IPv4向IPv6的过渡方法及IPv6在下一代网络中的应用

IPv4向IPv6的过渡方法及IPv6在下一代网络中的应用

IP地址是网络中的一个重要的概念，包括IPv4地址和IPv6地址。今天的互联网大多数应用的是IPv4协议，IPv4协议已经使用了20多年，在这20多年的应用中，IPv4获得了巨大的成功，同时随着应用范围的扩大，它也面临着越来越不容忽视的危机：“IP地址即将枯竭！”这并不是带有商业目的的危言耸听——2011年2月3日，ICANN发布公告称最后5组IP地址已分配完毕，宣告着支撑全球互联网应用30余年的IPv4地址资源即将耗尽。由于现在Internet使用IPv4协议的路由器的数量太多，因此规定一个日期实现从IPv4向IPv6的转变不是不可行的，IPv4向IPv6过渡只能采用逐步推进的办法，同时要求新安装的IPv6系统够向后兼容，能够接收、路由选择和转发IPv4分组。

1、IPv4与IPv6的比较

（1）地址空间的比较

IPv4的地址为32比特，可以提供252（约40亿）个IP地址，但是由于将IP地址按网络规模划分成A、B、C三类后，用户可用地址总数明显减少。IPv6的地址域为128比特，这意味着有2158个地址可用，理论上这一规模能够对地球表面每一平方米提供6.65×1023个网络地址，不过它和IPv4相同，采用地址分层运用。它使用最后64位来区别相同子网中的主机，IPv6使用第二层的媒体访问控制地址作为机器的主机ID，由于第二层MAC地址只有48位，因此每个MAC 地址都填充了16位的前缀，这限制了可用的地址数量，当然浪费了

一些地址空间，但因为在通常的Internet LAN很少使用264个地址，除去主机ID 所使用的64位和用于识别全局路由单播地知道的前三位，则还有251g个地址，因此即使没有使用IPv6所提供的全部地址，但保守的估计它也可以使每平方米有1600个IP地址，显然IPv6所提供的地址空间远远超过了IPv4，完全可以满足当前以及将来的internet需要。

（２）地址管理的比较

IPv6可聚合全局单播地址的６４位子网前缀会被进一步划分为５个阶段。第一个字段是格式前缀字段，其值为００１，即表示它是课聚合全局单播地址，第三个字段被保留为将来使用，第二和第四字段是了解IPv6对聚合寻址结构支持的关键。TLAID是顶级聚合体标识符，ＩＰｖ６全局地址被分配给服务提供商或者ＴＬＡ组织，然后ＴＬＡ组织向下级聚合体ＮＬＡＩＤ组织分配地址空间，这种分配地址的分层方法鼓励地址聚合，以此减少核心路由表的大小，ＳＬＡＩＤ是站点级聚合体标识符，其通常不会授予下游组织的一个预先分配的值，但允许组织定义自己的本地子网和寻址分层结构，ＳＬＡＩＤ所提供的１６位子网标识符能够支持６５５３５个子网，对于大多数组织来说这就足够了，为了支持更大型的的网络，下游组织可以请求授予ＮＬＡＩＤ的低位部分

（３）地址表示法

IPv4地址表示为点分十进制格式，32位的地址分成4个6为分组，以4个字节表示，即每个字节的十进制数的范围是0—255，

中间用点号分隔，例如：192.168.10.10，而IPv6的128为地址则是以16位为一分组，每个16位分组写成4个十六进制数，中间用冒号

分隔，称为冒号分十六进制格式，128位ＩＰｖ６通常有３种形式的１冒号十六进制表示法：即每１６位二进制数位一组，地址表示方法○

２冒号十六进制写成十六进制数，并用冒号分隔每１个十六进制数。○

表示法的简化记忆。该表示法采用的是零压缩，即连续的几个０字符串可以用一对冒号来表示。为了避免地址的二义性，在每个地址表示

３十六进制前缀与十进制后缀的混合表示中只允许使用一次零压缩○

法。这种表示法对于从ＩＰｖ４过渡到ＩＰｖ６特别有用目前研究最多的技术是：

○1双协议栈技术双协议栈是指在完全过渡到IPv6之前使一

部分主机和路由器装有两个协议，一个IPv4协议和一个IPv6协议，因此这种主机技能与IPv6的系统通信又能与IPv4的系统通信，具有双协议栈的主机或路由器应当有两个ＩＰ地址：一个IPv６地址和一个IPv4地址。ＩＰ主机在与IPv６主机通信时采用的IPv６地址，而与IPv4通信时采用的是IPv4地址，但双协议栈主机需要通过域名系统来查询目的主机的地址类型

２隧道技术隧道技术是将IPv６分组在进入IPv4区域时，

○

封装成IPv4数据报，整个IPv６数据分组变成了IPv4数据分组的数据部分，当IPv4数据报离开IPv4区域时，再将其数据部分交给主机的IPv６协议栈，这就好像在IPv4区域中打通了一个IPv６隧道来传

输IPv６数据分组

然而，作为下一代互联网通信协议的IPv6却仍未得到广泛的使用。（在全球前1000家网站中，只有1.45%的网站实现了IPv6化。）为了促进IPv6的发展，国际互联网将6月8日定为“世界IPv6日”，今年的6月8日因此成为了首个世界IPv6日。在我国，工信部在十二五发展规划中指出要全面推动下一代互联网（IPv6）的部署；中国电信、中国联通、中国移动三大运营商提出了IPv6发展策略并进行了相关测试；设备商也纷纷推出了相关的产品方案。“2011年将是IPv6发展的关键年！”

中国的IPv6已经开始进入快速发展的道路，智能家居、智能校园、智能楼宇、智能医疗乃至智慧城市正在慢慢变成现实。以IPv6为技术基础的下一代互联网不但可以支持现有IPv4网络上所提供的所有业务，还能充分支持丰富多样、个性化、无处不在的各种创新业务。

1.P2P业务。现今网络上，大部分应用采用的是“客户端/服务器”的模式，只能在一个区域和一定的范围内进行，而且由于地址有限，需要采用NA T等地址转换技术，地址经常变动。IPv6有了足够多的地址，可以长期拥有一个IP地址，实现了网络上所有设备的点对点(P2P)通信，IPv6网络上的游戏真正实现了P2P世界。而且IPv6的综合业务平台可以提供对安全、隐私和计费的保障，将会极大增强在线游戏的P2P特性，为用户带来实时互动沟通的真实体验，同时通过先进的技术、安全的保障为经营者创造价值并确保经营的可靠性和稳定

性。

IPv6拥有无穷尽的海量地址，除了有助于促进P2P业务模式的发展，更利于实现对称的实时的端到端的业务。这种模式伴随Web2.0，网格等新型应用可能给互联网带来全新体验。

2.家庭业务。IPv6具备海量地址，允许海量终端接入，业务也可以实现永远在线，这就有利于开展家庭网络、网络家电、数字家庭、智能家居等业务。

互联网在全球普及之后“家庭网络”的概念开始出现，但是IPv4地址的稀缺，导致无法为所有信息家电分配惟一的IPv4地址，只能利用诸如NA T、私有地址空间等技术来绕过这一限制，但复杂的设置和管理将严重阻碍用户对于新技术的接受程度。

网络家电是IPv6下一代网络的重要应用之一。所谓网络家电，指通过个人电脑、PDA等信息设备可对连接在家庭网络中的空调、电饭煲、微波炉、冰箱、电视、音响和照明设备等家用电器进行远距离遥控。为了推行网络家电标准，众多家电厂商正在开发面向IPv6的多种网络家电产品，并进行多项网络家电的IPv6实证实验。

数字家庭是指以计算机技术和网络技术为基础，各种家电通过不同的互连方式进行通信及数据交换,实现家用电器之间的“互联互通”,使人们足不出户就可以更加方便快捷地获取信息,从而极大提高人类居住的舒适性和娱乐性。交互式网络电视(IPTV)、有线数字电视、机顶盒、电脑娱乐中心、网络电话、网络家电、信息家电以及智能家居等，都是数字家庭的体现。

3.物联网。物联网要通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯。

RFID(射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。由于IPv6的地址空间巨大，对于RFID来说非常适合，IPv6的大量地址可以实现为每一个RFID分配一个地址，这在地址资源相当匮乏的IPv4来看是难以想象的。