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相比IPv4,IPv6絕不僅僅是地址長度的增加

2019/4/12 20:45:36 所屬分類:電腦網絡 - 計算機網絡
內容提要:相比IPv4,IPv6絕不僅僅是地址長度的增加,眾所周知,IPv6 IP地址長度是IPv4 IP地址長度的四倍,是解決IPv4公共網址資源枯竭的最佳技術。的確,IETF在制定IPv6標準時也是基于這一因素考慮的。當時正是90年代初,Web開始出現,導致IP網的爆炸性發展,IP網用戶迅速增加,IP地址空前緊張,IPv6要解決的就是擴大地址空間問題。后來IETF逐漸對IPv6標準進行修訂,RFC的草案也有數百件,形成IPv6標準的RFC就有近百件,這些RFC標準極大地豐富了IPv6技術的內涵,賦予IPv6更多的意義,而不僅僅是IP地址數量的增加。接下來,就從應用的角度去揭開IPv6給網絡所能帶來的好處。

  眾所周知,IPv6 IP地址長度是IPv4 IP地址長度的四倍,是解決IPv4公共網址資源枯竭的最佳技術。的確,IETF在制定IPv6標準時也是基于這一因素考慮的。當時正是90年代初,Web開始出現,導致IP網的爆炸性發展,IP網用戶迅速增加,IP地址空前緊張,IPv6要解決的就是擴大地址空間問題。后來IETF逐漸對IPv6標準進行修訂,RFC的草案也有數百件,形成IPv6標準的RFC就有近百件,這些RFC標準極大地豐富了IPv6技術的內涵,賦予IPv6更多的意義,而不僅僅是IP地址數量的增加。接下來,就從應用的角度去揭開IPv6給網絡所能帶來的好處。

  IPv6 IP地址由128個比特組成,理論上可分配7*10^23個IP地址,這是一個非常龐大的數字,足夠為世界上的每一粒沙子分配一個IP地址。這么多IP地址自然不用擔心IP地址不夠的問題,只要能上網的設備都可以分配幾個IPv6地址,設備之間互訪用的IPv6地址全球唯一,這樣無論在哪里都可以訪問IPv6設備。IPv4就不行了,因為公網地址有限,大家都得用私網IP地址,要做NAT轉換后才能上網,在公網上就沒法保證所有的地址之間直接互訪。

  IPv6不僅解決了IPv4地址不足的問題,更重要的是IPv6可解決多種接入設備連入互聯網的障礙,大量的電腦、手機、智能家電、穿戴設備都可以連接入網,并互相訪問,這為物聯網的發展奠定了網絡基礎。國家為何這么緊迫地強制推廣IPv6,就是為物聯網鋪路,否則現有的IPv4地址雖不夠用,但通過各種技術仍可延續使用,可對于物聯網,要實現萬物互聯,則是任何一種IPv4技術都無法滿足的,只有上IPv6才能實現。所以,正是IPv6技術揭開了物聯網發展的大幕。

  IPv6地址既然數量海量,可以給每個上網設備分配一個全球唯一的IP地址,這樣的IP地址就可以有效溯源。IPv6地址就會和電話號碼一樣,從號碼前幾位就知道用戶是從哪里注冊的,就顯示出你的身份信息,因為每一個地址都是真正獨一無二的,相當于從技術上為每個人分配了一個“網絡身份證”。每個人或者每個設備都有這樣的一張身份證,通過這張身份證能迅速找到它所在的位置,以及它的周圍環境信息和網絡特征,實現精準定位。IPv6還對源地址有一套驗證體系,可以更好滿足金融級應用所要求的身份驗證和抵御網絡攻擊的能力,在安全性方面IPv6有質的提升。

  IPv6不僅IP地址長,IP頭也長,IPv6不再采用IPv4地址固定的20字節報文頭,而是可以為IPv6增加一些可選頭,這些可選頭IPv6可帶可不帶,完全取決于應用需要,當然也可以帶一些安全頭,對數據做些加密,提升報文轉發的安全性。基于IPv6技術,我們可以做更多安全方面的東西,這要比IPv4時代靈活得多,那么多已發生的網絡泄露事件歷歷在目,IPv6技術也許能真正改觀這種局面,尤其對于個人用戶,現在的IPv4 IP地址都是共享的,很多人共享一個公網IP地址,上網流量也共享,IPv6就可以獨享了,在網絡流量上真正意義的獨享。

  5G真的要來了,這是移動通信網又一次大的變革,而IPv6也是5G發展的基礎協議。5G是從移動通話逐步發展成為移動通信,主要解決本地無線連接問題,通過5G連接互聯網的設備需要IPv6定義其IP地址,5G是胡同和小街道,IPv6就是主干道,5G的發展離不開IPv6。其實,我們打開手機注意查看一下,現在用的4G手機,移動上網不少用的就是IPv6地址,三大運營商在多個地址都已經開啟了支持IPv6的4G網絡。從手機用戶側來講,體驗不出,使用IPv6和IPv4地址兩者的差別。其實從技術上來講,IPv6的移動性要好,在RFC3775中專門對IPv6的移動性做了闡述,這在IPv4中是沒有的。

  IPv6移動技術是在原有IPv4技術上引入的一種新的路由策略,上層基于IP地址的業務不會因為節點的移動而中斷,這種可移動性是建立在第三層基礎上的,因而可以屏蔽底層鏈路的異質性。當移動節點離開歸屬鏈路,連接到外地一些鏈接,IPv6移動性功能開始發揮作用。連接到外地鏈路后,移動節點在外地鏈路獲取IPv6地址,稱為轉交地址。移動節點發送綁定請求到其歸屬代理與護理,新的地址。歸屬代理綁定移動節點的歸屬地址與轉交地址,建立兩者之間的隧道,上層的數據通信感覺不到這種變化,也就是說,基于IPv6應用不會因為設備的移動而終止,這是IPv6移動技術的特點。

  當然,還有一點不得不再提一下,當面對移動終端數量劇增,只有IPv6才能為每個設備分配一個永久全球IP地址。移動IPv6很容易擴展,有能力處理大規模移動性的要求,所以IPv6將能解決全球范圍的網絡和各種接入技術之間的移動性問題。

  IPv6在應用層面帶來的好處還不止這些,比如IPv6簡化了報文頭部格式,字段只有8個,加快報文轉發提高了吞吐量,相當于可降低網絡延遲,從現在普遍100MS,降到了個位數;網絡犯罪率大大降低,IPv6可以溯源,誰要是在網上干壞事,立馬可以查到源頭;IPv6有可選頭,允許協議繼續演變,增加新的功能,讓IPv6有無限可能,還有… …,這一列好處還真不少,只不過人們平時沒有注意到而已。技術是不斷積累和進步的,IPv6技術自然是在IPv4技術的基礎之上,取其精華,棄之糟粕設計而來,比IPv4技術有很多優勢是必然的。現在,舉國上下都在推動IPv6網絡的落地,要大規模地商用,完成IPv6有理論走向實踐的過程。IPv4網絡技術已經風風光光發展數十年,技術理念深入人心,要完全轉換到IPv6網絡技術上來,這將是一個漫長的過程,讓我們期待。

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