新一代因特网协议.doc

1.新一代因特网协议1.实现网络互联必须解决哪些问题，如何解决。 在物理上如何把两种网络连接起来。一种网络如何与另一种网络实现互访与通信，如何解决它们之间协议方面的差别，如何处理速率与带宽的差别，解决这些问题，协调，转换机制的部件就是MODEM、中继器，网桥，路由器和网关等。用硬件的方法解决网络之间的差异：l.中继器：传输介质超过了网段长度后，可用中继器延伸网络的距离，对弱信号予以再生放大，IEEE802标准规定最多允许四个中继器接五个网段。中继器工作在物理层，不提供网段隔离功能。2特殊的中继器：集线器与交换器(多端口中继器)：(1)集线器：是一种以星型拓并结构将通信线路集中在一起的设备，相当于总线， 工作在物理层，是局域网中应用最广的连接设备，按配置形式分为独立型hub，模块化hub和堆叠式hub三种。智能型hub改进了一般hub的缺点，增加了桥接能力，可滤掉不属于自己网段的帧，增大网段的频宽，且具有网管能力和自动检测端口所连接的PC网卡速度的能力。市场上常见有10M，100M等速率的hub。(2)交换器(switch)：交换式以太网数据包的目的地址将以太包从原端口送至目的端，向不同 的目的端口发送以太包时，就可以同时传送这些以太包，达到提高网络实际吞吐量的效果。交换器可以同时建立多个传输路径，所以在应用联结多台服务器的网段上可以收到明显的效果。主要用于联hub，server或分散式主干网。按采用技术对交换器进行分类：直通交换(cutthrough)：一旦收到信息包中的目标地址，在收到全帧之前便开始转发。适用于同速率端口和碰撞误码率低的环境。存储转发：(storeandforward)：确认收到的帧，过滤处理坏帧。适用于不同速率端口和碰撞，误码串高的环境。3、网桥：(1)过滤和转发。(2)学习功能。(3)连接不同的传输介质，无路径选择能力。4、路由器：在多个网络和介质之间实现网络互联的一种设备，是一种比网桥更复杂的网络互联设备。主要功能：(1)分组转发，提供最佳路径，将不同硬件技术的网络互联起来。必要时进行分组格式和分组长度的转换。(2)提供隔离，划分子网，路由器的每一端口都是一个单独的子网。(3)提供经济合理的WAN接入。(4)支持备用网络路径，支持网状网络拓扑，交换机，网桥要求，无环路拓扑。互联各种局域网和广域网。适用于大型交换网络。 可以认为使用Route后，形形色色的通信子网融为一体，形成了一个更大范围的网络，从宏观的角度出发,可以认为通信子网实际上是由路由器组成的网络，路由器之间的通信则通过各种通信子网的通信能力予以实现5、网关：用来互联完全不同的网络。主要功能：把一种协议变成另一种协议，把一种数据格式变成另一种数据格式，把一种速率变成另一种速率，以求两者的统一。提供中转中间接口。在Internet中，网关是一台计算机设备，它能根据用户通信用的计算机的IP地址，界定是否将用户发出的信息送出本地网络，同时，它还将外界发送给本地网络计算机的信息接收. 2.IPv6的产生原因， IPv6 做了哪些方面的改进。IPv6是为了解决IPv4所存在的一些问题和不足而提出的，同时它还在许多方面提出了改进，例如路由方面、自动配置方面。经过一个较长的IPv4和IPv6共存的时期，IPv6最终会完全取代IPv4在互连网上占据统治地位。对比IPv4，IPv6有如下的特点，这些特点也可以称作是IPv6的优点：简化的报头和灵活的扩展 ；层次化的地址结构 ；即插即用的连网方式 ；网络层的认证与加密 ；服务质量的满足 ；对移动通讯更好的支持。扩展的寻址能力 IPv6将IP地址长度从32位扩展到128位，支持更多级别的地址层次、更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置。通过在组播地址中增加一个“范围”域提高了多点传送路由的可扩展性。还定义了一种新的地址类型，称为“任意播地址”，用于发送包给一组节点中的任意一个；简化的报头格式一些IPv4报头字段被删除或变为了可选项，以减少包处理中例行处理的消耗并限制IPv6报头消耗的带宽；对扩展报头和选项支持的改进 IP报头选项编码方式的改变可以提高转发效率，使得对选项长度的限制更宽松，且提供了将来引入新的选项的更大的灵活性；标识流的能力 增加了一种新的能力，使得标识属于发送方要求特别处理（如非默认的服务质量获“实时”服务）的特定通信“流”的包成为可能；认证和加密能力 IPv6中指定了支持认证、数据完整性和（可选的）数据机密性的扩展功能。3.为什么IPv6在过去相当长的一段时间内没有替代IPv4？(1)现有的IPv4网络运行十分稳定，设备制造商（包括芯片设计与生产商）、网络运营商、网络连接提供商等正从IPv4上获得稳定的收益，在目前他们还不想转到IPv6上，因为那意味着淘汰现有设施，构建新的通信网络，新的IPv6网络的成本需要相当长的时间才能收回；(2)网络管理员惧怕任何需要对大量基础设施进行升级的操作。浏览器、IP电话、网络游戏、Web商业应用等每一个使用IPv6网络的应用都必须进行修改；(3)人们在IPv4基础设施及应用开发上的投资十分巨大，由于IPv6与IPv4的不同，现有网络仅靠简单的软件升级是无法很好的支持通信服务性能的，要想提升IPv6网络性能，必须在芯片一级上按IPv6的特性进行设计才行，这是一项相当大的开销，因此人们在还能容忍现有IPv4网络的情况下，不会轻易进行IPv6改造；(4)当前人们开发网络应用时都还基于IPv4网络，因此IPv6协议应用提供给用户的还十分少。只要现有的IPv4网络还能够十分经济的解决人们各个方面的应用需求，IPv6就无法得到长足的发展和大面积推广。数据业务是驱动IPv6技术实现的一个最重要的动力源。如果没有足够的需求必须要采用独立的合法IP地址，那么运营商也就不会热衷于升级设备或扩建基础设施；(5)操作系统对IPv6的支持还不充分。目前作为终端用户最常用的操作系统之一的Windows不能提供对IPv6的完全支持，使得设备开发商无法及时推出支持IPv6的应用设备，特别是IPv6终端设备。这使得用户也无法很好的熟悉并使用IPv6网络；(6)缺乏IPv6的网管和安全产品。在IPv6中，原则上所有的终端都拥有全局IP地址。因此，存在着能够从Internet访问内部网中所有终端的危险性，安全成为IPv6连接的最大问题。目前，适配IPv6的防火墙产品的开发还很落后，可以说导入IPv6的时间受到IPv6防火墙产品性能的限制；4.如何实现IPv4到IPv6过渡。目前解决过渡问题基本技术主要有三种：双协议栈（RFC 2893 obsolete RFC1933）、隧道技术(RFC 2893)、NAT-PT(RFC 2766)。(1) 双协议栈 ( Dual Stack) 采用该技术的节点上同时运行IPv4和IPv6两套协议栈。这是使IPv6节点保持与纯IPv4节点兼容最直接的方式，针对的对象是通信端节点（包括主机、路由器）。这种方式对IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是对于IP地址耗尽的问题却没有任何帮助。由于需要双路由基础设施，这种方式反而增加了网络的复杂度。(2) 隧道技术 ( Tunnel) 隧道技术提供了一种以现有IPv4路由体系来传递IPv6数据的方法：将IPv6的分组作为无结构意义的数据，封装在IPv4数据报中，被IPv4网络传输。根据建立方式的不同，隧道可以分成两类：(手工)配置的隧道和自动配置的隧道。隧道技术巧妙地利用了现有的IPv4网络，它的意义在于提供了一种使IPv6的节点之间能够在过渡期间通信的方法，但它并不能解决IPv6节点与IPv4节点之间相互通信的问题。(3) NAT-PT 转换网关除了要进行IPv4地址和IPv6地址转换，还要包括协议并翻译。转换网关作为通信的中间设备，可在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头的地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够透明通信。 5.IPv6有哪些应用。（一）当前IPv6试验网上的典型应用有那些？ 目前，国际上进行的IPv6实验主要集中在以下几个关键技术上：(1) IPv6基本功能的实现：地址和路由机制、ICMPv6、主机自动配置、各种平台的IPv6代码和应用程序接口（API）已经实现，Cisco和Bay已经制造出支持IPv6的路由器，主要应用向支持IPv6的升级也正在进行； (2) 从IPv4向IPv6过渡的技术：IPv6和IPv4必然有一段较长的共存时间，在此期间，IPv4和IPv6的互通主要采用以下技术：双协议栈，隧道（Tunnel）及隧道代理（Tunnel Broker），NAT-PT，无状态IPv4-IPv6翻译（Stateless IPv4-IPv6 Translator，SIIT），其中隧道技术和双协议栈技术已经得到广泛的使用； (3) IPv6的安全性：不少研究开发项目是将IPv6同IPSec（IP Security）结合起来的，典型的，如KAME和NRL开发的IPv6协议栈，都包含IPSec的代码； (4) IPv6对服务质量（Quality of Service，QoS）的支持：包括对“综合服务”（InteServ）特别是“区分服务”（DiffServ）的支持； (5) IPv6支持移动性的能力：这一方面的研究同IPv4移动性的研究并列进行。然而，初步的研究和实践倾向于选择IPv6作为支撑移动计算的平台；移动性的实现同安全、服务质量等方面的技术密切相关。 （二） 未来的IPv6网络上可能会出现什么应用？ IPv6通过自动识别机能、无限多的地址、网络安全设置，能对每个终端（包括无线终端）、每个家电、每个生产流程、每个感应器，都进行IP全球化管理。可以说，在以IPv6为核心技术的下一代网络上，可以实现现有IPv4网络所提供的全部通信业务。更重要的是，IPv6所提供的巨大的地址空间以及所具有的诸多优势和功能，使其提供语音、数据、视频融合的高品质、多样化通信服务的下一代网络的实现成为可能。那时，从移动终端、汽车到自动售货机、报警系统、照相机乃至钥匙环和其他各种各样的产品都可以实时在线，一个个信息孤岛最终将连成强大的网络，人们也将在以下三方面获得全新的通信服务体验：（1）端到端实时通信 端到端实时通信是通信业务的基本特征，同时也是下一代网络的本质特征和发展方向。将来，所有的电信服务和信息服务都会使用下一代网络。下一代网络将逐渐取代电路交换网络和构成现有互联网的IP网，除了提供原来在这些网上提供的服务之外，运营商还将利用下一代网络的多业务能力，提供新的服务，创造新的收入增长点。这类通信服务主要包括应用服务提供与综合话音和数据业务，其中应用服务提供主要有应用软件的递送和支持、电子商务服务两种；综合话音和数据业务是指下一代网络具有把话音和数据综合在一起的能力，包括web使能的呼叫中心、统一消息和多媒体会议。（2）移动互联 IPv6与移动通信的结合将为目前的互联网开拓一个全新的领域移动互联网，无线将成为IPv6的第一个“杀手级”应用。移动互联网上有许多新型而精彩的服务，IPv6将是实现这些服务的关键。通过移动互联网，人们能够随时随地以在线方式选购商品或服务并为之付款；也可以使用移动设备查询飞机的航班、风景点的简要情况，查找地图以及要参观的地方；人们还能够找到距离最近的餐馆；如果是平时驾车外出，安装在汽车里的无线设施将提供实时定位技术，同时也起到导航和安全保护的作用。此外，在不远的未来，家电厂商们将开发出新一代的信息家电，除了计算机之外，还可给电视机、冰箱、微波炉、空调、洗衣机等家用电器分配IP地址，以利于它们与Internet的连接。当信息家电与Internet连接后，人们不在家也可以操作家中的空调、冰箱等。（3）宽带网络 实行IPv6协议