IPv6的一个显著特点是具有128位地址。但是庞大的地址空间同时也为管理带了许多问题。进行IPv6地址规划需要综合考虑多方面的因素,包括对路由效率的影响,对未来网络发展的影响,以及对运营商的影响等。
地址格式的沿革和变化
IPv6地址中最重要的是全球单播地址。IETF在1995年最早对IPv6全球单播地址的格式进行了定义,当时的全球单播地址分两类,分别是基于运营商的单播地址和基于地理位置的单播地址,各占地址空间的八分之一。
基于运营商的单播地址不适合分支机构分布分散的大型机构,因为其中的许多分支机构可能会使用不同的供应商,为地址管理带来难度;基于地理位置的分配方法则要求使用额外的路由器单独进行寻址,增加了复杂性和成本,遭到了运营商们的反对。此外,IPv6的自动配置功能也不支持基于地理位置的分配。
1998年IETF对IPv6全球单播格式进行了修订,取消了基于地理位置的地址格式,并以全球可聚单播地址代替了基于供应商的地址。全球可聚单播地址的格式如下所示:
图1 RFC2373规定的全球可聚单播地址格式
其中FP固定为二进制字符串001;TLA ID为顶级集聚标识符;RES是保留字段; NLA ID为下一级集聚标识符;SLA ID为站点级集聚标识符,Interface ID为接口标识符。
这种地址格式能够将路由表长度限制在一个可接受的范围内,但是缺乏灵活性,同时,如何分配TLA ID及NLA ID也是一个难点。
2003年,IETF重新定义了全球可聚单播地址的格式,其结构如图2所示,这是目前使用的IPv6全球单播地址格式。其中,除了嵌有IPv4的IPv6地址外,其余所有的全球可聚单播地址的接口标识符部分都固定为64位,即n+m=64。
图2 RFC3513规定的全球可聚单播地址格式
新的全球可聚单播地址格式取消了有关TLA ID,NLA ID和SLA ID的固定划分,使得全球可路由前缀和子网标识符部分的长度可以动态变化,只需要满足n+m=64即可。全球可路由前缀部分的具体划分由各个地区级Internet注册机构(Regional Internet Registry,RIR)和运营商来决定。
ICANN的分配原则
负责全球IPv6地址分配的互联网域名与地址分配机构(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers,ICANN)规定,IPv6全球单播地址的分配是分级进行的:ICANN先将部分IPv6地址分配给RIR,然后由这些RIR负责地区的IPv6地址分配。目前全球共有5个RIR,分别为:北美互联网地址分配机构(American Registry for Internet Numbers,ARIN),欧洲IP地址注册中心(Réseaux IP Européens Network Coordination Centre,RIPE NCC),拉丁美洲及加勒比互联网络信息中心(Latin America and Caribbean Network Information Center,LACNIC),非洲互联网信息中心(Africa Network Information Center,AFRINIC),以及亚太地区网络信息中心(Asia and Pacific Network Information Center,APNIC)。
根据由ARIN ,RIPE NCC及APNIC共同起草的正式文件提出的建议,对IPv6全球单播地址的规划和管理方案应符合以下基本原则:
第一,惟一性。被分配出去的IPv6地址必须保证在全球范围内是惟一的,以保证每台主机都能被正确的识别。
第二,可记录性。已分配出去的地址块必须记录在数据库中,为定位网络故障提供依据。
第三,可聚集性。地址空间应该尽量划分为层次,以保证聚集性,缩短路由表长度。同时,对地址的分配要尽量避免地址碎片出现。
第四,节约性。地址申请者必须提供完整的书面报告,证明它确实需要这么多地址。同时,应该避免闲置被分配出去的地址。
第五,公平性。所有的团体,无论其所处地理位置或所属国家,都具有公平地使用IPv6全球单播地址的权利。
第六,可扩展性。考虑到网络的高速增长,必须在一段时间内留给地址申请者足够的地址增长空间,而不需要它频繁地向上一级组织申请新的地址。
以上仅为分配IPv6全球单播地址的一些指导性原则,在实际管理中可能无法完全满足。例如公平性,现在IPv6地址的分配基本还是“先到先得”,这对于后来者有失公允。又如节约性,在许多发达国家,企业竞相申请大地址块的现象越演越烈,但RIR难以考察这种行为究竟是实际需要还是地址抢占。另外,节约性和可扩展性二者间也存在一定矛盾,目前RIR只能够根据企业在申请地址时提交的发展计划来进行考察和衡量,以在节约性和可扩展性之间取得相对平衡。
国际上对申请IPv6的地址段有一个最低限制,一般少于“/48”的地址段申请,各RIR都不受理,而“/32”是缺省的分配值。ICANN现在对IPv6的管理政策是鼓励申请,对申请上限没有明确规定,只要企业或科研机构提供足够的证据证明自己确实有需求,它们就能申请到足够的地址。
三种地址规划方案比较
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