IPv6网络拓扑技术论文：IPv6网络拓扑技术研究

IPv6网络拓扑技术论文：IPv6网络拓扑技术研究
摘要：随着计算机网络技术的迅速发展，网络规模不断扩大，基于IPv4协议的Internet网络逐渐显露出地址空间匮乏、没有提供良好的服务质量等弊端，作为下一代网络协议的IPv6技术随之应运而生。

网络拓扑发现一直作为网络管理和网络安全最基本的功能之一，本文主要介绍了IPv6相对于IPv4而言网络产生的变化，IPv6地址的划分方案和地址类型以及IPv6源路由技术，在此基础上针对IPv6网络产生的变化详细分析了IPv6网络拓扑发现的研究现状和拓扑发现的新特点。

关键字：IPv4 IPv6 网络拓扑
中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1007-9416（2011）05-0115-01
1、IPv6协议网络拓扑结构概述
伴随着IPv6协议的诞生，一些新的理念和新的观点被引入到了计算机网络中。

主要有下面几个新的特点：首先，它具有多达2128个地址，极大满足了地址空间不断扩大的需要。

其次，IPv6协议还具有高效的IP包头、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。

正是由于新的网络协议中地址结构等方面的变化，造成了原本在IPv4协议中的拓扑发现技术必须经过
一定的修改才能在IPv6网络中使用。

但是由于骨干网拓扑发现方法的基本原理与地址协议的关系并不十分密切，因此在IPv6协议中，仍然可以使用Traceroute6工具获取网络拓扑信息。

此外，IPv6作为IPv4的升级产物，在今天的Internet海洋中支持IPv6的设备和站点仍是以一个个孤岛的形式存在的。

因此，对于双栈路由器的探测就显得尤为重要，它不仅是连接IPv4和IPv6网络的“纽带”，而且还是研究隧道发现技术的基础，只有确定了路由器是配置了双栈协议，才有必要对路由器是否连接了隧道展开研究。

隧道机制是解决IPv4网络中传送IPv6数据包的重要解决途径。

目前，主要使用的隧道方式有6to4隧道和6over4隧道。

2、IPv6特性
拓扑发现中对路由器地址的发现是形成拓扑信息的重要基础。

IPv6提供2128位的地址空间，不仅从根本上解决了IP地址空间匮乏的问题，而且128位的地址长度也更能适应芯片和CPU处理方式。

但同时，地址的类型和层次也变得更为复杂。

IPv6中的变化主要体现在以下五个方面：扩展地址。

IPv6的地址结构中除了把32位地址空间扩展到128位外，还取消了广播地址而代之以任意播地址。

简化头格式。

与IPv4的报头相比，IPv6报头要简洁的多。

其中，去掉IP头校验和不会影响可靠性，这主要是因为报头校验和将由更高层协议（UDP和TCP）负责。

3、增强对于扩展和选项的支持
与IPv4中可以在IP头的尾部加入选项不同，IPv6中把选项加在单独的扩展头中。

在IPv6报头中用“下一报头”指明报头后面跟的报头类型，它可以是扩展报头，也可以是TCP/UDP报头。

如果是扩展报头，在扩展报头中再指明下一个报头的类型，组成报头/扩展头链。

4、流标签
只用源地址、目的地址和流标签3个要素来决定数据报的流分类，这样流分类方式更高效，减少了路由器的处理时间。

在IPv6规范中对流做如下定义：流是指从一个特定源发向一个特定（单播或者是组播）目的地的包序列，源点希望中间路由器对这些包进行特殊处理。

5、身份验证和保密
IPv6使用了两种安全性扩展：IP身份验证头（AH）和IP 封装安全性净荷（ESP）。

IPv6地址类型；IPv6地址有三种类型：单播、任意播和多播。

广播地址已不再有效。

RFC2373中定义了三种IPv6地址类型：（1）单播：一个单接口的标识符。

送往一个单播地址的包将被传送至该地址标识的接口上。

（2）任意播：一组接口（一般属于不同节点）的标识符。

送往一个泛播地址的包将被传送至该地址接口之一（根据选路协议对于距离的计算方法选择“最近”的一个）。

（3）多播：一组接口（一般
属于不同节点）的标识符。

送往一个组播地址的包将被传送至该地址标识的所有接口上。

6、常用的IPv6地址
单播地址：一个单播地址只能标识一个唯一的接口。

也就是说，如果存在一个单播地址，那么向这个单播地址发送的数据报将最终到达唯一的一个节点。

IPv6单播地址可以像CIDR的IPv4地址一样，根据前缀进行聚合。

单播地址有以下几种形式：全球单播地址（Global Unicast Address）、未指定地址（Unspecified Address）、环回地址（Loopback Address）、嵌入IPv4地址的IPv6地址、本地链路地址等。

嵌有IPv4地址的IPv6地址：现阶段，IPv4与IPv6需要共存，那么，IPv6的传输机制包含一项可以在IPv4网络上传输IPv6数据报的技术，这些路由器既支持IPv4，也支持IPv6。

要使用这项技术，就要给IPv6节点分配一个嵌入IPv4地址的IPv6地址，称为IPv4兼容地址。

该地址前80位都是0，第81~96位是0000，最低32位是IPv4地址。

未指定地址与环回地址：未指定地址被定义为0:0:0:0:0:0:0:0（也可以记做::）。

该地址不能分配给任何节点接口。

在初始状态、即还未分配地址时，可以使用未指定地址，作为它所发数据报的源地址。

环回地址被定义为0:0:0:0:0:0:0:1（也可以记做::1）。

环回地址就相当于接口本身。

当接口向环回地址
发送数据报时，只有该接口自己能收到。

本地链路地址：单播地址在本地使用时，可以用作本地链路地址（Link-Local Address）。

本地链路地址前10位是1111111010，中间54位全是0，最后64位是接口标识。

所以本地链路地址是以fe80开头。

多播地址：一个多播地址用来标识多个接口，而这些接口通常属于不同节点[3]。

如果向一个多播地址发送数据报，那么包含在该多播地址中的所有接口（节点）都能收到该数据报。

多播地址以111111111开头，即FF。

例如：ff12::b880:60d4:18b4:af6b 表示的就是一个多播地址。

7、结语
本文主要介绍了IPv6相对于IPv4而言网络产生的变化，详细分析了IPv6网络拓扑技术。

介绍与拓扑发现相关的IPv6领域的相关技术，阐明现有骨干网络拓扑发现的算法和成果。