计算机网络课程设计（优秀）_计算机网络课程设计

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中文摘要

文章通过介绍IPv4和IPv6的技术特点,论述IPv4和IPv6应用现状及发展前景,IPv6终将代替IPv4,以适应网络时代的需要和发展。下一代互联网络是未来信息社会的制高点,IPv6是下一代互联网的基础和灵魂,它将为互联网换上一个简捷、高效的引擎,不仅可以解决IPv4的地址短缺问题,而且可以使互联网摆脱日益复杂、难以管理和控制的局面,从而使互联网变得更加稳定、可靠、高效和安全。

关键词： IP、IPv4、IPv6、协议

引言

IP地址是人们在网络上的“身份证”,随着网络的普及和智能家电的广泛使用,不管是上网的用户,还是智能产品的信息终端,都需要拥有自己的IP地址。目前的全球因特网所采用的协议是TCP/IP协议。IP是TCP/IP协议中网络层的协议,是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4,是Internet Protocol Version 4的缩写,其中Internet Protocol译为“互联网协议”),核心技术属于美国。发展至今已经使用了30多年。现有的互联网是在IPv4/IPv6协议的基础上运行。

1.计算机网络协议下的IP协议

1.1 什么叫做计算机网络协议

计算机网络的最大特点是通过不同的通信介质把不同厂家、不同操作系统的计算机和其他相关设备（例如打印机、传达室感器等）连接在一起，打破时间和空间的界限，共享软硬件资源和进行信息传输。然而，如何实现不同传输介质上的不同软硬件资源之间的通令共享呢？这就需要计算机与相关设备按照相同的协议，也就是通信规则的集合来进行通信。这正如人类进行通信、交谈时要使用相同的语言一样。

计算机网络协议是有关计算机网络通信的一整套规则，或者说是为完成计算机网络通信而制订的规则、约定和标准。网络协议由语法、语义和时序三大要素组成。

语法：通信数据和控制信息的结构与格式；

语义：对具体事件应发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。

时序：对事件实现顺序的详细说明。

1.2 IP、IPV4及IPV6的定义

IP：是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。另外，IP还有进入防护，知识产权，指针寄存器等含义。

IPv4：是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。1981年 Jon Postel 在RFC791中定义了IP，Ipv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路(PPP协议和SLIP协议)，卫星链路等等。局域网中最常用的是以太网。

IPv6：是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。

1.3 IPv4与IPv6的特点比较

1.4 与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势

一，IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1（符号^表示升幂，下同）个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。

二，IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

三，IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow Control），这使得网络上的多媒体 IPv6的长分布式结构图[1]应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。

四，IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。

五，IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。

2.未来IPv4和IPv6的发展

2.1 IPv4发展前景

根据IPv4地址的剩余数量状况，预计到2012年，全球IPv4地址将会完全耗尽。但目前亚太地区互联网快速发展，IPv4地址仍呈现出快速消耗的趋势。在IPv6没有完全商用之前，IPv4地址仍旧是互联网赖以生存的根本。因此，加速申请以扩大中国IPv4地址资源的数量，是中国尤其需要重视的问题。

作为中国国家IP地址分配管理机构，中国互联网络信息中心（CNNIC）的IP地址分配窗口已经上升到/14（4B），成为世界最大的国家IP地址分配窗口。早在“2004年中国互联网大会”上，信息产业部领导就建议广大ISP及企事业单位应通过中国互联网络信息中心（CNNIC）集中进行规模化、专业化的IPv4地址申请，以达到提高我国IP地址资源数量、降低IP地址资源申请成本的目的。

目前，欧美发达国家都在积极地推进IPv4到IPv6的过渡工作，就长远的计算机网络发展来看，IPv4地址存在着发展的局限问题：首先，IPv4的地址资源有限，已经不能适用于国际互联网的发展需要；再者，美国控制大多数地址资源，其他国家的发展受到严重制约。相反，IPv6地址资源丰富，安全性能大幅提高，还有大量的IPv6地址可以申请。所以向IPv6过渡有利于今后的中国互联网络发展。

但是与此同时，由于IPv6在国内利用率较低，向IPv6过渡仍然在技术和商用方面存在一定问题。中国互联网络信息中心（CNNIC）已经针对这些问题开展了技术研究。在IPv6的政策方面，中国互联网络信息中心（CNNIC）正在积极的探索和制定相关的地址分配政策，这些工作非常有利于实现中国互联网在IP地址方面的平稳过渡。

目前IPv6地址还处于试验阶段。与IPv4相比，IPv6优势突出，可以无限满足互联网地址资源的需求。在中国地区共分得IPv6地址27块/32，处于全球第十五位。前五位则为德国、法国、日本、韩国和意大利。

2.2 未来IPV6技术发展及应用前景

第四届中国网络媒体论坛于2004年11月8日-10日在江西省南昌市举行。本次论坛由国务院新闻办公室指导，中华全国新闻工作者协会、人民网、新华网、中国网、中国日报网、国际在线网、央视国际网络、中青网、中国经济网、中国广播网、千龙网、东方网、北方网、南方网等单位和网站主办，中国互联网新闻中心(中国网 www.daodoc.comGI计划，CNGI项目投资很大，约有14亿人民币，目前将要与国际接轨，同时还有很多先进功能。从IPV4转变为IPV6，至关重要。转变为IPV6，原来IP资源地址缺乏的国家，现在变得很富有。这样的话，对于我们国家的发展战略有一个好处。但是应用上怎样适应国家的发展潮流需求，最关键的是要拿出一些应用。目前在移动方面是非常关键的。

五、怎样去扩展及其发展前景

把我们的设备用上去，把我们的应用构建起来，没有这样的支持，空谈对应用一点价值都没有。这个地方怎么样去应用，应在这几个方面多加以考虑。第一个是它应用到家电的控制方面，把手机、PDA加入。同时因为IPV6替代IPV4以后，暗中把前面炒作的概念实现了，可以实现三网合一。同时可以把网格计算、高清晰电视、远程医疗等整合在一起，使网络真正成为信息高速公路。IPV6技术推进中存在的问题应该有这么几个，第一个是对服务研究不多，怎样调整IP层上层的协议，以前有国际化标准组织（IETF）来做这个事，比如流程协议，比如WAP协议，没有人做这些东西，怎样适应IPV6还没有做好。另外一个东西是IPV6的安全模型，与OSI的安全模型存在很明显的不统一。因为使用的是过滤模式，而不是服务模式，OSI使用的是服务模式，这存在很大的差异。产品要不断地推出。

结论/讨论

与IPv4比较，IPv6提供很多新的、重要的特征，但是演进到IPv6需要更改IPv4上的应用程序、主机和路由器，例如动态主机配置协议（DHCP）、BOOTP和域名系统（DNS）等，而这种更改是一项巨大的系统工程。

有人甚至提出疑问，如果可以增强IPv4克服它的弱点，是否有必要如此兴师动众地进行演进。但是IPv6提供的优势是明显的，在欧美几年前就有很多IPv6实验网出现，目前有很多公司已经宣布支持IPv6，根据专家们的估计，目前IPv4的可用地址会在2000～2018年之间用完，IPv6的时代即将到来。

参考文献：

1.徐茂智演讲论文 北京大学数学科学学院教授、安全与密码工程研究中心主任 2.《电信工程技术与标准化》2000.05 3.技术成就梦想网（www.daodoc.com）