互联网通讯协定第6版

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互聯網通訊協定第6版(IPv6)(英文:Internet Protocol version 6,縮寫:IPv6)是互聯網協定當中支援128位元IP地址的版本。發展這新一代的通訊協定是為了在現有的40億個IP地址之上再增加IP地址,而IPv6將逐漸取代接近枯竭的,支援32位元的IPv4[1] IPv6比現時的互聯網通訊協定提供更多優勢。由於IPv6令系統不再需要Network Address Translation網絡地址轉換),預期它將能解決幾項現有的網絡問題。

背景[edit | edit source]

從1990年開始,互聯網專家已預計IPv4所提供的40億個IP地址將不能滿足全球網戶數目的急速增長。在1990年溫哥華舉行的Internet Engineering Task Force(工程任務小組)會議上,Internet Steering Group (IESG)主席Phil Gross,連同Frank SolenskySue Hares提到B類別(Class B)地址將可能在1994年3月開始耗盡。解決方法是分配多個C類別(Class C)地址。這樣的拓展帶出了一個大難題,就是要決定到底要限制互聯網的規模和增長,還是運用新策略或科技但會擾亂現有網絡。[2]

1991年,Internet Architecture Board (互聯網結構委員會) 建議需要容納更多IP地址。基於這建議,Internet Engineering Task Force設立了路由與地址分配 (Routing and Addressing (Road) 小組去審視地址空間的消耗和域間路由訊息的幾何級增長。[3]Road小組列出了三個可能出現的嚴重問題,包括::[4]一、B類別(Class B)網址耗盡;二、互聯網路由器的路由表增長至一個現時軟件、硬件和人們無法有效管理的地步;三、最終耗盡所有32位元的IP地址。小組亦建議了即時和長遠的解決方案,包括採用無類別域間路由(Classless Inter-Domain Routing、CIDR),減慢路由表的增長速度,和召集建議書”去成立工作小組去發掘不同方法以增加互聯網地址”。[5]

1993年,IETF成立了Internet Protocol Next Generation Group(互聯網協定下一代小組)去評核那些建議和決定怎樣去選取繼承IPv4的方案。小組參閱和評核了CATNIP, SIPPTUBA方案。經過多番討論,小組理事會建議採納Simple Internet Protocol Plus (SIPP)規格128位元版本作為下一代互聯網協定的基礎。版本編號6由網際網路號碼分配局(IANA)指定,而正式名字則定為IPv6。[6]

IPv6工作小組[edit | edit source]

IPv6工作小組(IPv6 Working Group)由IESG創立,目標是實踐互聯網協定下一代(Internet Protocol Next Generation)董事會在1994年7月IETF會議中落實的建議,即RFC 1752,題為The Recommendation for the IP Next Generation Protocol當中描述的建議。IPv6工作小組的主要角色是監督IPv6的格式和標準設立。

IPv6的特點與好處[edit | edit source]

IPv6有以下特點與好處::[7] [8]

  1. IPv6採用了128位元的地址,因此具有大得多的編碼地址空間和更簡易的地址自動編定
  2. 簡化路由器處理報文的首部,提升效率和表現
  3. 流向標籤功能
  4. 核證和私隱功能
  5. 更深入的架構和政策,提供網絡結構的靈活性
  6. 有效率的支援路由和路向整合
  7. 免侍服器自動編定,更簡易重新編號,內送流量備援容錯機制(Multihoming),和改良了的即插即用支援
  8. 所有IPv6設備必具IPSec保安功能
  9. 更佳支援流動IP和流動電腦設備(直接路徑)
  10. 利用增加了的地址和更有效率的機制,提升多播支援

IPv6格式[edit | edit source]

IPv6地址可以分為8組,每組以4位十六進制方式表示,並以冒號「:」隔開。例如:2001:cdba:1900:0000:0000:0000:1757:3618。如當中有四個0為一組的,則可簡化為一個0和刪除那四個0的一組,即寫成2011:cdba:1900:0:0:0:1757:3818或2001:cdba:1900:3257:9652[9]

IPv6地址的分類[edit | edit source]

  • 單播地址Unicast Address,單播地址標示一個網絡介面。協定會把送往地址的封包投送給其介面。
  • 多播地址Multicast Address,多播地址被指定到一群不同的介面,送到多播地址的封包會被傳送到所有的地址。
  • 任播地址Anycast Address,任播地址會有一組接收節點的網址列表,協定會把送往地址的封包投送給任何一個指定介面。[10]

IPv6特殊地址[edit | edit source]

IPv6中有些地址是有特殊含義的,包括:[11]

  • ::/96 -這個前置曾用於IPv4相容地址。
  • ::/128 -所有位元皆為零的地址稱作未指定地址。這個地址不可指定給某個網絡介面,並且只有在主機尚未知道其來源IP時,才會用於軟件中。
  • ::1/128 -是一種單播繞回地址。如果一個應用程式將封包送到此地址,IPv6堆疊會轉送這些封包繞回到同樣的虛擬介面(相當於IPv4中的127.0.0.1)。
  • 2001:db8::/32 -這前置用於檔案。這些地址應用於IPV6地址的範例中,或描述網絡架構。
  • fec0::/10-這個站點本地前置指明這地址只在組織內合法。它已在RFC3879中被捨棄。
  • fc00::/7-唯一區域地址(ULA,unique local address),只可在一群網站中遶送。這定義是用來取代站點本地位域。這地址包含一個40位元的偽隨機數,以減少當網站合併或封包誤傳到網絡時碰撞的風險。
  • ff00::/8-這個前置表明是多播地址。
  • fe80::/10-這些鏈路本地地址指明,這些地址只在區域連線中是合法的。

IPv6論壇[edit | edit source]

1999年7月17日,IPv6論壇(IPv6 Forum)成立了。這一非牟利機構由國際互聯網供應商、業界專家(Industry Subject Matter Experts)、和研究及教育網絡(Research & Education Networks)組成,目的是協助教育及告訴全球互聯網社群關於部署及採用IPv6的重要性。[12]

IPv6部署與應用[edit | edit source]

1995年12月,IANA正式接手負責IPv6的地址管理功能;1996年, IPv6標準出台; 1999年,IPv6地址已準備好被分配到互聯網服務供應商(ISP);2000年,IPv6的開展初期,利用了通道技術,即是將IPv6封包裝入IPv4封包的通道協議來完成,實際上就是將IPv4當成IPv6的連結層。當時谷歌(Google) and Comcast是其中最大的應用IPv6的網絡營運者。[13] 至2007年,公眾對利用自治系統Autonomous System路由表來應用IPv6越感興趣。2004至 2008年間,IPv6路由,由2.5%增長至3%。至2008年,IPv6的應用規模,是大概每一千部網絡主機就有2-3部採用IPv6。[14]

ICANN的IPv6全球分配政策[edit | edit source]

2006年7月16日,ICANN發佈了有關IPv6地址分配的政策聲明,包括:[15]

  • IANA分配的IPv6地址,單位將是/12。足夠的地址將會分配到每個區域性互聯網註冊處Regional Internet Registries以滿足註冊處18個月的需要。每個RIR要負責挑選自己的預留分配策略,確保實踐工作有效和快速。
  • ICANN實行了IPv6地址全球分配政策後,每個有少於/12未分配地址空間的RIR會獲得IANA分配一個IPv6。
  • 如一個RIR有少於/12一半的未分配地址空間,而它的地址空間少於它接著9個月所需要的,它便符合獲分配多一個IPv6的資格。這情況下,IANA會分配多一個IPv6,以滿足此RIR接著18個月的需要。
  • 所需的IPv6空間是這樣計算的:需要空間=每月平均地址分配數目x所需月份數目
  • 就有關分配到每個RIR的IPv6地址的資料,IANA、號碼資源組織(National Resource Organization )(NRO, 即負責分發IP地址和AS編號的5個RIR 的協調單位)和每個有關的RIR自己的網頁,都要作出宣佈和更新。

谷歌(Google)測試IPv6[edit | edit source]

Google在2009年就IPv6的終端用戶連線和流量進行了測試,發現:[16]

  • 截至2009年9月,0.25%用戶配備IPv6功能,當中一半使用MacOS和Windows Vista
  • 截至2009年6月,0.9%本身使用其他技術的網站,在可能情況下會用IPv6
  • 截至2009年9月,領先使用IPv6的國家為法國(1%),中國(0.4%),瑞典(0.2%),日本,荷蘭和美國(少於0.1%)
  • IPv6流量大部份源自大學和研究中心的網絡,除了free.fr (一間啟用了IPv6的法國網絡供應商)

IPv4地址耗盡[edit | edit source]

在2011年2月3日,ICANN聯同NRO(號碼資源組織,Number Resources Organization )、IAB(互聯網結構委員會)和ISOC (互聯網協會,Internet Society)向全球互聯網社群宣布,剩餘的IPv4地址已被IANA全部分派給RIR了。 ICANN當時的總裁兼首席執行官Rod Beckstrom提到,採用IPv6非常重要,而互聯網技術社群已為IPv4用完後轉用IPv6部署了很久。NRO主席Raúl Echeberría亦強調,“使用IPv6現在是一個要求,而不是一種選擇。”

世界IPv6日[edit | edit source]

2011年6月8日,ISOC (互聯網協會)舉行了世界IPv6日,一個全球試行IPv6的日子。400間機構,如GoogleFacebookYahoo! ,AkamaiLimelight Networks也參與了。參與機構在他們的主要服務啟動了IPv6並運作了24小時,嘗試找出使用這新互聯網協定的潛在挑戰。試行結果顯示,大部份網戶都能正常連接服務,但有些用戶在連接某些機構的服務時遇到困難。 美洲互聯網號碼註冊管理機構 American Registry for Internet Numbers首席執行官John Curran認為,該次試行非常成功。Arbor Networks首席執行官Rob Malan亦認為測試沒有出現重大問題。有些分析認為,潛在問題可能會在接著幾年,當一般公司真正開始使用新協定時浮現,因為IPv4和IPv6將並存一段時間。有些專家也憂慮網絡保安問題,指出封裝(encapsulation)過程並無標準。封裝是在過渡時期讓IPv4和IPv6網站互相溝通的技術。[17]

參考資料[edit | edit source]