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1.IPv4存在的問題

IPv4取得了巨大的成功，但它存在著三大問題。

       (1)地址枯竭

       在IP頭標中能夠處理的地址數由IP地址域的長度決定。IPv4的地址域為32比特，可提供232(約40億)個IP地址。但因將IP地址按網絡規模劃分成A、B、C三類后，用戶可用地址總數顯著減少,IPv4地址將被用盡。

       (2)網絡號碼匱乏

       在IPv4中，A類網絡只有126個，每個能容納1億多個主機；B類網絡也僅有16382個，每個能容納6萬多個主機；C類網絡雖多達209萬余個，但每個只能容納254個主機。隨著ISP的劇增，這三類地址很快會被占滿，新出現的網絡難以加入Internet.

       (3)路由表急劇膨脹

       隨著ISP數目的增長，已經出現路由表占滿路由器內存，導致網絡異常的惡性故障。由于IPv4的地址體系結構是非層次化的，每增加一個子網，路由器就增加一個表項，使路由器不堪重負。因此如不采取措施-Internet可能在地址枯竭之前就會癱瘓。

2.解決措施

        為了解決這三個問題，在未使用IPv6之前，可釆用內部地址(privateaddress)、無類別域間路由CIDR(Classless Inter DomainRouting)等技術延長IPv4的使用壽命。

       (1)利用內部地址彌補IP地址的不足

       內部地址不作連接Internet的地址使用，即使一個地址被多個組織重復使用也不會發生問題。使用內部地址和Internet相連時，只需在二者的連接點上進行地址變換即可。這樣，一個組織只要得到幾個Internet用的IP地址就能將成千上萬的內部網終端連到Inter-net上。當然，由于使用內部地址的LAN大量增加，使地址重復的危險增大。

       (2)用CIDR擴大網絡號碼

       CIDR技術可以用比C類網絡更小的地址塊來劃分IP地址。雖然這樣一來分配給一個組織的IP地址減少了，但能獲得IP地址的組織卻增加了。

       (3)地址層次化可抑制路徑數

       CIDR也具有抑制路由表增長的作用。CIDR將地址塊作父、子、孫的分層。用戶使用的IP地址必然包含在其所屬的ISP地址塊中。因此用ISP的地址塊可代表其下屬的網絡及用戶，減少了路由表項。

3.IPv6的產生

       上述方法不能徹底消除IPv4的三大缺陷，因此產生了IPv6協議，IPv6比IPv4的處理性能更加強大、高效。其變化主要如下。

       (1)IPv6提供巨大的地址空間

       IPv6的IP地址域為128比特，擁有巨大的地址空間(2128)。和IPv4相同，因地址分層運用，實際可用的總數要小得多。IPv6的目標是：通過1012個網絡連接1015臺計算機。

       采用IPv6地址后，不僅每個人擁有一個IP地址，就連未來的電話、冰箱等每一臺信息家電設備都能分到一個IP地址。一個人擁有100個IP地址也并非夢想。

       (2)IPv6具有與網絡適配的層次地址

       和IPv4一樣，IPv6的IP地址分成表示特定網絡的網絡前綴和表示主機或服務器的主機地址兩部分。如圖7.23所示，在128比特中高64比特表示網絡前綴，低64比特表示主機。

圖23     IPv6按網絡結構層次化地分配地址

       因特網絡前綴分成多個層次的網絡，又將其分成13比特的頂級聚類標識符TLA(TopLevelAggregation)ID,24比特的次級聚類標識符NLA(NextLevelAggregation)ID和16比特的網點級聚類標識符SLA(SiteLevelAggregation)ID。首先，由管理IPv6的組織將某一確定的TLA值分配給某個骨干網的ISP。它擁有104比特這樣巨大的地址塊。骨干網的ISP再將地址塊細分，分配給各個地區/中小ISP。用戶從地區/中小ISP分到地址塊。

       (3)IPv6尋路效率比CIDR高

       層次化分配IP地址可減小路由器中路由表的規模，從而減少了存儲器的容量和CPU的開銷，提高了査表和轉發IP分組的速度。

       (4)采用全新的數據報格式

       使用固定格式的擴展首部為每一功能定義了單獨頭部，先是基本頭部，然后跟零個或多個擴展頭部，取代了IPv4可變長度選項。

4.IPv6的優勢
(1)減少了軟件處理內容