IPv4和IPv6的优缺点浅析

吴有才,罗元胜

（中国地质大学（武汉）自动化学院，湖北武汉,430074）

IPv4和IPv6的优缺点浅析

吴有才,罗元胜

（中国地质大学（武汉）自动化学院，湖北武汉,430074）

本文对 IPv4 的现状和 IPv6 的优点进行了概述，从 IPv4 的缺点出发，阐述了现在广泛使用的 IP 地址的不足以及临时的解决方法，分析了 IPv6 的优点，论述了从 IPv4 过渡到 IPv6 的综合组网技术和策略。

IPv4；IPv6；NAT；双栈；隧道

随着Internet技术突飞猛进的发展，IP网络规模越来越大，接入的主机数量成指数增加，并且，越来越多的其他设备（如手机，Ipad，家电等）也会连接到互联网，这就需要大量IP地址及高质量服务，IPv4 已经不能满足需求，IETF （互连网工程任务组）在IPv4基础上定义了下一代Internet协议，彻底解决了地址资源枯竭的问题。

1 关于IPv4的现状

IPv4地址在全球互联网发展中起到了关键的作用，但已经不能满足现有网络快速发展的需要，出现了许多的弊端。Internet 起源于1968年开始研究的ARPANET，当时的研究者们为了给ARPANET建立一个标准的网络通信协议而开发了IP协议。IP协议开发者将32位IP地址分成了三类: A类，用于大型企业；B类，用于中型企业；C类，用于小型企业。A类、B类、C类地址可以标识的网络个数分别是128、16384、2097152，每个网络可容纳的主机个数分别是16777216、65536、256。虽然对IP地址进行分类大大增加了网络个数，但新的问题又出现了。由于一个C类网络仅能容纳256个主机，而个人计算机的普及使得许多企业网络中的主机个数都超出了256，因此，尽管这些企业的上网主机可能远远没有达到B 类地址的最大主机容量65536，但不得不为它们分配B类地址。这种情况的大量存在，一方面造成了IP地址资源的极大浪费，另一方面导致B类地址面临着即将被分配殆尽的危险。

2 IPV6的优点

与IPV4相比，IPV6具有以下优点：

（1）IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32位，最大地址个数为232；而IPv6中IP地址的长度为128位，即最大地址个数为2128。与32位地址空间相比，其地址空间增加了2128-232个。

（2）IPv6使用更小的路由表。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）IPv6增加了增强的组播（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）IPv6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，使得网络的管理更加方便和快捷。

（5）IPv6具有更高的安全性。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，在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。

（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。

3 IPV4到IPV6的过渡

在目前IPv6和IPv4共存的情况下，实现IPv4和IPv6互联互通的综合组网技术和策略有：

3.1 双栈策略

双栈策略是指在网元中同时具有IPv4和IPv6两个协议栈，它既可以接收、处理、收发IPv4的分组，也可以接收、处理、收发IPv6的分组。对于主机（终端）来讲，“双栈”是指其可以根据需要来对业务产生的数据进行IPv4封装或者IPv6封装。对于路由器来讲，“双栈”是指在一个路由器设备中维护IPv6和IPv4两套路由协议栈，使得路由器既能与IPv4主机也能与IPv6主机通信，分别支持独立的IPv6和IPv4路由协议，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由协议进行计算，维护不同的路由表。IPv6数据报按照IPv6路由协议得到的路由表转发，IPv4数据报按照IPv4路由协议得到的路由表转发。

3.2 隧道策略

隧道策略是IPv4/v6综合组网技术中经常使用到的一种机制。所谓“隧道”，简单地讲就是利用一种协议来传输另一种协议的数据技术。隧道包括隧道入口和隧道出口（隧道终点），这些隧道端点通常都是双栈节点。在隧道入口以一种协议的形式来对另外一种协议数据进行封装，并发送。在隧道出口对接收到的协议数据解封装，并做相应的处理。在隧道的入口通常要维护一些与隧道相关的信息，如记录隧道MTU等参数。在隧道的出口通常出于安全性的考虑要对封装的数据进行过滤，以防 止来自外部的恶意攻击。

4 结束语

IPv6是一个建立可靠的、可管理的、安全和高效的 IP网络的长期解决方案，但IPv6实施起来并不是这么容易的，它需要我们耐心的等待，了解和研究IPv6的重要特性以及它针对目前IP网络存在的问题而提供的解决方案，规划网络应用的未来发展方向，都是十分有益的。

[1] 许锦波，严望佳.Internet /Intranet网络安全结构设计，清华大学出版社。

[2] 李振强，赵晓宇，马严.IPv6技术揭密[M].北京:人民邮电出版社，2006。

[3] 蒋亮，郭健.下一代网络移动IPv6技术[M].北京:机械工业出版社，2006。

The advantages and disadvantages of IPv6 and IPv4

Wu Youcai,Luo Yuansheng
（School of Automation, China University of Geosciences,Wuhan Hubei,430074）

In this paper,the status of IPv4 and the advantages of IPv6 are summarized,from the shortcomings of IPv4,this paper describes the use of IP address and temporary solutions,the advantages of IPv4, discussed the transition from IPv6 to IPv6 integrated networking technology and strategy.

IPv4;IPv6;NAT;dual stack;tunnel

图1 配电网通讯平台体系结构