互联研究试验网络(NSFCNET)”和“网络与信息安全”重大专项；国家“863”计划“十五”期间的IPv6核心技术开发、IPv6综合试验环境、3Tnet重大专项；国家“973”计划有关网络、通信、信息安全以及人机和谐环境的相关课题；中国下一代互联网交换中心DRAGONTAP以及CERNET2试验网；中科院的“IPv6关键技术及城域示范网”和国家计委的“下一代互联网中日IPv6合作项目”等。这些计划己经取得部分成果，为我国下一代互联网建设奠定了一定的基础。2003年12月国家发展与改革委员会批准中国下一代互联网建设项目，拟投资人民币14亿元，建设纵横全国的纯IPv6高速光纤网和30个IPv6主节点POP，以及300个接入网。2004年年底，一期工程完工。

　　4.IPV6应用前景分析IPv6的广泛部署依赖于未来因特网的良好发展。当然IPv6部署的最关键因素是应用。事实上，IPv6网络从根本上不同于IPv4网络，不仅可以是更大的网络，而且连在网络上的将是更便宜、更简单、更小巧的设备，如手机、普通家电和汽车定位装置等等。

　　勿庸置疑，IPv6代表着未来一代的因特网协议，对于许多企业来说，IPv6目前可能还不是合适的商业机会，但是当机会到来的时候他们肯定要升级系统，政策上的引导将把IPv6推向应用的临界点。

　　IPv6的概念及原理 篇3

　　近年来，关于IPv4地址行将枯竭的警钟已经多次敲响，同时移动互联网应用需求正与3G通信技术一起成为未来IP地址的需求大户，随着物联网技术与应用的发展，加之三网融合等相关业务的进一步推进，人类对于IP地址的需求将成倍增长。随着应用需求的日益迫近，已经发展了30多年的IPv4，其理论上43亿的IP地址将在近两年内彻底告急，IPv6携其近乎于无限量的IP地址空间优势，正日益得到全球各国的关注，2023年也成为中国关注和发展IPv6的一个新纪元，IPv6将是未来新一代互联网发展的必由之路。互联网发展过程中的IPv4与IPv6IPv4在30多年的互联网发展历史进程中发挥了重要作用，从技术与容量层面正走向发展的尽头。

　　IPv4(InternetProtocolversion4)，是互联网协议（InternetProtocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。IPv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路(PPP协议和SLIP协议)、卫星链路等。瑟夫在二十世纪70年代创立了名为IPv4的32位地址，地址总容量43亿个IP地址。1981年RFC791标准发布，IPv4正式进入互联网应用的历史进程。2000年以后，全球互联网的快速发展，IPv4的IP地址开始了加速的消耗过程，这一历史进程中，互联网用户数量与产业规模同时出现快速上升，而可供分配的IPv4地址数量也在急剧下降，2023年2月，随着最后一批IP地址的分配完成，IPv4的IP地址已经全部分配完。IPv6(InternetProtocolversion6)的出现是历史的必然，也是NGN发展工作的重心。早在1990年，就有专家指出，IPv4地址将要枯竭，而下一代互联网IP协议技术开始提上议事日程。下一代互联网是业界为了解决目前互联网的地址瓶颈、质量和安全等问题而提出的未来发展的总体设想，尽管IPv6并不能概括下一代互联网的全部，多年的发展过程中，已经形成了一个完整成熟的标准体系，而业界一般泛指的下一代互联网的核心内容即指IPv6。因而，从这种意义上讲，下一代互联网的工作重心其实就是要平稳有效地向IPv6过渡，在这一进程中，要尽可能地提升网络可用、可控、可管、可扩、可信、安全服务等方面的能力。IPv4地址面临枯竭IPv4地址数量有限，而且在全球的发展及其分布很不均匀。贝叶思咨询在系列专题报告《全球及中国域名系统市场研究报告》中跟踪了域名工具（DomainTools）的数据，数据表明，截至2023年3月底，全球246个国家与地区分配的IP地址数量为34.85亿，距离理论上近43亿的IP地址数量已经消耗殆尽，而且考虑到其在全球分布的不均衡性，IP地址枯竭的现象体现更为突出。全球IPv4地址在一些主要国家与地区的分布情况如下表所示。尽管中国拥有的IP地址数量排在美国之后居第二位，但是仅从互联网网民数量来看，中国拥有全球四分之一的互联网用户，却仅占有9.4%的IP地址数量，可见中国IP地址资源更为紧缺。IPv4地址2023年全部分配完，地址资源库枯竭。2023年2月3日，国际互联网名称和编号分配公司(ICANN)公布：最后一批IPv4地址当天分配已经完毕，IP地址总库已经枯竭。IANA将最后5个A分配给五大区域地址分配机构(RIR)，标志着全球IPv4地址总库完全耗尽，IPv4地址资源时代已经结束。2023年4月，亚太互联网络信息中心(APNIC)宣布亚太地区IPv4地址也已经分配完毕，最后1个A只用于IPv6过渡。

　　IPv4技术本身存在浪费资源与分配不均等问题导致其地址资源更为紧缺。专家指出，从IPv4的技术本身来看，在采用A、B、C三类编址方式后，虽然方便了IP地址的管理，但却浪费了上千万的地址，特别是B类地址。而且全球各国IPv4地址分布存在着极为不均的情况，比如美国一些大学和公司占用了大量的IP地址，造了明显的闲置。国际电信联盟副秘书长赵厚麟曾经表示，美国人口只有3亿，但掌握的IP地址接近全球总数的40%，其中，大部分一直闲置。本来已经总体紧张的IPv4地址，在区域配置极不均衡的情况下，更显紧缺。

　　同时，移动互联网、物联网、云计算等对于IP地址的需求正如饥似渴。近几年随着全球移动通信由2G向3G的逐渐过渡，使得移动互联网等新型移动应用具备了在多方支持下大力发展的基础，移动互联网市场正加速启动，从移动互联网网民的数据量来看，其增长势头更是远胜过传统互联网，在传统互联网宽带化拓展的同时，移动互联网对于IP地址的需求将日益释放出来，将提出数十亿的IP地址的潜在需求。物联网作为近几年快速启动和发展的战略新兴产业已经得到了全球各国与地区的重视与发展，考虑到云计算的支撑，物联网的发展对于IP地址的需求将加倍增长。以我国为例，目前我国分配的IPv4地址数量不足3.3亿个，CNNIC的数据显示，我国2023年底已经有5.13亿网民，手机网民达3.56亿，网民数量正加速增长。而如果按照未来5年发展100亿物联网用户、5亿固定宽带、10亿移动互联网用户来计算，CATR（工业和信息化部电信研究院）估算，未来5年我国IP地址需求量将为345亿。这个数字就已经是现有分配的IPv4地址数量的100倍以上，缺口之大可以想象。在IP地址枯竭的情况下，如果没有足够的IP地址，将意味着未来人们将不得不更多地共享IP地址，网络连接的速度也将受到限制，同时费用有可能升，网络安全与服务质量面临下降。因而，解决IPv4地址枯竭的问题已经成为摆在全球各国面前的迫切要求，尤其对于IP地址本身就紧缺的中国而言，这一要求就更加迫切。IPv6作为技术种子之一，将会促进全球互联网的发展。对于缺少IP地址的中国来说，尤其如此。全球IPV6发展正日益加速与IPv4相比，IPv6最重要的一点在于解决了IP地址有限的数量问题，由于地址长度扩展为128位地址，足已满足任何可预计的地址空间分配（IPv4理论上能够提供的上限是近43亿个，而IPv6理论上地址空间的上限是43亿×43亿×43亿×43亿）。

　　整体来看，IPv6的优势表现在多个方面，其中至少表现在以下几个主要方面：报文格式的改变－地址长度由原来的32位增加为现在的128位，解决了地址空间匮乏的危机IPv6地址的自动配置－完成了“即插即用”功能，减少了网络管理的复杂性提供了对移动性的更好支持，处理效率大大提升提供了对IPsec的更好支持，支持端到端的安全性层次化的网络结构，提高了路由效率等优势正是由于IPv6的优势特征，近年来在全球主要国家与地区都得到了快速的发展。截至目前，世界主要国家已经推出了IPv6发展的路线图与时间表。尤其在IPv4地址更紧缺的亚洲和欧洲对IPv6更是大力推动，IPv6的标准化进程有明显的加快，具有IPv6技术的网络设备和网络终端，以及相关的硬件平台的推出也加快了步伐，基于IPv6的业务应用也开始得到大力推进。截至2023年底，全球IPv6支持资源数量开始加速增长。

　　从2023年开始，IPv6在全球支持的IPv6网站增长19倍，部署进入了提速阶段。2023年底，全球获取IPv6认证ISP的（网络服务提供商）已经达到131家，网站达到1414个。全球315个顶级域名服务器中有267个支持IPv6。截至2023年3月，我国IPv6地址量已经比2023年初增加了23倍以上，上升到全球第四位，拥有的IPv6地址数量达到了9405个，然而，IPv6地址在全球市场中占有比例仍非常少，仅为7.69%。

　　IPv6的概念及原理 篇4

　　1、IPv六势在必行

　　不管在技术仍是在发展速度上，互联网取得的巨大胜利是不争的事实。但是跟着挪动通讯以及互联网技术的突飞猛进，全世界互联网用户数迅速增长。在“二00四全世界IPv六高峰论坛”上，许多业内知名专家都对于中国的IPv六发展提出了建议，专家普遍认为，中国将成为全世界IPv六发展的动力。

　　互联网在前进的道路上面临着有限的地址空间将被耗尽的危机。在本次IPv六峰会上清华大学教授李星说：“中国有三.二亿的学生，如果每一个学生需要一0个IP地址，那就是三二亿。目前IPV四大约能提供四三亿地址，地址空间的缺少将成为全世界互联网发展的瓶颈。”

　　IPv六最显著的特征就是通过采取一二八位的地址空间替换IPv四的三二位地址空间来提高低1代互联网的地址容量，中科院计算所李虔诚指出，IP网中实时业务开放，尤其是实时对于称业务的永久“在线”请求,更使患上IP地址问题雪上加霜。IPV四所提供的地址空间已经没法解决这个问题，咱们只能寄但愿于IPv六。

　　2、挪动IPv六给运营商带来挑战

　　以IPv六为基础的下1代互联网是互联网发展的必然趋势，并将成为挪动数据业务发展的首要基础。从商业意义上来讲，挪动通讯行业多是最先以及最大的受益方之1。挪动IPv六比挪动IPv四有良多优势，它的设计吸取了挪动IPv四发展的经验，同时结合了IPv六的许多新特性。挪动IPv六能够通过简单的扩大，知足大范围挪动用户的需求并能在全世界规模内解决有关网络以及走访技术之间的挪动性问题。

　　面对于新技术的挑战，中国运营商也采用了踊跃的行为。中国挪动在二000年五月一七日开通了挪动互联网试验网，在二000年底又建设了挪动互联网骨干网，并前后进行了各省挪动互联网的建设。在整个建设进程中，IP地址资源的不足严重影响了网络的计划、建设及业务展开，中国挪动深深体会到IP地址不足的痛苦。在二00一年七月九日，中国挪动宣告开通笼盖一六个省、二五个城市的GPRS网络，用户容量四0万，GPRS业务“永久在线”的特色致使中国挪动对于IP地址需求的进1步增添。中国挪动在未来将会把世界上最大的GSM网演进为世界上最大的WCDMA网络。

　　同时中国联通也1直对于下1代互联网的发展10分关注，并有针对于性地部署了下1代互联网的发展战略。中国联通总工程师张范表示中国联通的未来网络的战略目标就是在实践以及试探中进行网络稳步过渡的钻研，争夺在挪动网上具备对于IPv六的全面支撑以及业务开放能力，从而实现大范围的网络平滑过渡。

　　此外挪动IPv六作为新的网络基础技术，从标准到研发到部署以及利用的进程中，还有良多细节没有经由验证，对于于运营商来讲，将面临着来自多方面的挑战。“发展不止，普及难行”曾经经是业内人士用来描写IPv六利用发展的1句话。IPv六这1正处于发展阶段的新兴技术，在其不断完美的同时，因为利用范围还未构成，也没有“杀手级”利用的.推进，其推行施行依旧是运营商的心头之痛。中科院计算所所长李国杰在确定IPv六势在必行的同时，对于IPv六网络的大范围商历时间维持理性态度。

　　因而，在对于当前技术、市场需求了解和对于IPv六、三G等技术发展趋势深入掌控的基础上，中国的运营商需要在建设IPv六商用网以前，累积足够的IPv六网络建设以及运营经验，以便为建设基于IPv六的三G网络以及顺利地将现有的挪动互联网向IPv六迁移做好筹备。

　　3、中国是IPv六的强大推进力

　　二00四年三月一九日，在二00四中国国际教育科技展览会暨中国教育信息化论坛的揭幕典礼上，我国首个下1代互联网主干网———CERNET二实验网正式开通，宣布了中国下1代互联网建设的全面启动。CERNET二是中国下1代互联网示范工程CNGI最大的核心网以及独一的全国性学术网。它是目前世界上范围最大的采取纯IPv六技术的下1代互联网主干网。CNGI项目第1个核心网的建成，标志着中国IPv六在发展中翻开了新的1页。CNGI将使中国成为全世界IPv六发展的引擎，并引起中国下1代互联网产业的全面开展，对于于我国及世界互联网产业格局及发展走向将发生深远的影响。

　　作为“互联网之父”的网络前驱、互联网域名以及地址分配组织(ICANN)主席Vinton Cerf认为，尽管互联网装备的数量增长无比迅速，但实际上仍有良多人没能使用互联网，他但愿互联网能够更安全、更便宜地让更多的人使用，他指出商业企业应该在互联网的拓展方面施展首要作用，让更多的人享受更丰厚的互联网利用。实际上，下1代互联网协定IPv六所拥有的更安全、更经济、可承载多种业务等诸多优势刚好与它的这些但愿与假想不约而同，作为传统互联网的前驱，Cerf先生也寄但愿于IPv六实现更多的梦想，这些梦想的体现就是让更多的人体验丰厚多彩的IPv六利用，而IPv六的最大市场在中国，正如全世界IPv六论坛主席Latif Ladid明确指出的“中国将是最大的IPv六市场，IPv六的杀手级利用将率先在中国呈现”，这充沛说明了中国在IPv六产业化过程中的引领作用以及巨大影响力。

　　在“二00四全世界IPv六高峰论坛”上，“IPv六能给咱们带来甚么，咱们现在是不是需要IPv六”成为专家们讨论的热门话题，中科院计算所所长李国杰指出，网络技术对于整个国家的经济推进力是很大的，在中国应当让更多的人使用互联网。如果IPv六带给咱们以及IPV四相似的服务以及利用的话，那末开发IPv六的意义就不是很大了。中京邮电通讯钻研院总工程师张同须指明发展IPv六要依赖两个方向：技术是不是成熟，IPv六是不是有需求。中国工程院副院长、中国CNGI专家组组长邬贺铨院士从国家战略高度，诠释中国发展IPv六及下1代网络的总体思路以及策略。对于此，邬院士精辟地指出：“在三G、IPv六这样的新技术上，中国与其他国家在1条起跑线上，国外没有胜利的经验，需要咱们去探索。咱们应当从立异的角度发展，开发属于我国知识产权的IPv六技术。中国是IPv六的但愿，IPv六也是中国的但愿！”

　　IPv六在中国有着广阔的发展前景，相信在二00八年奥运会到来时，咱们有足够的互联网地址来支持众多的PC装备以及挪动终端上网。IP地址将再也不成为中国甚至全世界互联网以及通讯行业发展的瓶颈。

　　IPv6的概念及原理 篇5

　　随着我国现代信息技术的快速发展，IPv6协议在现代网络工程中有着一定程度的运用。IPv4是大多数网络用户的选择，因其具有简单、高效等特性。但是，随着互联网络的发展，IPv4不能满足用户更多需求，促进IPv6的发展进程，不仅增强安全保障机制，而且功能更加多样化。可见，IPv6协议具有应用优势。本文主要对IPv6协议的主要技术和其配置实现进行分析，并提出IPv6协议在现代网络工程中的具体运用实践。

　　IPv6协议；现代网络工程；运用

　　IPv6是IP协议的新版本，应用于现代网络工程中，能够为通信网络提供良好的数据传输服务。IPv6在现代网络工程中的运用，具有一定的优势，如扩大空间、提高数据传输质量与安全性能等。IPv6能够推动现代网络工程行业的可持续发展进程，为我国跨越式发展提供机遇，同时有利于促进国家经济增长和科学技术水平提高。由于IPv6属于最新版本，因而加强对其在网络信息中应用问题的研究至关重要，有利于充分发挥其应用作用。

　　1IPv6协议的主要技术

　　IPv6协议是在IPv4的基础上而设计的，具有独特的优势，应用于各产业中，可增强产业经济效益。从IPv4至IPv6协议发展中，需要经历协议过渡，但其过渡历程较为复杂，且演变时间较为漫长，要求相关技术人员针对IPv6协议对网络环境进行有效部署。首先，确保IPv6协议的平滑过渡；二是IPv6协议部署规模加大，能够进一步丰富业务；三是IPv6协议占据主导地位，能够在全球范围内有着一定的覆盖率，其应用逐渐深入人心。其次，IPv4和IPv6协议之间具有互联技术，即隧道技术，承担着重要的承载传输功能。在IPv4数据包接收过程中，可在隧道入口对相关信息内容进行更改，抵达隧道出口时，则满足IPv6协议的目的网络需求。在此过程中，IPv4网络可将多个散落IPv6孤岛网络之间建立有效的沟通与联系，为实现协议过渡创造有利条件。其互联技术中主要包括手动隧道、自动隧道、GRE隧道、ISATAR隧道、6T04隧道、6over4隧道、Teredo隧道。最后，IPv4与IPv6具有互通技术。在NAT-PT原理的作用下，可将IPv6地址与IPv4地址的单一方向转换。在转换中，IPv6-only节点和IPv4-only节点建立连接，而NAT-PT服务器可实现网络架构功能，实现IPv6与IPv4的互通。

　　2IPv6协议配置的实现

　　（1）在配置双栈路由器时，将IPv4与IPv6之间建立必要的通信联系，为更好配置终端创造有利条件。

　　（2）对IPv6overIPv4隧道进行配置，一是保持网络连通；二是在路由器上开启IPv6功能；三是建立隧道；四是将各隧道之间建立连通，实现网络传输。

　　（3）对双栈设备的静态地址加以合理配置。在配置过程中，可以从两方面着手：一方面，利用EUI-64格式进行配置，为IPv6协议设定前缀，使其充分发挥其功能；另一方面，在接口处进行MUT的配置。通过对IPv6协议各节点的有效配置，能够确保配置合理性，不仅有助于推进IPv4向IPv6的过渡进程，而且为其在现代网络工程中有效运用创造良好条件。对此，IPv6协议配置的实现，具有重要的现实意义。

　　3IPv6协议在现代网络工程中的运用

　　3.1运用于智能终端应用中

　　近年来，智能终端发展速度较快，受到社会公众的喜爱。如安卓等智能个人终端系统平台，运用IPv6协议后，具有联网功能，其发展规模逐渐扩大。IPv6在智能终端中的应用，以安卓等系统平台为技术依托，家用网关是多个智能终端与IPv6协议的保障，将IPv6与NGN网络融合后，实现IPv6的应用。要确保其合理运行，必须将多种细小设备网络加以协调配置，以充分发挥其重大功能。

　　3.2运用于在线游戏产业中

　　3G终端、IPv6技术是在线游戏产业发展中的重要支持技术，只有加强对该技术运用问题的研究，才能从根本上推动在线游戏产业的快速发展，提高国家经济实力[3]。IPv6是在线游戏实现的基础，因而游戏开发和设计人员在工作中，需要与IPv6协议系统建立联系，在互联网技术的支持下，使在线游戏得以在IPv6协议应用基础上实现。

　　3.3运用于移动终端中

　　IPv6协议在移动终端中有运用。随着IPv6协议的快速发展，具有不可替代的优势作用，应用于现代网络工程中，能够为企业带来经济效益。在现代网络工程行业的发展中，3G网络将逐渐向着IP网络趋势发展。在IPv6协议的应用中，终端设备要接入互联网，需要由2个IP而实现，即可满足移动网络的需求。IPv6主要有本地网络静态地址和终端IPv6地址，以本地网络为静态IP，在接入点处分配终端IPv6地址，可以满足漫游需求，完成其应用。

　　3.4运用于Wi-Fi网络中

　　Wi-Fi网络具有廉价、无线接入等优势特点，能够满足人们24小时在线的愿望。但是，由于现代网络用户的逐渐增多，使管理系统人员需面临着成千上万的接入点，不仅增加工作人员工作难度，而且带来不必要的麻烦。但是，将IPv6协议运用其中，互联网与用户之间可通过IPv6协议建立联系，实现自动管理和配置，能够满足Wi-Fi的基本需求。但是，就目前现代网络工程发展来看，IPv6协议在全部企业、事业机关单位等的应用规模仍然较小，其扩展空间较大。

　　4结论

　　在信息网络时代背景下，IP协议发挥着重要作用。V6是IP协议的最新版本，目前在现代网络工程中的应用范围具有局限性，但其应用类型较为多样化，主要包括智能终端、在线游戏产业、移动终端、Wi-Fi网络等方面。加强对IPv6协议运用问题的研究，能够为相关人员提出重要依据，有利于带动我国信息网络技术的健康可持续发展。

　　IPv6的概念及原理 篇6

　　IPv6地址

　　(1)IPv6地址表示

　　①基本表示方法：IPv6采用128位地址长度，可以提供操作3．4x1038个IP地址。IPv6的128位地址按每16位划分一个位段，每个位段被转换为一个4位的十六进制数，并用冒号隔开，这种表示法称为冒号十六进制表示法。例如，将用二进制格式表示的一个IPv6地址按每l6位划分成8个位段。

　　0011001111000001000000000000000000000000000000000010111100111011

　　0000001010101010000000000000111111111110010000111001110001011010

　　转换成8组十六进制数后，每组之间用冒号隔开，则表示为：

　　33C1：O000：OO00：2F3B：02AA：O00F：FE43：9C5A

　　②零压缩法：在有多个0出现时，用一个0表示，这种方法称为零压缩法。“33C1：0000：0000：2F3B：02AA：000F：FE43：9C5A”进行压缩后表示为：

　　33C1：0：O：2F3B：2AA：F：FE43：9C5A如果几个连续位段的值都为0，那么这些0可以简写为“：：”(不管多少个0，都是表示为两个冒号)，称为双冒号表示法。“33C1：0000：0000：2F3B：02AA：000F：FE43：9C5A”还可以表示为：

　　33C1：：2F3B：2AA：F：FE43：9C5A

　　③IPv6前缀：采用“地址／前缀长度”表示IPv6地址。前缀是IPv6地址的一部分，用做IPv6路由或子网标识。例如，21DA：D3：：／48是一个路由前缀(21DA：D3：：表示地址，48表示长度)，而21DA：D3：O：2F38：：／64是一个子网前缀。

　　(2)IPv6地址的类型

　　IPv6地址分为单播地址、组播地址、任播地址和特殊地址。

　　①单播地址：标识IPv6网络的一个区域中单个网络接口中。

　　②组播地址：也称多播地址，表示一组网络接口，发送到该地址的数据报会被送到该地址标识的所有网络接口。

　　③任播地址：也称泛播地址，表示一组网络接口中，发送该地址的数据报会被送到由该地址标识的所有网络接口的任意一个接口中，通常是最近一个。任播地址从单播地址空间中分配。

　　④特殊地址：包括全零地址(表示地址不存在)、回送地址(0：0：0：0：0：0：0：1)、IPv4兼容的IPv6地址、映射到IPv4的IPv6地址等。

　　(3)IPv6数据报

　　IPv6采用了新的协议头格式，IPv6数据报由一个IPv6基本头、多个扩展头和一个高层协议数据单元组成，基本头采用固定的40字节长度，一些可选的内容放在扩展头部分实现。IPv6数据报格式对IPv4不向下兼容。