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IPv6 es la abreviatura de "Protocolo de Internet versión 6" y es un protocolo IP de próxima generación diseñado por el IETF para reemplazar la versión actual del protocolo IP IPv4.
Actualmente utilizamos la tecnología Internet IPV4 de segunda generación, cuya tecnología central pertenece a Estados Unidos. Su mayor problema son los limitados recursos de direcciones de red. En teoría, la tecnología IPV4 puede utilizar 4.300 millones de direcciones IP, de las cuales América del Norte representa 3/4, unos 3.000 millones, mientras que Asia, la más poblada, sólo tiene menos de 400 millones. 30 millones en China, lo que sólo equivale al número del MIT en Estados Unidos. La falta de direcciones ha restringido seriamente la aplicación y el desarrollo de Internet en China y otros países.
En comparación con IPV4, IPV6 tiene las siguientes ventajas: Primero, la dirección de red es casi ilimitada. Según esta tecnología, su dirección de red puede alcanzar la potencia 128 de 2. Si el número total de direcciones IPv4 es. uno Un pequeño cubo de arena, luego el número total de direcciones IPv6 es como un cubo de arena del tamaño de la tierra. En segundo lugar, la seguridad de la red mejorará enormemente porque cada persona puede tener más de una dirección IP. Las principales ventajas de IPv6 también se reflejan en los siguientes aspectos: mejorar el rendimiento general de la red, mejorar la calidad del servicio (QoS), admitir plug-and-play y movilidad y realizar mejor las funciones de multidifusión. Según esta tecnología, si IPV4 solo realiza el diálogo entre humanos y computadoras, mientras que IPV6 se extiende al diálogo entre cualquier cosa, no solo puede servir a humanos, sino también a muchos dispositivos de hardware, como electrodomésticos, sensores, cámaras remotas, automóviles, etc. Espere , será una verdadera red de banda ancha, que penetrará en todos los rincones de la sociedad, en cualquier momento y lugar. Esto traerá enormes beneficios económicos. Por supuesto, IPv6 no es perfecto y no puede resolver todos los problemas de una vez por todas. IPv6 sólo puede mejorarse continuamente durante el desarrollo y no puede lograrse de la noche a la mañana. La transición requiere tiempo y costos. Sin embargo, a largo plazo, IPv6 favorece el desarrollo sostenible y a largo plazo de Internet. Actualmente, la Organización Internacional de Internet ha decidido crear dos grupos de trabajo especiales para formular las normas internacionales correspondientes.
Preguntas frecuentes sobre IPv6
1. ¿Qué es IPv4?
El conjunto de protocolos que se utiliza actualmente en Internet global es el conjunto de protocolos TCP/IP, y IP es el protocolo de capa de red central del conjunto de protocolos TCP/IP. El número de versión actual del protocolo IP es 4 (denominado IPv4) y la próxima versión es IPv6. IPv6 está en proceso de desarrollo y mejora continuos y reemplazará al IPv4 actualmente ampliamente utilizado en un futuro próximo.
2. Comparado con IPv4, ¿cuáles son las características y ventajas de IPv6?
1) Mayor espacio de direcciones. En IPv4, la longitud de una dirección IP se especifica como 32, es decir, hay 2^32-1 direcciones; en IPv6, la longitud de una dirección IP es 128, es decir, hay 2^128-1 direcciones.
2) La tabla de enrutamiento es más pequeña: la asignación de direcciones IPv6 sigue el principio de agregación desde el principio, lo que permite al enrutador usar una entrada en la tabla de enrutamiento para representar una subred, lo que reduce en gran medida la cantidad de pasos en el enrutador. La longitud de la tabla de enrutamiento aumenta la velocidad a la que el enrutador reenvía los paquetes de datos.
3) Soporte de multidifusión y control de flujo mejorados. Esto brinda grandes oportunidades de desarrollo para aplicaciones multimedia en la red y proporciona una buena plataforma de red para el control de la calidad de servicio (QoS).
4) Se agregó soporte para configuración automática. Se trata de una mejora y ampliación del protocolo DHCP, que hace que la gestión de la red (especialmente LAN) sea más cómoda y rápida.
5) Mayor seguridad. En una red IPv6, los usuarios pueden cifrar datos y verificar paquetes IP en la capa de red, lo que mejora enormemente la seguridad de la red.
3. ¿Necesitamos 2^128-1 direcciones IP?
Sí, lo hacemos. Con el desarrollo de la tecnología electrónica y de redes, las redes informáticas entrarán en la vida diaria de las personas, y es posible que todo lo que las rodea deba estar conectado a Internet global. Para ser precisos, una red que utiliza IPv6 no tiene 2^128-1 direcciones para utilizar por completo. En primer lugar, para lograr la configuración automática de las direcciones IP, la LAN debe utilizar una subred con un prefijo igual a 64, pero pocas LAN pueden acomodar 2^64 puntos finales de red; en segundo lugar, porque las direcciones IPv6 deben asignarse de acuerdo con el principio de agrupación; las direcciones se desperdician en Inevitable.
4. Quiero saber sobre IPv6, ¿qué debo hacer?
¡Lee el RFC! Esta es la forma más barata y segura de aprender sobre IPv6, pero es aburrida. Hay al menos un libro sobre IPv6: "IPv6 - New Internet Protocol (Second Edition)"/"New Internet Protocol IPv6 (Second Edition)", Tsinghua University Press, 1999. También hay al menos un libro sobre programación de redes IPv6 ( Plataforma Unix) libro: Programación de redes Unix Volumen 1 (segunda edición)/Programación de redes Unix Volumen 1 (segunda edición), Tsinghua University Press, 1998
5. Quiero probar IPv6, ¿qué debo hacer?
Necesita tres cosas: un sistema operativo compatible con IPv6, software compatible con IPv6 y una conexión a Internet.
1) Actualmente, los sistemas operativos que admiten IPv6 incluyen Windows Vista, Linux (la versión del kernel es al menos 2.2.1, preferiblemente 2.2.12 o superior), FreeBSD (la serie 4.x ya admite IPv6, las versiones anteriores requieren parches del kernel), Windows NT/2000 (debe visitar el sitio web de Microsoft para descargar el parche). Windows NT/2000 (es necesario descargar los parches del sitio web de Microsoft), NetBSD, OpenBSD, Solaris (no estoy familiarizado con estos sistemas), etc. Hasta donde yo sé, los únicos sistemas operativos que definitivamente no soportan IPv6 son Windows 98 y versiones anteriores de la serie Windows.
2) Los sistemas operativos que admiten IPv6 generalmente vienen con algunos programas de red que admiten IPv6 (Linux es un caso especial, porque algunos programas pueden admitir IPv6 en sí, pero debido a que los editores insisten en la importancia y disponibilidad de IPv6, Hay diferentes vistas, por lo que la opción correspondiente no se activa al compilar). Sin embargo, los programas que vienen con estos sistemas operativos a menudo no son los mejores y es posible que deba conectarse a Internet para encontrar algún buen software que admita IPv6.
3) Si realmente quieres probar IPv6, asegúrate de tener una conexión a Internet, o al menos una LAN.
Encabezado del paquete IPv6
El encabezado del paquete IPv6 es una mejora parcial del encabezado del paquete IPv4. Se eliminan algunos campos innecesarios o poco utilizados y se agregan otros para proporcionar un mejor soporte en tiempo real. campo.
Estructura del paquete de datos IPv6
El paquete de datos IPv6 consta de un encabezado de paquete de datos IPv6, un encabezado de paquete de datos extendido y una unidad de datos de protocolo de capa superior, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1, estructura del paquete IPv6
-Encabezado del paquete IPv6
Longitud fija de 40 bytes, que se analizará en detalle en la segunda mitad de este artículo. .
- Encabezado de extensiones
Una mejora importante en el diseño del encabezado IPv6 en comparación con el encabezado IPv4 original es mover todos los campos opcionales fuera del encabezado IPv6 y colocarlos en las extensiones en Baotou. . Los encabezados de paquetes IPv6 mejorados mejoran la eficiencia del reenvío del enrutador porque los enrutadores de tránsito no examinan la mayoría de los encabezados de extensión IPv6.
Los encabezados de extensión IPv6 pueden tener ninguno, uno o más, y otra mejora de IPv6 es que a diferencia de las opciones de IPv4, la longitud de los encabezados de extensión IPv6 no es fija, lo que hace que las opciones de extensión cambien en el futuro. Esta característica, junto con la forma en que se manejan las opciones, hace posible utilizar las opciones de IPv6.
- Unidad de datos de protocolo (PDU) de capa superior
Una PDU consta de un encabezado de transporte y una carga útil (como un mensaje ICMPv6 o un mensaje UDP, etc.). La carga útil del paquete IPv6 consta del encabezado de extensión IPv6 y la PDU, y el número máximo de bytes permitido suele ser 65 535 bytes. Las cargas útiles más grandes se pueden enviar utilizando la opción de carga útil gigante en el encabezado de extensión.
Encabezado del paquete IPv6
Figura 2, formato del encabezado del paquete IPv6
La longitud del encabezado del paquete IPv6 se fija en 40 bytes y todas las opciones en IPv4 son eliminado Solo se incluyen ocho campos obligatorios, por lo que aunque una dirección IPv6 es cuatro veces más larga que una dirección IPv4, el encabezado IPv6 es solo el doble de largo que el encabezado IPv4.
Versión: 4 dígitos, número de versión del protocolo IP, valor = 6.
Clase de transacción: 8 bits, que indica la categoría o prioridad de comunicación del flujo de datos IPv6. Su funcionalidad es similar al campo Tipo de servicio (TOS) IPv4.
Etiqueta de tráfico: 20 bits, una nueva característica de IPv6, utilizada para marcar flujos de datos que requieren un procesamiento especial por parte de los enrutadores IPv6. Este campo se utiliza para determinadas comunicaciones que tienen requisitos especiales de calidad del servicio de conexión, como la transmisión de datos de audio o vídeo en tiempo real. En IPv6, puede haber múltiples flujos entre el mismo origen y destino, que se distinguen por un indicador de flujo distinto de cero. Si el enrutador no requiere ningún manejo especial, el valor de este campo se establecerá en "0".
Longitud de la carga útil: longitud de la carga útil de 16 bits. La longitud de la carga útil incluye el encabezado de extensión y la PDU de la capa superior, y 16 bits pueden representar una longitud de carga útil de hasta 65.535 bytes. Para cargas útiles que superen este número de bytes, el valor del campo se establecerá en "0", utilizando la opción de carga útil gigante en las opciones Salto a Salto del encabezado de extensión.
Siguiente encabezado: 8 bits que identifican el tipo de encabezado de paquete que sigue al encabezado IPv6, como un encabezado de extensión (si existe) o uno de los encabezados de protocolo de la capa de transporte (como TCP, UDP o ICMPv6).
Límite de saltos: 8 bits, similar al campo TTL de IPv4. IPv4 limita el ciclo de vida de los paquetes de datos por tiempo, mientras que IPv6 limita el ciclo de vida de los paquetes de datos por la cantidad de veces que el paquete de datos se reenvía entre enrutadores. Cada vez que se reenvía el paquete, este campo se reduce en 1 y cuando llega a 0, el paquete se descarta.
Dirección de origen: 128 bits, la dirección del host de envío.
Dirección de destino: 128 bits, en la mayoría de los casos la dirección de destino es la dirección del host. Sin embargo, si hay presente un encabezado de extensión de enrutamiento, la dirección de destino puede ser la siguiente interfaz del enrutador en la tabla de enrutamiento del remitente.
Encabezados de extensión IPv6
IPv6 saca todas las opciones disponibles del encabezado IPv6 y las coloca en encabezados de extensión. Esto mejora el rendimiento del enrutador al procesar paquetes IPv6 que contienen opciones porque los enrutadores de tránsito no inspeccionan ni procesan encabezados de extensión distintos de los encabezados de extensión de opciones salto por salto.
Normalmente, un paquete IPv6 típico no tiene encabezados de extensión. El remitente agrega uno o más encabezados de extensión solo cuando el enrutador o el nodo de destino requiere algún procesamiento especial. A diferencia de IPv4, la longitud del encabezado de extensión de IPv6 es arbitraria y no está limitada a 40 bytes, pero su longitud es siempre un múltiplo entero de 8 bytes para mejorar el rendimiento en los encabezados de opciones de procesamiento y los protocolos de la capa de transporte.
Actualmente, RFC 2460 define los siguientes seis encabezados de extensión IPv6: encabezado de opción salto a salto, encabezado de opción de destino, encabezado de enrutamiento, encabezado de fragmentación, encabezado de autenticación y encabezado de protocolo ESP.
1) Encabezado de opción salto a salto
Contiene opciones de parámetros especiales que cada enrutador debe verificar y procesar durante la transmisión de paquetes.
Opciones de salto a salto Las opciones en el encabezado del paquete describen ciertas características del paquete o se utilizan para proporcionar relleno. Estas opciones incluyen:
-Opción Pad1 (tipo de opción 0), relleno de un solo byte.
-Opción PadN (opción tipo 1), rellena más de 2 bytes.
-Opción Jumbo Payload (opción tipo 194) para transmitir paquetes jumbo. Al utilizar la opción de carga útil jumbo, la longitud de la carga útil del paquete puede ser de hasta 4.294.967.295 bytes. Los paquetes IPv6 con una longitud de carga útil superior a 65.535 bytes se denominan "paquetes gigantes".
- La opción de advertencia del enrutador (opción tipo 5) alerta al enrutador que se requiere un manejo especial del contenido de los paquetes. Las opciones de advertencia del enrutador se utilizan para el descubrimiento de escuchas de multidifusión y los protocolos RSVP (reserva de recursos).
2) Encabezado del paquete de opciones de destino
Información que debe ser verificada por el destino intermedio o final. Tiene dos propósitos:
: cada enrutador de tránsito maneja estas opciones si el encabezado de extensión de enrutamiento está presente.
- Sin encabezados de extensión de enrutamiento, solo el nodo de destino final necesita procesar estas opciones.
3) Encabezado de enrutamiento
De manera similar al enrutamiento de origen flexible de IPv4, el nodo de origen de IPv6 puede usar el encabezado de extensión de enrutamiento para especificar la ruta de origen flexible, es decir, la ruta que el paquete de datos debe pasar del origen al destino. Lista de enrutadores de tránsito.
4) Encabezado de segmentación
Proporciona servicios de segmentación y reensamblaje. Cuando el paquete es más grande que la unidad máxima de transmisión (MTU) del enlace, el nodo de origen es responsable de fragmentar el paquete y proporcionar información de recarga en el encabezado de extensión fragmentado.
Las partes no fragmentables de un paquete IPv6 incluyen: el encabezado del paquete IPv6, el encabezado de opciones Hop-by-Hop, el encabezado de opciones de destino (para enrutadores de tránsito) y el encabezado de enrutamiento. Las partes fragmentables de un paquete IPv6 incluyen: el encabezado de autenticación, el encabezado del protocolo ESP, el encabezado de opciones de destino (para el destino final) y la unidad de datos del protocolo de capa superior PDU.
Nota: a. En IPv6, solo el nodo de origen puede fragmentar la carga útil.
5) Encabezado de autenticación
Proporciona autenticación de fuente de datos, verificación de integridad de datos y protección anti-repetición. El encabezado de autenticación no proporciona servicios de cifrado de datos y los paquetes de datos que requieren servicios de cifrado se pueden combinar con el protocolo ESP.
6) Encabezado del paquete de datos del protocolo ESP
Proporciona servicios de cifrado.
La tecnología de transmisión inalámbrica de pulsos UWB (banda ultra ancha, banda ultraancha) es una tecnología de comunicación inalámbrica revolucionaria que ha surgido a nivel internacional en los últimos dos o tres años. En comparación con otras tecnologías de comunicación inalámbrica, tiene grandes ventajas. La diferencia: no necesita utilizar una onda portadora, sino que se basa en señales de pulsos de banda base muy cortas y continuas (normalmente) para transmitir datos, por lo que ocupa una banda de frecuencia muy amplia, generalmente del orden de varios GHz.
La tecnología UWB es sinónimo de los siguientes términos: pulso muy corto, sin portadora, dominio del tiempo, no sinusoidal, función ortogonal y señales inalámbricas/de radar de gran ancho de banda relativo. Debido a sus excelentes y únicas características técnicas, la comunicación por pulsos UWB ha atraído cada vez más la atención de la academia y la industria de la comunicación, así como de todos los ámbitos de la vida. Se utilizará en aplicaciones de gran capacidad y alta escala a pequeña escala y en interiores. Las comunicaciones multimedia inalámbricas de alta velocidad, el radar, el posicionamiento preciso, la detección, la obtención de imágenes y la medición a través de paredes y suelos se utilizan cada vez más.
II. Descripción general de UWB
La UWB que se está estudiando actualmente es esencialmente una tecnología de espectro ensanchado sin portadora que utiliza pulsos de choque con ciclos de trabajo extremadamente bajos (tan bajos como 0,5) como información. transportistas. Se logra modulando directamente los pulsos de choque con tiempos de subida y bajada muy pronunciados. Las ráfagas de impulsos de transmisión directa UWB típicas ya no tienen los conceptos tradicionales de frecuencia intermedia y radiofrecuencia. En este momento, la señal de transmisión puede considerarse como una señal de banda base (en el contexto de la radio tradicional) o una señal de radiofrecuencia (desde la perspectiva). de la composición espectral de la señal de transmisión). Los pulsos son típicamente pulsos gaussianos de ciclo único, y un bit de información se puede mapear en cientos de tales pulsos. La anchura de un pulso de un solo ciclo es del orden de ns y tiene un espectro de frecuencias muy amplio.
UWB desarrolla un nuevo canal inalámbrico con capacidad en GHz y máxima capacidad espacial.
Los componentes básicos de un transceptor inalámbrico de pulsos UWB basado en CDMA se muestran en la Figura 1. En el extremo de transmisión, el generador de reloj genera una secuencia de pulsos con un cierto período repetitivo y sintetiza la información que será transmitida por el usuario y el código pseudoaleatorio que representa la dirección del usuario, o sintetiza la secuencia de pulsos periódica antes mencionada en un secuencia de pulsos con un determinado método de modulación Después de la modulación, la secuencia de pulsos impulsa el circuito generador de pulsos para formar una secuencia de pulsos con una cierta forma y regularidad de pulso, que luego se amplifica a la potencia requerida y se acopla a la antena UWB para su emisión.
En el extremo receptor, la señal recibida por la antena UWB se amplifica mediante un amplificador de bajo ruido y luego se alimenta a una entrada del correlacionador. En la otra entrada del correlador, se añade un tren de impulsos generado localmente modulado por el código pseudoaleatorio del usuario para sincronizarlo con el transmisor. La señal en el receptor se multiplica en el correlador junto con el pulso modulado por código pseudoaleatorio sincronizado localmente. Integración y operaciones de muestreo y retención. La señal generada está separada de la información de la dirección del usuario y contiene solo información de transmisión del usuario y otras interferencias. Luego, la señal se demodula, es decir, cada pulso se juzga en función de la modulación del transmisor, para recuperar la información transmitida. El circuito de sincronización incluye un circuito de captura y seguimiento, cuya función es extraer con precisión la información de posición y período de repetición del pulso del reloj, y actuar sobre el circuito de sincronización local para generar varias señales de reloj y sincronización requeridas por el receptor.
2.1 Indicadores principales de UWB
Rango de frecuencia: 3,1-10,6 GHz
Consumo de energía del sistema: 1-4 mW
Ancho de pulso; :0,2-1,5 ns, período de repetición: 25 ns-1 ms;
Potencia de transmisión: