IPv4与IPv6协议的比较.doc

IPv4与IPv6协议的比较
1、概述
    互联网已经成为现代社会信息基础设施的重要组成部分,在国民经济发展和社会进步中起着举足轻重的作用,同时也成为当今高科技发展的重要支撑环境,互联网的巨大成功有目共睹。
    现在被全球广泛使用的互联网协议IPv4是“互联网协议第四版”,已经有30年的历史。从技术上看,尽管IPv4在过去的应用具有辉煌的业绩,但是现在看来已经露出很多弊端。
    全球范围内WLAN、、3G无线移动数据网络的发展加快了以互联网为核心的通信模式的形成,由于移动通信用户的增长要比固定网用户快得多,特别是各种具有联网功能的移动终端的迅猛发展,考虑到随时随地的、任何形式、直接的个人多媒体通信的需要,现有的IPv4已经远远不能满足网络市场对地址空间、端到端的IP连接、服务质量、网络安全和移动性能的要求。因此人们寄希望于新一代的IP协议来解决以上问题。
    IPv6协议正是基于这一思想提出的,它是“互联网协议第六版”的缩写。在设计IPv6时不仅仅扩充了IPv4的地址空间,而且对原IPv4协议各方面都进行了重新考虑,做了大量改进。除了提出庞大的地址数量外,IPv6与IPv4相比,还有很多的工作正在进行以期得到更高的安全性、更好的可管理性,对QoS和多播技术的支持也更为良好。下面的章节将从几个主要的方面探讨一下IPv6与IPv4的区别。
    2、IPv4与IPv6协议的比较
    报头格式
    IPv4报头如表1所示,包含20bit+选项,13个字段,包括3个指针。
    表1 IPv4报头
    IPv6报头由基本报头+扩展报头链组成,其中基本报头如表2所示,包含40bit,8个字段。
    表2 IPv6报头
    IPv4和IPv6报头格式主要区别如下。
    IPv6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。
    固定的IPv6基本报头
    IPv6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。
    简化的IPv6基本报头
    IPv6基本报头中去掉了IPv4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IPv6扩展报头中进行处理。
    去掉报头校验(HeaderChecksum,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。
    IPv6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IPv6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。
    IPv6报头新增流标记宇段
    IPv6协议不仅保存了IPv4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IPv6的服务质量。
    IPv6报头采用128bit地址长度
    这是IPv4与IPv6最主要的区别。IPv4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。
    IPv6采用128bit长度,相对IPv4,增加了296倍的地址空间。按保守方法估算IPv6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。表3给出IPv4和IPv6的可用地址空间。
    表3 IPv4和IPv6的可用地址空间
    IP地址分配
    IPv4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: