IPv6技術(shù)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

趙春明

摘要：IP是一個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，從發(fā)展以來就有各種版本，目前比較有爭議的兩種版本是IPv4和IPv6。IPv4通常指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的第4版，它也是第一個(gè)被普遍采用，并作為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)中最基本的應(yīng)用技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于不同的底層網(wǎng)絡(luò)。而IPv4版本后的新互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議則是IPv6，目前也處在進(jìn)一步開發(fā)與改進(jìn)的階段。在現(xiàn)階段的互聯(lián)網(wǎng)世界中，雖然IPv4仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，但隨著網(wǎng)絡(luò)智能化的時(shí)代發(fā)展，IPv6技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于更多的應(yīng)用，將有著很大的機(jī)會(huì)替代IPv4網(wǎng)絡(luò)。文章主要介紹了IPv6網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢與使用方法，并分析了IPv6網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)中的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：IPv6；現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用

中圖分類號：TP391? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

由于信息時(shí)代的到來，互聯(lián)網(wǎng)在多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中得以迅速發(fā)展。在信息時(shí)代的影響中，人們也開始逐漸探究信息資源的合理利用，網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）即為信息資源的一種。IP是指Internet標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，處于TCP/IP的體系之中。最初設(shè)置IP的主要目的是增強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性，使網(wǎng)絡(luò)難題得到有效緩解，進(jìn)行更大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)溝通，也同時(shí)能夠分割頂層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與基礎(chǔ)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)間的關(guān)系，使雙方得以獨(dú)立發(fā)展。IPv4網(wǎng)絡(luò)本來是應(yīng)用得比較普遍的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議版本，但是隨著技術(shù)發(fā)展的日益加速，IP地址空間日益緊張，路由表日益強(qiáng)大，路由速度逐漸變慢，IPv4版本已不適用于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展形勢。因此，為解決以上問題，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員努力研發(fā)新版本的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，最終將增強(qiáng)簡單因特網(wǎng)協(xié)議SIPP作為新一代的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，命名為IPv6。IPv6為新一代的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可有效應(yīng)用于當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)。

1 IPv4技術(shù)存在的問題

首先，地址資源存在局限性。IPv4技術(shù)理論上可容納232-1臺(tái)主機(jī)，即地址有32位，隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，IPv4地址容量無法滿足網(wǎng)絡(luò)需求，具有較大的局限性。其次，路由器的路由表數(shù)量激增。IPv4分配地址方式較為特殊，采用不屬于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分配，基于網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的背景，該種地址分配方式使得路由器數(shù)量不斷遞增，增加路由器的工作負(fù)荷，難以保障Internet業(yè)務(wù)量的可靠性。

2 IPv6技術(shù)的特點(diǎn)

與IPv4版本比較，IPv6具備了簡化報(bào)頭靈活擴(kuò)充、分層化的地址構(gòu)造以及即插即用的連接方法等優(yōu)勢，并解決了IPv4存在的問題。

2.1 層次化的地址結(jié)構(gòu)

層次化的IP地址架構(gòu)，如IPv6可以把現(xiàn)在的IP網(wǎng)址寬度擴(kuò)充至4倍，從原來IPv4的32位擴(kuò)展至128位，從而使更多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)得到了利用［1-2］。在IPv6的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，類似的IP網(wǎng)址數(shù)量一般為3.4×10E38個(gè)，而IPv6則可以提供更高的IP網(wǎng)址等級，將IP地址空間根據(jù)各種類型的IP地址標(biāo)識(shí)進(jìn)行分類，而且通過將IP地址結(jié)構(gòu)進(jìn)行層級化的分類，可以很方便地通過中心或網(wǎng)干路由器對報(bào)文實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2 簡化報(bào)頭靈活擴(kuò)展

從簡化的報(bào)頭靈活拓展方式來看，IPv6不僅可以對數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)過程進(jìn)行精簡，還能夠降低處理器的費(fèi)用。IPv6報(bào)發(fā)由一處基本報(bào)發(fā)和多處擴(kuò)展報(bào)發(fā)所構(gòu)成，而基本報(bào)發(fā)中具有固定的40字節(jié)的寬度，能夠阻止所有路由器必須處理的相關(guān)消息［3-4］。

2.3 即插即用的聯(lián)網(wǎng)方式

IPv6的標(biāo)準(zhǔn)功能是自動(dòng)分配與網(wǎng)絡(luò)用戶相關(guān)的IP地址，只要主機(jī)已和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，便可自行設(shè)置地址。即插即用的聯(lián)網(wǎng)方式具備兩個(gè)優(yōu)勢，第一，使用者可能不需要花費(fèi)精力即可完成IP地址設(shè)置，為使用者節(jié)約了一定的時(shí)間；第二，該方式能夠有效地降低互聯(lián)網(wǎng)管理者的負(fù)擔(dān)。

2.4 其他優(yōu)勢

除上述3種技術(shù)特點(diǎn)之外，IPv6還具有其他的特點(diǎn)，如表1和圖1所示。

3 IPv6技術(shù)在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

3.1 IPv6技術(shù)在ADSL接入網(wǎng)中的實(shí)現(xiàn)

IPv6技術(shù)的第一應(yīng)用方案即在ADSL接入網(wǎng)中的實(shí)現(xiàn)。ADSL是一個(gè)異步數(shù)據(jù)傳輸模式，指在通過電話線時(shí)接通互聯(lián)網(wǎng)，用專門的“貓”，讓人在使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)把高頻與低頻分開，使通話與網(wǎng)絡(luò)都不耽誤，且上網(wǎng)速度也會(huì)比普通上網(wǎng)撥號速度快。一般的ADSL都是用側(cè)對端的封裝線路完成了ADSL與數(shù)據(jù)線路層之間的連接，而這種封裝的方式現(xiàn)在已經(jīng)過渡到了IPv6中，并啟用3A功能，滿足運(yùn)營商對用戶的審核、授權(quán)和認(rèn)證的需求［5-6］。目前，PPP，PPPoA，PPPoe，RBE是我國當(dāng)下ADSL接入運(yùn)營商常用的端對端線路封裝技術(shù)。IPv6技術(shù)在ADSL上最具體的應(yīng)用方式就是該網(wǎng)絡(luò)能夠利用PPP技術(shù)對客戶端的服務(wù)器訪問量進(jìn)行存儲(chǔ)，而假設(shè)服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)同時(shí)也是服務(wù)器，CPE技術(shù)將能夠連接服務(wù)器與訪問器之間的數(shù)據(jù)，在無線互聯(lián)網(wǎng)的情況下就能夠使用IPv6服務(wù)，盡管CPE本身并不使用IPv6，但是如果在客戶端啟用RBE技術(shù)就可以讓IPv6網(wǎng)絡(luò)順利地執(zhí)行（注：CPE為廣告計(jì)價(jià)模式的一種，屬于用戶互動(dòng)計(jì)費(fèi)，按照用戶的有效互動(dòng)行為來計(jì)算網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用；RBE為晶體管交流輸入電阻）。

3.2 IPv6環(huán)境中ADSL接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

IPv6的第二個(gè)主要應(yīng)用形態(tài)是對ADSL連接網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過對比目前IPv6環(huán)境中的ADSL架構(gòu)連接網(wǎng)可以得知，當(dāng)前的ADSL架構(gòu)連接網(wǎng)大致分成單向IPv6網(wǎng)絡(luò)和縱向一體化的IPv6網(wǎng)絡(luò)，其主要不同之處在于，單純的IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)在總體上的結(jié)構(gòu)差別并不大，均可通過靜態(tài)分配與無態(tài)的劃分方式，來劃分不同的地址以滿足用戶的需要［7-8］。因此，采用兩種截然不同的認(rèn)證方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的審核，使得互聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)化和公信力都獲得了提升。在CPE的技術(shù)支持下，IPv6能夠在獲得48位前綴的同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)64位前綴，同時(shí)如果從IPv6中直接接入PPPOE，也就不再需要CPE的技術(shù)支持，因?yàn)榭蛻舳朔?wù)器就能夠徑直從NAS中獲得IP地址，使得CPE在所有進(jìn)程中都具備了相互連接的能力，而不會(huì)威脅到整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。與互聯(lián)網(wǎng)相比，混合式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所采用的環(huán)境比較復(fù)雜，包含了IPv4的網(wǎng)址和IPv6的網(wǎng)址。

3.3 QOS在IPv6接入網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用

由于當(dāng)前的IPv6方法的傳輸路徑通常會(huì)區(qū)別于舊IPv4方法的傳輸路徑，且二者撥號方法不同，所以IPv6方法只會(huì)以單播和選播當(dāng)作主流的方式，而不會(huì)采用廣播的IP網(wǎng)址。因此IP的重新設(shè)計(jì)，也為破解QoS或者其他一系列新功能等重大問題創(chuàng)造了條件。在IPv6上，更多樣化的服務(wù)類型也可以使用各種類型的多播組來實(shí)現(xiàn)，比如，可定義為同一個(gè)視頻流量的4種類型，每個(gè)類型都按不同品質(zhì)進(jìn)行了編碼（如5.5 KHz，11 KHz，22 KHz和44 KHz）［9］。這個(gè)例子不用具體說明優(yōu)先級，因?yàn)檫@是和各多播組（需要透過由路由器和客戶端操作系統(tǒng)進(jìn)行的各種各樣的隊(duì)列和管理來控制）隱式綁定的。IPv6基本報(bào)發(fā)中，和QoS直接相關(guān)的信息元素還包括流類型以及相關(guān)的流量標(biāo)志。IPv6報(bào)發(fā)還包括了若干有關(guān)管理QoS的重要信息（流類型和流標(biāo)記），采用基于IP地址的分配進(jìn)行優(yōu)先級管理和QoS保護(hù)，在極大限度上提高了服務(wù)水平，并確保了從VoIP到視頻流的高效傳遞。另外，如今互聯(lián)網(wǎng)上的QoS概念還遠(yuǎn)不能標(biāo)準(zhǔn)化，而設(shè)備制造商又與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采取了完全不同的QoS制度，因此，當(dāng)大數(shù)據(jù)設(shè)備離開上一個(gè)IP網(wǎng)關(guān)走向下一個(gè)網(wǎng)關(guān)的時(shí)候，QoS的概念就會(huì)突然改變。因此，所有IPv6企業(yè)都需要進(jìn)行企業(yè)檢測和互操作性的公開測試，也需要為終端用戶提供與相關(guān)設(shè)備互通和一致性檢測的信息。

4 結(jié)語

目前，IPv6在世界范圍內(nèi)還只是處在探索階段，很多問題還有待深入攻克，而且支撐IPv6的基礎(chǔ)設(shè)施還十分有限。由于報(bào)文分片工作只由源節(jié)點(diǎn)而沒有中間路由器來負(fù)責(zé)，因此，IPv6的交換速度得到提高。與IPv4相比，IPv6也擁有了更多的安全穩(wěn)定性，因此，IPv6在克服了IPv4的地址缺失現(xiàn)象的同時(shí)，也對很多領(lǐng)域都進(jìn)行了研究改進(jìn)。IPv6的應(yīng)用，不但可以緩解網(wǎng)絡(luò)地址空間容量的不足，同時(shí)還克服了各種上網(wǎng)方式連入網(wǎng)絡(luò)的困難。IPv6 128字節(jié)地址模式，將以其在IP地址容量、安全、移動(dòng)性、服務(wù)質(zhì)量等領(lǐng)域的強(qiáng)大優(yōu)越性，徹底改變現(xiàn)代電信世界。

參考文獻(xiàn)

［1］鄔賀銓.加快IPv6規(guī)模部署支撐網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)［J］.網(wǎng)信軍民融合，2022（增刊1）：7-10.

［2］趙翠，趙明，湯新坤.有線電視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IPv6安全關(guān)鍵技術(shù)淺析［J］.廣播電視網(wǎng)絡(luò)，2022（6）：36-38.

［3］蔣建峰.路由設(shè)備IPv6網(wǎng)絡(luò)隧道功能驅(qū)動(dòng)研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2022（8）：129-134.

［4］王爽.基于IPv6的網(wǎng)絡(luò)日志分析系統(tǒng)研究［J］.計(jì)算機(jī)時(shí)代，2022（7）：52-54，58.

［5］吳秋迅，劉志東，劉榮毅，等.廣電網(wǎng)絡(luò)IPv6部署方案與過渡技術(shù)［J］.廣播電視網(wǎng)絡(luò)，2022（6）：80-82.

［6］薄輝，張小杰.淺析IPv6改造與加固網(wǎng)絡(luò)安全的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2022（6）：112-115.

［7］馬驍.IPv6網(wǎng)絡(luò)過渡環(huán)境建設(shè)方案［J］.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2022（5）：9-10.

［8］張然.高校IPv6網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)對措施［J］.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2022（5）：100-101.

［9］顧懷廣，王高才.基于DHCPv6的高校IPv6網(wǎng)絡(luò)雙棧部署實(shí)踐［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2022（13）：31-33，39.

（編輯 王雪芬）

Application study of IPv6 technology in modern network

Zhao? Chunming

（Langfang Vocational and Technical College， Langfang 065000， China）

Abstract： IP refers to the network protocol， there are different versions in the issue so far， the two most controversial versions of IPv4 and IPv6， IPv4 refers to the fourth version of the Internet protocol， is also the first time to be widely used to constitute the current Internet technology basic protocol application technology， can be used in a variety of underlying networks. IPv6， the Internet protocol after the release of IPv4， is in the process of continuous development and improvement. In the current Internet world， although IPv4 still dominates， with the development of network intelligence， IPv6 technology has been widely applied in more applications， and there is a great opportunity to replace IPv4 networks. Therefore， This paper focuses on the characteristics and application of IPv6 technology， and analyzes the practical application of IPv6 technology in modern networks.

Key words： IPv6; modern networks; application