IPv4与IPv6头部之⽐较
2019-09-07
摘要：传统的互联⽹协议IPv4协议存在地址空间匮乏、路由效率不⾼、安全性差、对移动性⽀持不好等缺点，严重阻碍了Internet的发展，下⼀代互联⽹协议IPv6彻底解决IPv4上述难题。
关键词：IPv4；Ipv6；头部
中图分类号：TP393⽂献标识码：A⽂章编号：1009-3044(2008)06-1pppp-0c
The Comparison Between IPv4/IPv6 Header
YANG Jin1,CHEN Qing bo2
(1.College of Computer Science,China West Normal University,NanChong 637002,China;2,Ling lin Fourth Primary School,Yongzhou 425006,China)
tcp ip协议论文Abstract:The traditional Internet protocol IPv4 existence the defect of address,the inefficiency of routing algorithm, poor security and nonsupport the mobile and so on.obstruct the Internet development,the next generation Internet protocol IPv6 would solve the problem by IPv4.
Key words:IPv4;IPv6;Header
1 引⾔
在Internet的早期，它主要被⽤于⼤学、⾼科技⼯业和美国部，采⽤IPv4协议，从理论上可以提供43亿的终端互联，但由于A、B、C等地址类型的划分，以及许多其它的⽤途，实际上所能分配的地址远远⼩于该数⽬。20世纪90年代，Internet 已经超出了协议所能控制的范围，⽽⼈们对于Internet的兴趣不断膨胀，将来世界上所有电话、电视、冰箱以及其它的家⽤电器变成Internet 节点，因此IPv4已经远远不能满⾜需要，IETF在20世纪90年代启动IP新版本的设计⼯作IPv6，IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也被称作下⼀代互联⽹协议，它将有⽤不完的地址，⼤约有3×1038个地址。如果整个地球，包括陆地和⽔⾯，都覆盖上计算机的话，那么，IPv6将保证每平⽅⽶有6.5×1023个地址，⽽且还将解决许多其他的问题，如安全性、路由效率、移动性等。
2 IP协议
2.1 IPv4协议
图1 IPv4协议的头部
IPv4的头部如图⼀所⽰，版本域记录了数据报属于哪⼀个版本的协议，IPv4的版本域就是4。由于头部
的长度不是固定的，头部的IHL域指明了该头部有多长，IHL的最⼩值是5，这表明该头部没有选项，最⼤值为15，限制头部的长度最⼤为60字节，因此选项最多为40字节。服务类型⽤途是区别不同的服务种类，是语⾳数据还是⽂件传输或其它的种类。总长度包括该数据报中的所有内容，即头和数据，最⼤的长度是65535个字节。标识域的⽤途是让⽬标主机确定⼀个新到达的分段属于哪⼀个数据报。标记包括⼀个未使⽤的位和两个1位域，代表不分段和更多的分段。段偏移域指明了该分段在当前数据报中的什么位置上。⽣存时间域是⼀个⽤于限制分组⽣存期的计数器。协议域指明了该将它交给哪个传输进程，TCP是⼀种可能，但是UDP 或者其它的协议也是可能的。报头校验和⽤于校验头部是否有错误。源地址域和⽬录地址域表⽰⽹络号和主机号。选项域的设计意图是提供⼀种途径允许后续版本的协议包含⼀些原来的设计中没有出现的信息，选项是变长的，最初定义了5个选项，安全选项、严格的源路由选项、宽松的源路由选项、记录路径选项、时间戳选项。
2.2 IPv6协议
图2 IPv6协议的头部
IPv6的头部如图⼆所⽰，IPv6的版本域为6。业务类别域⾸先要区分两类业务：受拥塞控制的业务量（优先级0到7）、不受拥塞控制的业务量（优先级8到15）。流标签域是通过该域，源端和⽬标端可以建⽴⼀个具有特殊属性和需求的伪连接，例如，从某台特定主机上的⼀个进程到另⼀台主机上的⼀个进
程之间的分组流可能有严格的延迟要求，因此需要预留带宽，这时可以提前建⽴⼀个流，并分配⼀个标识符。载荷长度域为16位⽆符号整数，表⽰IPv6的载荷长度，即IPv6头后数据包其余部分的长度，以字节为单位。下⼀个头域⽤来标识数据包中的基本IP头标的下⼀个头标，在此头标中，指⽰选项的IP头标和上层协议。跳限域决定⼀个分级能够传送多远，为8位⽆符号整数，数组包每向前经过⼀个转发结点，跳限减1，当跳限域减⾄0时，该数据包被丢失，设计跳限域有两个⽬的：⼀是防⽌寻路发⽣闭环，⼆是利⽤它在⽹络检索到距离最近的服务器。接下来是16字节的源地址和⽬标地址。
3 IPv6主头部与IPv4主头部的⽐较
通过前⾯IPv4与IPv6头部的分析，可以看出两者的区别。
3.1 简化的报头和灵活的扩展
为了减少处理器的开销和节省带宽，IPv6对头部做了简化，IPv6由⼀个基本报头和多个扩展报头构成，基本报头具有固定的长度（40字节），放置所有路由器需要处理的信息。IPv4头部有14个域，⽽IPv6只有8个域。IPv4的长度是由IHL域指定的，⽽IPv6是固定的40字节，固定长度的头部使路由器处理IPv6更为轻松。
3.2 ⽹络地址空间的极⼤扩展
IPv6的地址长度有16字节，⽽IPv4的地址长度只有4字节，IPv6的地址长度扩⼤了4倍，IPv6将保证地球上每平⽅⽶有
6.5×1023个地址，解决IPv6地址空间匮乏的问题。
3.3 省去了校验和域
IPv6的校验和域被去掉了，因为计算校验和会极⼤地降低性能，现在往往使⽤可靠的⽹络，⽽且数据链路层和传输层通常有它们⾃⼰的校验和，去掉校验和域之后得到了⼀个更灵活、快速的⽹络层协议。
3.4 即插即⽤的联⽹⽅式
IPv6把⾃动将IP地址分配给⽤户的功能作为标准功能，只要把机器⼀边接上⽹络便可⾃动设定地址。它有两个优点，⼀是⽤户不⽤发精⼒进⾏地址设定，⼆是可以⼤⼤减轻⽹络管理员的负担。
3.5 ⽹络层的认证与加密
安全问题始终与Internet相关的重要话题，IPv4在设计之初没有考虑安全问题，直到1995年才研究出保护IP通信安全的IPSec 协议，作为IPv4可选扩展协议，但对于所有IPv6⽹络结点，IPSec是强制执⾏的，IPv6提供了两种安全机制：认证和加密。
3.6 服务质量
基于IPv4的Internet的服务质量（QoS）是⽆保证的，IPv6定义了⼀个8位业务类别域和⼀个新的20位流标签，在业务类别域上加上标记，可根据开销、带宽、延时或其它特性对数据包进⾏特殊处理。
3.7 对移动通信的⽀持
未来通信与互联⽹的结合将是⽹络发展的⼤趋势之⼀，移动IPv6汲取了移动IPv4的许多经验，并且利⽤了许多新的特征，移动IPv6同时采⽤了隧道技术和信源路由技术来向连结到外地链路上的移动结点传送数据报⽂，⽽在移动IPv4只采⽤了隧道技术。
4 结束语
IPv6将解决IP技术的瓶颈问题，推动信息产业的发展和⾮计算机互联⽹终端的普及，但IPv6的许多选择都是⾮常
有争议的，更好地研究IPv6将使我国在新⼀代⽹络资源竞争中处于有利地位。
参考⽂献：
[1]Andrew S.Tanenbam Computer Networks,Fourth Edition[M],2003.
[2]王凤仙.计算机⽹络[M].北京：中国铁道出版社,2005.
[3][加]德斯穆尔斯，著.王玲芳，等，译. Cisco IPv6⽹络实现技术[M].⼈民邮电出版社,2004.
收稿⽇期：2008-01-08
作者简介：杨⾦（1979-），男，湖南永州⼈，西华师范⼤学硕⼠研究⽣，研究⽅向：计算机⽹络；陈清波（1979-），⼥，湖南永州⼈，湖南省永州市零陵区四⼩教师，研究⽅向：计算机与课程整合，计算机⽹络，计算机教学。
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