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高效的层次寻址及路由结构
IPv6采用聚类机制,定义非常灵活的层次寻址及路由结构,同一层次上的多个网络在上层路由器中表示为一个统一的网络前缀,这样可以显著减少路由器必须维护的路由表项。在理想情况下,一个核心主干网路由器只须维护不超过8192个表项。这大大降低了路由器的寻路和存储开销。
全状态和无状态地址配置
为了简化主机配置,IPv6支持全状态和无状态(stateful and stateless)两种地址配置方式。在IPv4中,动态宿主机配置协议DHCP实现了主机IP地址及其相关配置的自动设置,IPv6承继IPv4的这种自动配置服务,并将其称为全状态自动配置(stateful autoconfiguration)。除了全状态自动配置,IPv6还采用了一种被称为无状态自动配置(stateless autoconfiguration)的自动配置服务。在无状态自动配置过程中,在线主机自动获得本地路由器的地址前缀以及链路局部地址以及相关配置。
内置安全设施
IPv6全面支持IPSec,这要求提供基于标准的网络安全解决方案,以便满足和提高不同的IPv6实现之间的协同工作能力。
更好的QoS支持
IPv6包头的新字段定义了数据流如何识别和处理。IPv6包头中的流标识(Flow Label)字段用于识别数据流身份,利用该字段,IPv6允许终端用户对通信质量提出要求。路由器可以根据该字段标识出同属于某一特定数据流的所有包,并按需对这些包提供特定的处理。由于数据流身份信息包含在IPv6包头中,因此即使是经过IPSec加密的数据包也可以获得QoS支持。
用于邻节点交互的新协议
IPv6的邻居发现协议(Neighbor Discovery protocol)使用一系列IPv6控制信息报文(ICMPv6)来实现相邻节点(同一链路上的节点)的交互管理。邻居发现协议以及高效的组播和单播邻居发现报文替代了以往基于广播的地址解析协议ARP、ICMPv4路由器发现和ICMPv4重定向报文。
可扩展性
IPv6特性具有很强的可扩展性,新特性可以添加在IPv6包头之后的扩展包头中。不象IPv4,包头最多只能支持40字节的的可选项,IPv6扩展包头的大小仅受到整个IPv6包最大字节数的限制。
IPv4和IPv6的差别
下面我们将IPv4和IPv6的主要差别列于表一中,以便对照比较。
表一 IPv4和IPv6的主要差别
| IPv4 |
IPv6 |
| 地址长度32位 |
地址长度128位 |
| IPsec为可选扩展协议 |
IPsec成为IPv6的组成部分,对IPsec的支持是必须的 |
| 包头中没有支持QoS的数据流识别项 |
包头中的流标识字段提供数据流识别功能,支持不同QoS要求 |
| 由路由器和发送主机两者完成分段 |
路由器不再做分段工作,分段仅由发送主机进行 |
| 包头包括完整性检查和 |
包头中不包括完整性检查和 |
| 包头中包含可选项 |
所有可选内容全部移至扩展包头中 |
| ARP协议使用广播ARP请求帧对IPv4地址进行解析 |
组播邻居请求报文替代了ARP请求帧 |
| IGMP协议用于管理本地子网成员 |
由MLD报文替代IGMP管理本地子网 |
| ICMP路由器发现为可选协议,用于确定最佳默认网关的IPv4地址 |
ICMPv6路由器请求和路由器发布报文为必选协议 |
| 使用广播地址发送数据流至子网所有节点 |
IPv6不再有广播地址,而是使用面向链路局部范围内所有节点的组播地址 |
| 地址配置方式为手工操作或通过DHCP协议 |
地址自动配置 |
| 在DNS服务器中, IPv4主机名称与地址的映射使用A资源记录类型来建立 |
IPv6主机名称与地址的映射使用新的AAAA资源记录类型来建立 |
| IN-ADDR.ARPA域提供IPv4地址-主机名解析服务 |
IP6.INT域提供IPv6的地址-主机名解析服务 |
| 支持576字节数据包(可能经过分段) |
支持1280字节数据包(不分段) |
IPv6与局域网
在IPv6中,数据链路层帧结构包括三部分:数据链路层报头和报尾、IPv6包头、有效载荷,见图一。 |