ipv6协议,ipv4与ipv6的区别

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。

　　目前我们使用的第二代互联网IPV4技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，IPV4技术可使用的IP地址有43亿个，其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国只有3千多万个，只相当于美国麻省理工学院的数量。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。

　　与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：首先就是网络地址近乎无限，根据这项技术，其网络地址可以达到2的128次方个，如果说IPV4的地址总数为一小桶沙子的话，那么IPV6的地址总数就像是地球那么大的一桶沙子。其次就是由于每个人都可以拥有一个以上的IP地址，网络的安全性能将大大提高。第三就是数据传输速度将大大提高。IPv6的主要优势还体现在以下几方面：提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS)、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。 根据这项技术，如果说IPV4实现的只是人机对话，而IPV6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。而且它所带来的经济效益将非常巨大.当然，IPv6并非十全十美、一劳永逸，不可能解决所有问题。IPv6只能在发展中不断完善，也不可能在一夜之间发生，过渡需要时间和成本，但从长远看，IPv6有利于互联网的持续和长久发展。 目前，国际互联网组织已经决定成立两个专门工作组，制定相应的国际标准。

　　IPv6 FAQ

　　1. 什么是IP? 什么是IPv4? 什么是IPv6?

　　目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4)，它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。

　　2. IPv6与IPv4相比有什么特点和优点？

　　1)更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。

　　2)更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

　　3)增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control)。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(QoS)控制提供了良好的网络平台.

　　4)加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持.这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷.

　　5)更高的安全性.在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,这极大的增强了网络安全.

6）允许扩充。如果新的技术或应用需要时，IPV6允许协议进行扩充。

　　7）更好的头部格式。IPV6使用新的头部格式，其选项与基本头部分开，如果需要，可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程，因为大多数的选项不需要由路由选择。

　　8）：新的选项。IPV6有一些新的选项来实现附加的功能。

　　3. 我们需要2^128-1个IP地址吗?

　　需要.随着电子技术及网络技术的发展,计算机网络将进入人们的日常生活,可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网.并且,准确的说,使用IPv6的网络并没有2^128-1个能充分利用的地址.首先,要实现IP地址的自动配置,局域网所使用的子网的前缀必须等于64,但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端;其次,由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则,地址的浪费在所难免.

　　4. 我想了解一下IPv6,该怎么做呢?

　　看RFC! 这是最省钱也是最保险的办法,就是枯燥一点.目前国内介绍IPv6的书至少有一本: IPv6--the new Internet protocol(second edition)/新因特网协议IPv6(第二版),清华大学出版社,1999 介绍IPv6网络编程(Unix平台)的书也至少有一本: Unix Network Programming Volume I (Second Edition)/Unix网络编程卷一(第二版),清华大学出版社,1998

　　5. 我想试一试IPv6,该做些什么呢?

　　你需要三样东西:支持IPv6的操作系统;支持IPv6的软件;与因特网的连接.

　　1)目前支持IPv6的操作系统有:Windows Vista,Linux(内核版本至少是2.2.1,最好是2.2.12以上),FreeBSD(4.x系列已经支持IPv6,更早的版本需要给内核打补丁),WindowsNT/2000(需要去微软的网站下一个补丁程序),NetBSD,OpenBSD,Solaris(这些就不熟了),等等等等.目前肯定不支持IPv6的操作系统是(我知道的)Windows系列中Windows98及其以前的版本.

2)支持IPv6的操作系统一般都会自带一些支持IPv6的网络程序(Linux的情况比较特殊,有的软件可能本身支持IPv6但在编译的时候没有打开相应的选项,这是因为不同的发布商对IPv6重要性及可用性的看法各不相同).但是,这些操作系统自带的程序往往并不是最好的,你可能需要到网上去找一些好用的支持IPv6的软件.

　　3)如果你想真正尝试IPv6,一定要连网,起码要有一个局域网环境.

　
IPv6数据包

　　IPv6包结构：IPv6包由IPv6包头、扩展包头和上层协议数据单元三部分组成，见图1。





IPv6包头　

　　40字节固定长度，在本文的稍后部分将有详细论述。
　　

扩展包头　

　　IPv6包头设计中对原IPv4包头所做的一项重要改进就是将所有可选字段移出IPv6包头，置于扩展头中。由于大多数IPv6扩展头不受中转路由器检查，因此改进后的IPv6包头可以提高路由器转发效率。
　　IPv6扩展头可以没有，也可以有一个或多个。IPv6所做的另一个改进之处是：与IPv4选项不同，IPv6扩展头长度不固定，便于日后扩充新增选项，这一特征加上选项的处理方式使得IPv6选项能得以真正的利用。

上层协议数据单元（PDU）

　　PDU由传输头及其负载（如ICMPv6消息、或UDP消息等）组成。而IPv6包有效负载则包括IPv6扩展头和PDU，通常所能允许的最大字节数为65，535字节，大于该字节数的负载可通过使用扩展头中的Jumbo Payload选项进行发送。
　
1、IPv6包头





　图2、IPv6包头格式（英文）

IPv6包头长度固定为40字节，去掉了IPv4中一切可选项，只包括8个必要的字段，因此尽管IPv6地址长度为IPv4的四倍，IPv6包头长度仅为IPv4包头长度的两倍。

　　Version（版本号）：4位，IP协议版本号，值= 6。

　　Traffice Class（通信类别）：8位，指示IPv6数据流通信类别或优先级。功能类似于IPv4的服务类型（TOS）字段。　

　　Flow Label（流标记）：20位，IPv6新增字段，标记需要IPv6路由器特殊处理的数据流。该字段用于某些对连接的服务质量有特殊要求的通信，诸如音频或视频等实时数据传输。在IPv6中，同一信源和信宿之间可以有多种不同的数据流，彼此之间以非“0”流标记区分。如果不要求路由器做特殊处理，则该字段值置为“0”。

　　Payload Length（负载长度）：16位负载长度。负载长度包括扩展头和上层PDU，16位最多可表示65，535字节负载长度。超过这一字节数的负载，该字段值置为“0”，使用扩展头逐个跳段（Hop-by-Hop）选项中的巨量负载（Jumbo Payload）选项。

　　Next Header（下一包头）：8位，识别紧跟IPv6头后的包头类型，如扩展头（有的话）或某个传输层协议头（诸如TCP，UDP或着ICMPv6）。　

　　Hop Limit（跳段数限制）：8位，类似于IPv4的TTL（生命期）字段。与IPv4用时间来限定包的生命期不同，IPv6用包在路由器之间的转发次数来限定包的生命期。包每经过一次转发，该字段减1，减到0时就把这个包丢弃。

　　Source Address（源地址）：128位，发送方主机地址。　

　　Destination Address（目的地址）：128位，在大多数情况下，目的地址即信宿地址。但如果存在路由扩展头的话，目的地址可能是发送方路由表中下一个路由器接口。
　　
2、IPv6扩展包头

　　IPv6将所有的可选项都移出IPv6包头，置于扩展头中。由于除Hop-by-Hop选项扩展头外，其他扩展头不受中转路由器检查或处理，这样就能提高路由器处理包含选项的IPv6分组的性能。
　　通常，一个典型的IPv6包，没有扩展头。仅当需要路由器或目的节点做某些特殊处理时，才由发送方添加一个或多个扩展头。与IPv4不同，IPv6扩展头长度任意，不受40字节限制，但是为了提高处理选项头和传输层协议的性能，扩展头总是8字节长度的整数倍。
　　目前，RFC 2460中定义了以下6个IPv6扩展头：Hop-by-Hop（逐个跳段）选项包头、目的地选项包头、路由包头、分段包头、认证包头和ESP协议包头。
　　
1）Hop-by-Hop选项包头

　　包含分组传送过程中，每个路由器都必须检查和处理的特殊参数选项。
　　Hop-by-Hop选项包头中的选项描述一个分组的某些特性或用于提供填充。这些选项有：
　　·Pad1选项（选项类型为0），填充单字节。
　　·PadN选项（选项类型为1），填充2个以上字节。
　　·Jumbo Payload选项（选项类型为194），用于传送超大分组。使用Jumbo Payload选项，分组有效载荷长度最大可达4,294,967,295字节。负载长度超过65,535字节的IPv6包称为“超大包”。
　　·路由器警告选项（选项类型为5），提醒路由器分组内容需要做特殊处理。路由器警告选项用于组播收听者发现和RSVP（资源预定）协议。
　　
2）目的地选项包头

　　需要被中间目的地或最终目的地检查的信息。有两种用法：
　　·如果存在路由扩展头，则每一个中转路由器都要处理这些选项。
　　·如果没有路由扩展头，则只有最终目的节点需要处理这些选项。
　　
3）路由包头

　　类似于IPv4的松散源路由。IPv6的源节点可以利用路由扩展包头指定一个松散源路由，即分组从信源到信宿需要经过的中转路由器列表。
　　
4）分段包头

　　提供分段和重装服务。当分组大于链路最大传输单元（MTU）时，源节点负责对分组进行分段，并在分段扩展包头中提供重装信息。
　　IPv6包的不可分段部分包括：IPv6包头、Hop-by-Hop选项包头、目的地选项包头（适用于中转路由器）和路由包头。IPv6包的可分段部分包括：认证包头、ESP协议包头、目的地选项包头（适用于最终目的地）和上层协议数据单元PDU。
　　注：a、在IPv6中，只有源节点才能对负载进行分段。 b、IPv6超大包不能使用该项服务。
　　
5）认证包头

　　提供数据源认证、数据完整性检查和反重播保护。认证包头不提供数据加密服务，需要加密服务的数据包，可以结合使用ESP协议。
　　
6）ESP协议包头

　　提供加密服务。