一引言随着IP业务的迅速增长，IP网络上应用的不断增加，原有的IP网越来越显得力不从心。

IP网络正在向下一代网络演进。

其网络协议也应产生重大变化。

目前使用的IP协议是IPv4。

IPv4是70年代制定的协议，随着全球IP网络规模的不断扩大和用户数的迅速增长，IPv4协议已经不能适应发展的需要。

90年代初，有关专家就预见到IP协议换代的必然性，提出在下一代网络中用IPv6协议取代IPv4。

IPv6是1992年提出的，主要起因是由于Web的出现导致了IP 网的爆炸性发展，IP网用户迅速增加，IP地址空前紧张，由于IPv4只用32位二进制数来表示地址，地址空间很小，IP网将会因地址耗尽而无法继续发展，因而IPv6首先要解决的问题是扩大地址空间，IPv6有许多优良的特性，尤其在IP 地址量，安全性，服务质量，移动性等方面优势明显。

采用IPv6的网络将比现有的网络更具扩展性、更安全，更容易为用户提供质量服务。

现在的IPv6协议是在1995年由Cisco公司的Steve Deering和Nokia公司Robert Hinden完成起草并定稿的，即RFC2460。

在1998年IETF对RFC2460进行了较大的改进，形成了现有的RFC2460，1998版。

IPv6的其他标准也陆续由IETF的相关工作组制定出来，现已有100多项有关IPv6的RFC制定出来二IPV6协议分析IPv6协议是IP协议的第6版本，于1992年开始开发，1998年12月发布标准RFC2460。

IPv6继承了IPv4的优点，并总结了IPv4近30年运行经验，目的是解决IPv4地址空间不足、地址结构规划不合理的问题，同时对IPv4协议运行中存在的不足进行了改进和功能扩充，IPv6协议相对IPv4协议具有如下技术特点：●采用128位的IP地址，极大地扩展了地址空间，解决了IPv4协议地址资源不足的问题。

IPv6能够提供几乎任意多的地址，因此目前在IPv4网络上普遍采用的NAT技术将逐渐过时，使得网络通信的端到端安全性也可以得到保证。

●支持良好的自动配置功能，包括IPv6地址的自动配置和主机默认路由的自动配置等，同时还可以自动实现其他网络参数例如跳限和MTU的自动配置。

IPv6的自动配置功能极大地简化了网络管理的工作量，同时也使网络的访问变得简单。

●IPv6能够提供良好的移动性支持。

对移动性的支持是在IPv6协议制订之初就考虑到的，因此IPv6的移动性支持能够得到基本协议的较好配合，在IPv6当中不再需要异地代理路由器，同时也很好地解决了移动IPv4协议当中存在的三角路由问题，同时移动节点的通信也有较好的安全性保障。

●在IPv6当中，对安全性的支持是必须的，利用IPsec协议，IPv6能够提供比IPv4更高得多的安全性。

●IPv6采用了类似CIDR的地址划分方式，对地址空间的分配比较合理，便于实现路由聚合，有效限制路由表规模。

●IPv6采用固定的40字节报头，同时取消了报头校验和字段，便于路由器进行硬件转发处理，效率更高。

●IPv6完全依靠报文的发送方对报文进行必要的分片，在接收端进行重组，取消了路由器对报文的分片功能，提高了IPv6路由器的转发效率。

●IPv6的组播功能得到了扩展，使用了更多的组播地址，同时对组播域进行了划分，取消了IPv4当中的广播，可以更加有效地利用网络带宽，避免广播风暴。

●IPv6在解决IP网络的QoS问题方面进行了革新，对各种信息根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级。

三IPv6与IPv4比较1、IPv6基本报头与IPv4报头的对比如图1所示，将IPv6的基本报头和IPv4的报头作一比较，括号里的数表示比特数。

版本(4)xx(4)标示符(16)生存时间(8)传输协议(8)信源地址(32)信宿地址(32)选项(8)IPv4报头格式版本(4)传输流类型(8)有效载荷长度(16)数据流标签(20)下一个报头(8)跳数限制(8)填充(变长)服务类型(8)标志(3)数据包总长度(16)分段偏移量(13)报头校验和(16)信源地址(128)信宿地址(128)IPv6报头格式图1IPv6基本报头与IPv4报头的比较通过对两者的分析，可以得出如下结论：（1）IPv4中所有报头是以32bit为单元，基本长度是4bit；而在IPv6基本报头中，报头是以64bit为单元，报头的总长度固定为40字节（320bit）。

（2）IPv6基本报头去掉了IPv4中的所有可选项，还减少、改变了许多IPv4中的字段，如取消了IPv4报头中的6个字段：头标长度（4）、服务类型（8）、标识符（16）、标志（3）、分段偏移量（13）及报头校验和（16）。

（3）在IPv6基本报头中有三个报头字段重新命名，并赋予了新的含义：服务类型（8）、生存时间（8）、传输协议（8）被分别改为数据流类型（8）、跳数限制（8）和下一个报头（8）。

（4）IPv6基本报头增加了新的字段：数据流标签（20）。

这样，尽管IPv6地址长度是IPv4的4倍，但IPv6的基本报头只是IPv4报头长度的2倍，并且取消了对报头中可选项长度的严格限制，通过引入扩展报头的概念，从而大大地增加了IPv6报头的灵活性，也使得网络中的中间路由器在处理IPv6协议头时有更高的效率。

2、IPv6和IPv4的主要区别通过前面对IPv6与IPv6的报头分析，我们也可以初步看出IPv6与IPv4的区别。

下面将更有针对性地比较二者的不同之处，即IPv6相对于IPv4来说较为显著的变化。

2.1网络地址空间的极大扩展从IPv4到IPv6，IP地址规模一下子从32bit增加到128bit，这是一个巨大的地址空间。

目前，为了缓解IPv4地址空间的消耗而采用了NAT技术和CIDR技术，但仍然不能阻止IPv4地址耗尽趋势。

采用IPv6后，不仅每个人可以拥有一个IP地址，而且这个IPv6地址很可能就像现在的身份证一样为用户终身使用，作为个人的标识之一。

就连未来的手机、电视、空调、微波炉等每一台信息家电设备都能分到一个IP地址，而一个人拥有成百上千台个人计算终端也是很正常的一件事。

这些美好的设想都来源于IPv6较之于IPv4有远为巨大的地址空间。

2.2网络地址表示法不同在IPv4中，有二进制和点分十进制两种格式表示方法，而实际上一般日常中运用的则是点分十进制。

因为IPv6超长的128bit地址，不论是采用二进制，还是点分十进制，都无法有效简洁地表达，于是就引进了冒号十六进制来表示IPv6地址。

2.3网络地址的分类方式不同对于IPv4来说，IP地址分为A、B、C、D、E五类，其中有单播地址、多播地址和广播地址。

而在IPv6中取消了IPv4中的广播地址，广播从一开始就为IPv4网络带来了问题，它可能对网络性能产生灾难性的影响。

同一网络链路上的大量广播意味着，该链路上的所有节点都必须处理这些广播，而实际上，绝大部分节点最终都将忽略这些广播，因为该信息与它无关。

同时IPv6还增加了任意播地址，这对于路由的优化有着重要的作用。

2.4改进的IP多播IPv6对多播进行了改进，具体表现在以下三个方面：（1）强调了多播的必要性。

（2）多播地址的改进。

从IPv6的多播地址格式定义，可见其相对于IPv4所具有的优越性：具有更大的多播地址空间，范围字段的应用，定义了新类型的多播地址——请求节点地址（Solicited-Node Address）。

（3）将IP多播分为域内多播和域间多播，改善了其可管理性。

2.5报头格式的不同IPv6基本报头格式比IPv4报头简单得多。

在IPv4中有10个固定长度的域，2个地址空间和若干个选项，IPv6中只有6个域和2个地址空间。

报头的简化使IP的某些工作方式发生了变化：因为所有报头长度统一，所以不再需要报头长度字段；IPv6中的分段只能由源节点进行，中间路由器不再进行任何分段，减轻了中间路由器的工作负荷；去掉IP头校验和并不影响可靠性，主要是因为头校验和将由更高层协议（TCP/UDP）负责。

虽然IPv6基本报头是IPv4报头的2倍，但因其长度固定，故不需要消耗过多的内存容量；又因其要处理的域由IPv4的14个减少到8个，从而大大减少了路由器上的软件处理内容。

根据Cisco Systems资料，IPv6路由器软件内核（Kernel）实际上比IPv4还小。

在Cisco2500系列中配置的IPv4内核为2.17MB；存放路由表的工作区（Work Area）升到3.2MB；配置IPv6的内核时，其内核仅为1.69MB，工作区也不过2.7MB。

2.6良好的扩展性因为IPv6报头之后添加了扩展报头，IPv6可以很方便地实现功能扩展，IPv4报头的选项字段最多可以支持40字节的选项，而IPv6扩展报头的长度只受到IPv6数据包长度的制约，无疑这将极大地增强IP包传送的灵活性。

2.7内嵌的安全性一个IPv6的端到端的传送在理论上至少是安全的，传送过程中对端的验证，以及数据的加密保护使得敏感数据可以在IPv6网络上安全地传递。

而且全球惟一的地址可以清楚地标识每个节点，避免了NAT对端到端安全性的破坏。

2.8服务质量的保证在IPv6中，IPv6基本报头中定义的8bit数据流类型和20bit数据流标识来确保所必需的带宽，以保证可靠的实时报文传输。

由于数据流身份信息包含在IPv6基本报头中，因此即使是经过IPSec加密的数据报文也可以获得QoS支持。

2.9即插即用（Plug & Play）功能即插即用，是指无需任何人工干预，就可以将一个节点插入IPv6网络并在网络中启动。

在IPv6中，发展了许多新技术，如邻居发现（Neighbor Discovery）、节点自动配置（Auto-Config-uration）、路由器宣告（Router Advertisement）、路由器请求（Router Solicitation）、组成员资格查询（Group Membership Inquire）、最大传输单元发现（MTU Discovery）等等，并通过这些新技术实现了IPv6网络的自动发现及其自动配置等诸多功能，从而简化了网络的配置、维护和管理。

2.10移动性的改进网络的移动性是必须考虑的一个大方向，很多人认为未来的互联网在实质上应该称为移动互联网。

在移动性的实现上，IPv6所设计的许多新技术与IPv4相比更加成功地进行了移动方面的计算、保障和提高。

当然，移动IPv6（Mobile IPv6，MIPv6）也并不是一个全新的移动网络协议，而是从IPv4中学习、继承了许多思路、概念。

MIPv6同时结合采用了隧道技术和信源路由技术来向连接在外地链路上的移动节点传送数据报文，而在MIPv4中只采用了隧道技术。