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2. 什么是IPv6?

IPv6是新的第三层传输协议(参考http://www.linuxports.com/howto/intro_to_networking/c4412.htm#PAGE103HTML),它将用来取代IPv4(也叫做IP).

IPv4是很早以前设计的,现在对IPv4提供更多的地址和性能方面有著更高的要求. 在IPv6中主要的变革是重新设计了报头. 包括将地址位的大小从32 bits 增加到 128 bits. 因为第三层传输主要负责end-to-end(端对端)基于地址的数据包路由. 它必须包含新的IPv6地址(来源和目标),这点就像IPv4一样.

下面这个连结提供了更多有关IPv6的信息, 和RFC 的例表等等:

http://www.switch.ch/lan/ipv6/references.html

2.1 IPv6在Linux作业系统上的历史

将要做的: 更好的时间排列, 更多的内容...

2.2 开始

第一次将与IPv6有关的代码加入 Linux kernel 2.1.8 的工作是由Pedro Roque
在1996年11月完成的. 它基于BSD API: 

diff -u --recursive --new-file v2.1.7/linux/include/linux/in6.h
 linux/include/linux/in6.h 
--- v2.1.7/linux/include/linux/in6.h Thu Jan 1 02:00:00 1970 
+++ linux/include/linux/in6.h Sun Nov 3 11:04:42 1996 
@@ -0,0 +1,99 @@ 
+/* 
+ * Types and definitions for AF_INET6 
+ * Linux INET6 implementation 
+ * + * Authors: 
+ * Pedro Roque <******> 
+ * 
+ * Source: 
+ * IPv6 Program Interfaces for BSD Systems 
+ * <draft-ietf-ipngwg-bsd-api-05.txt>

以上的代码来自patch-2.1.8 (e-mail 地址在复制&贴上时漏掉了)

2.3 其间

因为缺少人手, 在核心加入IPv6的计划不能按照讨论的或新的RFCs执行.

在2000年的10月, 一个叫做USAGI(http://www.linux-ipv6.org/)的计划在日本正式启动. 目标是执行所有不见了的, 搁浅的(IPv6 support in Linux)计划. 计划紧随 KAME project (http://www.kame.net/) 的脚步. 依据 vanilla Linux 核心源代码进行遂步的改动.

2.4 现在

不幸的是 USAGI 的 patch(补丁)很大, Linux networking 维护人员无法将它包含进现在Linux 2.4.x 系列的源代码当中去. 因此2.4.x 失去了一些(多数)括展性, 并且不支持所有当前的设计和RFCs. 这导致了它和其它作业系统会产生一些协同问题.

2.5 将来

USAGI 现在正在将当前的括展加入到 Linux 2.5.x 核心当中.

希望2.6.x 系列核心能有一个真正和最新的IPv6功能.

2.6 IPv6 的地址会是什么样 ?

刚才提过, IPv6 的地址有128 bits 长. 这样的 bits 可以产生39个十进字数字: 

2^128-1: 340282366920938463463374607431768211455

这样的地址很难记得住. IPv6的地址是逐位定位的(就像IPv4, 但这个观点不是公认的). 所以十六进制能更好地代表这些数字, 4 bits(也叫做"nibble")表现为数字(0-9)或字符 a-f(10-15). 这种格式将IPv6的地址长度缩减到个32字符. 

2^128-1: 0xffffffffffffffffffffffffffffffff

这种表现形式仍然很不方便. (可能混淆或遗漏单个十六进制数字), 所以IPv6的设计者将地址形式定为每16bit就用":"区分开来. 开头的"0x"(在程序设计当中用来表示十六进制数值)被移除了: 

2^128-1: ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff

一个有效的地址(稍后请看地址类型)如下: 

3ffe:ffff:0100:f101:0210:a4ff:fee3:9566

为了简化, 每个16bit开头的0可以被省略: 

3ffe:ffff:0100:f101:0210:a4ff:fee3:9566  -> 
 3ffe:ffff:100:f101:210:a4ff:fee3:9566

连续的并且数值为0的16bit地址段可以用"::"表示. 但是一个IPv6地址当中只能出现一次, 不然这种方法保持不了多久. 

3ffe:ffff:100:f101:0:0:0:1  ->  3ffe:ffff:100:f101::1

简化得最短的IPv6 localhost地址: 

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001  ->  ::1

这种方法也叫做 compact (base85 coded) representation defined RFC 1924 / A IPv6紧凑地址表示法(定于1996), 但没有提起过, 例如: 

# ipv6calc --addr_to_base85 3ffe:ffff:0100:f101:0210:a4ff:fee3:9566 
Itu&-ZQ82s>J%s99FJXT

信息: ipv6calc 是一个IPv6地址格式的计算和转换的计划, 您可以在这里找到: http://www.bieringer.de/linux/IPv6/ipv6calc/

2.7 FAQ(基础)

为什么叫IPv6,而不能成为IPv4之后的IPv5 ?

在任何IP头, 前4bits 是为协议版本号所保留的. 所以理论上一个协议的版本号在0和15之间是有效的:

IPv4之后可用的版本号是6, 因此 IPv6 就这样旦生了!

IPv6 地址: 为什么会有这么长的bits

在设计IPv4的时候,人们认为32bit的长度足够全世界使用. 看一看这些年, 32bit 就现在和未来几年来说是足够的. 然而, 32bits 不能在将来满足全球各种网路设备对IP地址的需求. 想一想将来要连结网路的移动电话, 汽车(包括电子总控系统), 烤面包机,冰箱, 照明开关...

所以设计者采用了128bits, 是今天IPv4 大小(2^96)与长度的4倍.

实际使用的大小可能比它看起来的还要小. 因为现在的定义地址设计, 64bits 用于interface identifiers(界面标识). 另外64bits用于路由. 寄于现在严格的层数集合(/48, /35, ...), IPv6 所能提供的地址空间还是可能不够, 希望这种情况不要在往后的几年里发生.

IPv6 地址: 为什么在新的设计里bits这么小?

虽然, (可能)有些人(在Internet里)考虑IPv8和IPv6, 设计无论从接受和执行都是那么的遥远. 在此其间128bit对于报头和数据传输来说是最佳的选择.

考虑到在IPv4里和IPv6里的最大/最小传输单位(MTU,它们分别是576byte 和 1280 byte), IPv4 的报头是20 byte(最小值,可以通过调节IPv4的选项增大到60byte), IPv6 的报头是48 byte(固定不变的), 报头分别占它们MTU的3.4%和3.8%, 这意昧著报头占了很大一部分开销. 更大bits的地址需要更大的报头,因而占据更大的开销.

同样,顾及到MTU正常连结的最大值(像现在的以太网): 1500byte(除了特别的列子:9k byte 应用在 Jumbo frames 当中). 最终,如果要传输在第三层数据包中占10%或20%报头, 这样的IP地址在设计上也就没有意义了.

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