IPv6协议详解与过渡技术

"IPv6上课讲义，合工大计算机网络课程IPv6部分的内容，涵盖了IPv4协议的不足以及IPv6的新特性和地址表示方法。" 在互联网的发展过程中，IPv4协议逐渐暴露出一系列问题，导致了IPv6的诞生。IPv4的主要不足包括： 1. **IP地址枯竭**：由于IPv4地址长度仅为32位，随着互联网用户的快速增长，可用的IP地址变得稀缺。尤其是由于早期的地址分配策略，很多国家和地区面临严重的IP地址短缺。 2. **缺乏服务质量保证**：IPv4协议中的Type of Service (TOS)字段并未得到广泛支持，因此无法为实时应用提供必要的服务质量保障。 3. **安全性不足**：IPv4协议设计时未充分考虑安全因素，数据容易被窃取，且难以验证分组的合法性。 4. **路由效率低下**：随着网络规模扩大，IPv4路由表的维护变得困难，路由效率降低。 5. **分组头部复杂**：IPv4分组头部包含可变长度的选项和未充分利用的字段，增加了路由器处理的复杂性。 IPv6协议针对这些问题引入了一系列新特性： 1. **128位地址空间**：这极大地扩展了地址数量，足以分配给全球各类设备，甚至包括物联网中的微小设备。 2. **简化协议报头**：IPv6使用固定长度的报头，只有8个字段，提高了路由器处理的效率。 3. **完善的QoS**：通过“流标签”字段，IPv6能够识别并满足不同业务流的服务质量需求。 4. **增强安全性**：IPv6内置IPSec支持，包括认证报头AH和封装安全有效载荷报头ESP，提供了数据认证和加密功能。 5. **高效的路由**：IPv6地址的层次结构有助于控制路由表的增长，提高路由查找和分组转发速度。 在IPv6地址表示方面，标准格式是将128位地址分为8个16位的部分，每个部分以16进制表示，并用冒号分隔。这种表示方式使得IPv6地址更易于读写。例如，一个简化的IPv6地址可能看起来像`2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334`，其中每个冒号分隔的部分代表16位的值。 IPv6的设计旨在解决IPv4的局限性，提供更大的地址空间、更好的服务质量、增强的安全性以及更高效的路由机制，以适应未来互联网发展的需求。对于学习计算机网络的学生来说，理解这些概念和技术是至关重要的。