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吳德本（北京郵電大學 100876）
目前，IP網(wǎng)絡正在向各個領域延伸，成為多業(yè)務的支撐平臺，因此有必要了解關于IP層以及下一代IP的特點。
1 IP層的特點
TCP/IP協(xié)議已成為全世界主導的網(wǎng)絡互連協(xié)議，其中IP協(xié)議的主要功能包括無連接數(shù)據(jù)報傳送、數(shù)據(jù)報尋徑和差錯控制3部分，因此IP層具有以下幾個特點。
（1）IP協(xié)議可實現(xiàn)相鄰節(jié)點間點到點的通信。
�。�2）IP層可提供無連接數(shù)據(jù)報傳輸機制。所有連接型技術（例如電路交換）都需要使用存儲在網(wǎng)絡節(jié)點中的狀態(tài)信息，因此，這些節(jié)點需要為每個呼叫保留呼叫狀態(tài)或連接狀態(tài)信息，即使在發(fā)生故障的情況下，也必須精確地保持這一狀態(tài)信息。對于數(shù)據(jù)型應用（例如WWW瀏覽），骨干網(wǎng)上還將承載大量短暫的連接，假若網(wǎng)絡節(jié)點必須建立和釋放每一個連接，將會產生難以隨的負擔，使骨干網(wǎng)擴展困難。而無連接型技術維護的狀態(tài)信息要少得多，因此，在骨干網(wǎng)中無連接型技術優(yōu)于連接型技術。
此外，分組交換信道采用動態(tài)分配，利用率高。為此，電信骨干網(wǎng)逐步采用無連接分組交換代替電路交換。
�。�3）IP網(wǎng)絡著眼于高傳輸效率，采用的協(xié)議非常簡單，無QoS保證。IP網(wǎng)絡的核心任務是提供主機間的數(shù)據(jù)報服務，數(shù)據(jù)報的傳輸是無連接的，它以效率為出發(fā)點。IP協(xié)議的特點是“盡力”將報文送到目的主機，而不管傳送正確與否，不對數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)進行檢驗，不回送證實，不保證分組的正確順序，這些工作都交給上層協(xié)議TCP來完成。
因此，IP業(yè)務無QoS保證。
�。�4）IP協(xié)議便于互聯(lián)異構型網(wǎng)絡。TCP/IP協(xié)議是為容納物理網(wǎng)絡的多樣性而設計的，對下，它能覆蓋目前廣為流行的網(wǎng)絡標準；對上，它能支持多種應用軟件。這種寬容性主要體現(xiàn)在IP層中。X.25、FR、Ethernet、DDN和ATM等各種第二層（L2）數(shù)據(jù)網(wǎng)具有不同的通信協(xié)議與幀結構，并具有不同格式的物理地址，L2數(shù)據(jù)網(wǎng)的節(jié)點設備可以是各種類型的數(shù)據(jù)交換機。而L3數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)）具有統(tǒng)一的TCP/IP通信協(xié)議和分組結構，全網(wǎng)采用統(tǒng)一格式的IP地址，節(jié)點設備統(tǒng)一采用面向無連接的路由器。TCP/IP通過IP數(shù)據(jù)報和IP地址將低層的差異統(tǒng)一起來，向上層（主要是TCP層）提供統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)報，使各物理幀的差異對上層協(xié)議不復存在，達到屏蔽低層，提供一致性的目的。對于既定的下層物理特性的差異，TCP/IP采用“加上IP層”的方法，通過增加層次結構來進行屏蔽，從而實現(xiàn)對高層的一致性和通用性。這也是Internet成功的關鍵所在。
2 下一代IP——IPv6
隨著Internet的商業(yè)化，現(xiàn)有的IPv4遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。首先是IPv4的地址采用32位結構，由于Internet的迅猛發(fā)展，IP地址的需求量大增，加之IP地址的實際利用率很低，因此，IP地址空間的緊缺就成了IPv4所面臨的急待解決的問題。其次，一些新的Internet的應用也帶來不少問題，例如實時語音和圖像業(yè)務要求時延小，電子商務要求可靠性高，現(xiàn)有的IPv4協(xié)方不能很好地解決這些問題。所以IPv4的變革勢在必行。
IPv6作為下一代Internet協(xié)議（IPng）的設計目標是簡單化，IP現(xiàn)行版本可升級兼容，并且可消除IPv4現(xiàn)有的缺點，IPv6應具有以下特點。
（1）擴展地址空間，增強路由能力
IPv4的32位地址結構、兩級編址層次（網(wǎng)絡號和主機號）、并分為各種類型地址的結構妨礙了它的應用。IPv6使IP地址由IPv4的32位擴展為128位，當前已經分配的地址空間大約只占15%，其余地址預留以后使用。
（2）支持自動配置
IPv6支持多種形式的自動配置，從孤立網(wǎng)絡節(jié)點地址的“即插即用”自動配置，到DHCP提供的全功能的設施。
（3）IP數(shù)據(jù)報報頭的簡化
IPv6對數(shù)據(jù)報報頭做了簡化，一些IPv4原有的字段被刪除，另一些改為可選項。雖然128位IPv6地址比IPv4地址長4倍，但整個IPv6數(shù)據(jù)報頭的大小只有IPv4的2倍。這不僅提高了數(shù)據(jù)報頭的處理速率和路由器處理分組的速度，而且將可選項轉換成了獨立的“擴展分組頭”。由于大多數(shù)擴展分組頭在數(shù)據(jù)的傳輸路徑中無須任何路由器的檢查和處理，直至到達終點，從而方便了擁有選項的數(shù)據(jù)報提高路由性能。當路由器或主機不認識選項時，也可以對選項進行編碼，從而更高效率地進行轉發(fā)。
（4）安全控制
IPv6建立了3個重要的安全服務：包驗證、包完整性和包可靠性。包的安全功能都通過IPv6的可選的擴展分組頭來實現(xiàn)。擴展分組頭在RFC 1883中進行了描述。
（5）服務質量
IPv6利用標識說明它從屬的信息流類型，從而提供相應的服務質量。在IPv6中定義了兩個重要參數(shù)：業(yè)務類別域和數(shù)據(jù)流標志位。業(yè)務類別域將IP包的優(yōu)先級分為16級，并將其分為兩類。
0-7級：當網(wǎng)絡發(fā)生擁塞時，通過減少數(shù)據(jù)包的發(fā)送速度來實現(xiàn)擁塞控制。
8-15級：用于實時性強的業(yè)務。當網(wǎng)絡發(fā)生擁塞時，不作任何減少流量的控制。
對于那些需要特殊QoS的業(yè)務，可在IP數(shù)據(jù)包中設置相應的優(yōu)先級，路由器根據(jù)IP包的優(yōu)先級來處理這些數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)流標志位用于定義任意一個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，以便網(wǎng)絡中所有節(jié)點對這一數(shù)據(jù)進行識別，并作特殊處理。
（6）IPv4可靈活地向IPv6轉換
IPv6的轉換滿足4個要求：隨時升級、隨時使用、編址簡單的降低費用。
摘自《電信技術（2002年第4期）》
