互聯網一大進步 IPv6與IPv4協議的比較

　　互聯網已經成為現代社會信息基礎設施的重要組成部分，在國民經濟發展和社會進步中起著舉足輕重的作用，同時也成為當今高科技發展的重要支橕環境，互聯網的巨大成功有目共睹。

　　現在被全球廣泛使用的互聯網協議IPv4是『互聯網協議第四版』，已經有30年的歷史。從技術上看，盡管IPv4在過去的應用具有輝煌的業績，但是現在看來已經露出很多弊端。

　　全球范圍內WLAN、2.5G、3G無線移動數據網絡的發展加快了以互聯網為核心的通信模式的形成，由於移動通信用戶的增長要比固定網用戶快得多，特別是各種具有聯網功能的移動終端的迅猛發展，考慮到隨時隨地的、任何形式、直接的個人多媒體通信的需要，現有的IPv4已經遠遠不能滿足網絡市場對地址空間、端到端的IP連接、服務質量、網絡安全和移動性能的要求。因此人們寄希望於新一代的IP協議來解決以上問題。

　　IPv6協議正是基於這一思想提出的，它是『互聯網協議第六版』的縮寫。在設計IPv6時不僅僅擴充了IPv4的地址空間，而且對原IPv4協議各方面都進行了重新考慮，做了大量改進。除了提出龐大的地址數量外，IPv6與IPv4相比，還有很多的工作正在進行以期得到更高的安全性、更好的可管理性，對QoS和多播技術的支持也更為良好。下面的章節將從幾個主要的方面探討一下IPv6與IPv4的區別。

2、IPv4與IPv6協議的比較

2.1　報頭格式

　　IPv4報頭如表1所示，包含20bit+選項，13個字段，包括3個指針。

表1　IPv4報頭

　　IPv6報頭由基本報頭+擴展報頭鏈組成，其中基本報頭如表2所示，包含40bit，8個字段。

　　IPv4和IPv6報頭格式主要區別如下。

　　IPv6報頭采用基本報頭+擴展報頭鏈組成的形式，這種設計可以更方便地增添選項以達到改善網絡性能、增強安全性或添加新功能的目的。

2.1.1　固定的IPv6基本報頭

　　IPv6基本報頭被固定為40bit，使路由器可以加快對數據包的處理速度，提高了轉發效率，從而提高網絡的整體吞吐量，使信息傳輸更加快速。

2.1.2　簡化的IPv6基本報頭

　　IPv6基本報頭中去掉了IPv4報頭中陰影部分的字段，其中段偏移和選項和填充字段被放到IPv6擴展報頭中進行處理。

　　去掉報頭校驗(Header Checksum，中間路由器不再進行數據包校驗，去掉此字段的原因有三：一是因為大部分二層鏈路層已經對數據包進行了校驗和糾錯控制，鏈路層的可靠保證使得三層網絡層不必再進行報頭校驗；二是端到端的四層傳輸層協議也有校驗功能以發現錯包；三是報頭校驗需隨著TTL值的變化在每一跳重新進行計算，增加包傳送的時延。

　　IPv6基本報頭中去掉與IP分片相關的域，使得路由器無需再對數據包進行分片，而分片工作由源終端設備根據最大傳輸單元MTU路徑發現來進行。這樣IPv6的數據包可以遠遠超過64kbit/s，應用程序可以利用MTU，獲得更快、更可靠的數據傳輸。

2.1.3　IPv6報頭新增流標記宇段

　　IPv6協議不僅保存了IPv4報頭中的業務類別字段，而且新增了流標記字段，使得業務可以根據不同的數據流進行更細的分類，實現優先級控制和QoS保障，極大地改善了IPv6的服務質量。

2.1.4　IPv6報頭采用128bit地址長度

　　這是IPv4與IPv6最主要的區別。IPv4采用32bit長度，理論上可以提供大約43億個IP地址，這麼多的IP地址似乎可以滿足網絡連接的需要，但事實上網絡中任意交換機和交換機任意端口均需一個獨立地址，為此網絡缺乏足夠地址滿足各種潛在的用戶。

　　IPv6采用128bit長度，相對IPv4，增加了296倍的地址空間。按保守方法估算IPv6實際可分配的地址，整個地球的每平方米面積上仍可分配1000多個地址。這樣幾乎可以不受限制地提供IP地址，從而確保了端到端連接的可能性。表3給出IPv4和IPv6的可用地址空間。