IPng，也稱為下一代IP，目前並沒有完全定型。IPng是為“修訂IP”而提出的一個概念性的名字，沒有一個具體的協定叫做IPng，它是所有有關的下一代網際網路協定的總稱。
基本介紹
- 外文名：ipng
- 類別：下一代IP
- 特點：概念
- 類型：總稱
簡介,概念的誕生,對Internet將來的估計,需要考慮的領域,IPv4繼承者的提案,提案一：TUBA,提案二：TP/IX,提案三：IP封裝,橫空出世——IPv6,
簡介
九十年代以來,全世界都在享用Internet上豐富、方便、快捷、廉價的信息資源。但隨著Internet的規模急劇膨脹,32位IP位址即將耗盡。為了避免因IP位址耗盡導致Internet崩潰，學術界從90年代初便開始研製新的IP位址系統。1994年正式提出了新一代IP協定，簡稱IPng，後確立正式名稱為IP第六版，簡稱IPv6。
概念的誕生
90年代初期，很顯然Internet已經超出了協定所能控制的範圍。1991年12月發布的RFC1287，其標題是“未來的Internet體系結構”，其中列出了1991年1月的Internet Activities Board(IAB，後來被稱為Internet Architecture Board) 和Internet Engineering Steering Group(IESG)會議上確定的發展方向，其中包括對於Internet將來的基本估計和Internet協定中需要改進的最重要的領域。
對Internet將來的估計
TCP/IP協定集將在一定時間內與OSI模型並存。國際標準化組織(ISO)開發了開放系統互聯結構(OSI模型)。儘管TCP/IP在市場上獲得了成功並贏得了廣泛的接受，但OSI模型將在一定時間內繼續發揮巨大的影響。
Internet將變得更加複雜，需要與種類繁多的不同網路技術協同工作。即，與僅僅依靠一種或幾種網路連線介質不同，將會有越來越多的網路連線介質誕生並長時間使用。、
對於Internet的訪問將由許多承載商一起提供，其中包括提供多種網路的公用和專用供應商。換句話說，多種不同類型的單位，包括公司、政府機構、教學組織和公用事業的網路，既可以通過電信業務供應商也可以通過個人擁有的網路進行連線。
Internet需要能夠支持多達十億個網路的互聯，具體數量可能在一千萬到一百億個網路之間。
我們從1998年開始對這些預測做一個回顧就可以發現它們工作得的確不錯。其中最重大的預測是OSI模型將繼續保持其重要性，雖然近年來OSI模型在IP中已套用很少，但它並沒有消失。隨著新的網路技術，如異步傳送模式(ATM)和xDSL(對於不同的數字用戶環路服務的統稱)逐漸普及， Internet確實變得越來越複雜。同時網路連線的多樣性也正如預測一樣增長起來。
雖然IPv4地址空間不夠已經是不爭的事實，但需要互聯的網路的具體數量目前仍不是很清楚。一方面，在十億個網路這種數量下，可以為世界上的每一個公司和單位分配一個網路；另一方面，隨著計算機的普及和費用的逐漸降低，每個人擁有至少一個網路已經成為一種需求，這就導致了世界上需要有至少一百億個網路以用於個人。在某些不可見的因素影響下，甚至可能會產生需要至少一萬億個網路的請求。
需要考慮的領域
1991年1月的IAB/IESG會議上還產生了另一個清單，其中列出了未來結構調整中最重要的領域。制定這份清單的目的在於定義將來的開發力量應當集中在哪些方面。其中包括：
多協定體系結構
安全性體系結構
流量控制和狀態
現代套用
地址空間毫無疑問已經是一個問題，而路由表的膨脹也值得密切注意。RFC中指出，調用一個包含5000至7000項的路由表的時間將逐步影響快速發展的網路的性能。RFC1287的作者指出，不僅IPv4的地址空間將被消耗殆盡，而且在那個時刻到來之前可能IPv4的路由算法已經無法適應如此大數量的網路。他們還指出，源與目的地之間的多路由可能會導致服務類型(TOS)的變化，並將需要一些機制來控制路由的選擇。
通過一些機制對網路路由進行集聚的方法已被建議作為路由爆炸的一個可能的解決方案。通過某些辦法在大的域之間劃定邊界將有助於提高路由效率。另一個建議是用一些高效的算法來進行路由的計算，同時在路由器上利用一些辦法以某些特殊的路由方法保持特殊業務流的狀態。
對於定址方案可能的修改包括使用現有的32位地址作為一個非全球唯一的標識。即，在網路中不互通的部分間地址可以重用。例如，把全球分為幾個不同的域，這使得一個主機地址在每個域中都可以被使用一次，而域間的互操作將通過協定網關在數據進行域間切換時重寫其地址而進行。
2. 多協定體系結構
對於互操作的OSI傳輸與TCP/IP業務流的支持被認為是需要進一步開發的一個重要方面。這是因為直到1991年，Internet的連線仍然意味著一個主機必須具備一個Internet地址。如果沒有一個IP位址並且沒有運行IP，那么將不能上網。這種觀點在1991年有了一些變化， RFC1287的作者建議連線可以通過電子郵件網關或者更簡單一些，通過某些套用來訪問Internet。例如，NetWare網路上的用戶可以在他們的系統上使用諸如網頁瀏覽器和電子郵件客戶機之類的Internet套用，但同時使用網路互聯包交換(IPX)協定在他們本地的Novell Netware網路上傳輸數據。
更重要的是，至少從事後看來， TCP/IP可以包含或借鑑其他協定。而互操作性，尤其是套用之間而不是低層之間的互操作性，則被認為是一件好事。
3. 安全性體系結構
美國國防部對於重點研究和開發工作的投資導致了IP的產生，這也意味著IP中天生就具有國防安全性方面的考慮。但是，商用Internet在安全性需求上與軍隊的網路有所不同，並且向一個協定集中添加安全性要比從頭建設一個安全性協定難得多。
4. 流量控制與狀態
IPv4是一個無連線協定，但一些進程—例如語音和圖像—需要一定程度的流量控制以正常工作。一個圖像流必須以一個相對穩定的速率到達其目的地，不能太快也不能太慢，否則它的工作將不正常。RFC1287中定義了一些包排隊機制以進行必要的流量控制，同時還定義了一些保持不同流的狀態的方法來拓展IP使之更加適用於實時傳輸。
請注意在IPv4中定義了服務類型(TOS)域，但TOS不僅沒有得到廣泛套用而且現在連如何實現都尚不清楚。
5. 高級套用
RFC的作者建議，與其考慮如何提出新的套用，還不如改進和簡化開發新的和高級套用所需的過程，因為這樣將帶來更大的創造力。作為一個開始，他們建議創造用於不同類型數據的通用數據格式，尤其是文本、圖像與圖形、音頻與視頻、工作站顯示與數據類等。對於開發高級套用而言，另一個重要的方面在於數據交換的機制。建議的機制中包括：存儲轉發業務、全球檔案系統、進程間通信、數據廣播和訪問資料庫的標準方法等。
IPv4繼承者的提案
到1994年為止，已經出現了一些可以作為IPv4繼承者的提案。IETF在1994年考慮的三個主要提案其實在1992年便已開始成形。
提案一：TUBA
RFC1347，含有更多地址的TCP和UDP(RFC1347：TCP and UDP with Bigger Addresses，TUBA)，是其中之一。TUBA是一個簡單的Internet定址和選路協定，可以認為是簡單地用OSI網路互聯協定和無連線網路協定(CLNP)替換了IP。CLNP中使用了網路服務訪問點(NSAP)地址，該地址可以是任意長度，但通常為20位元組，從而提供了足夠的地址空間。除此之外，使用CLNP還可以幫助IP和OSI間進行會聚，並同時消除了建立一個完整的新協定的要求。
提案二：TP/IX
另一個提案在1992年以IPv7出現，並在1993年的RFC1475中有更加詳細的描述，其標題為“ TP/IX：下一代的Internet”。目前不太清楚TP/IX的含義，根據Christian Huitema 在《IPv6:The New Internet Protocol》(Prentice Hall PTR, 1998)一書中的解釋，該名字主要是為了表達該RFC的作者，Robert Ullman，在修改IP的同時升級TCP的願望。TP/IX使用64位地址，並在分級結構中加入了位於各單位之上的定址層以用於管理。IPv7的8位元組地址中有3位元組用於管理域， 3位元組用於各單位的網路，另2位元組用於標識主機。IPv7包頭在對IPv4的包頭進行簡化的同時，也加入了轉發路由標識符，使得中介路由器可以根據它來決定如何處理數據報。例如，可以根據在轉發路由標識符中與該路由相關的值(如吞吐量或價值)來選擇特定的路由，也可以根據它來把數據放在特定的業務流中或把數據與一台移動的主機聯繫起來——這意味著，一台主機可以在從一個網路搬到另一網路上的同時保持其TCP連線。TP/IX不僅對TCP和UDP協定作了修改，它同時還包括了一個叫做RAP的新的選路協定。
TP/IX後來演變成了RFC1707中定義的另一個協定， CATNIP：Internet通用體系結構。但是CATNIP除了保持了IPv7的設計理念外似乎與TP/IX的共同點不多。為了提供一個通用的體系結構，CATNIP標準中允許三種套用最廣泛的體系結構：TCP/IP、OSI和IPX的使用，並討論了如何為下一代IP集成一個更具競爭力的標準。它的目標是使得所有業已存在的系統在各個主機均無需修改、地址無需變化、軟體無需升級的情況下可以繼續互通。通過允許使用不同的網路體系， CATNIP將對實際基礎設施的影響降到最小，但是，這也意味著需要通過增加一層的複雜性來實現真正的互聯互通。
提案三：IP封裝
第三種提案某些時候被稱為IP中的IP，或IP封裝(IP Encaps)。在這個提案中， IP包含兩層：一層用於全球骨幹網路，而另一層用於比較有限的範圍。在有限範圍內仍然使用IPv4，但骨幹網路中使用不同地址的新的一層。後來這種提案不斷演變並與其他協定相融合從而產生了簡單增強IP (SIPP)。RFC1710(簡單增強IP白皮書)對SIPP的歷史做出了如下解釋：
SIPP工作組代表的是進行IPng開發的三個不同IETF工作組的進展。第一組被稱為IP位址封裝(IPAE)，由Dave Crocker和Robert Hinden領導。該小組提出了對IPv4的一些擴展以攜帶更多的地址。他們的主要工作是研究過渡的辦法。
後來Steve Deering提出了一個由IPv4發展而來的新建議，被稱為簡單IP (SIP)。在Steve Deering和Christian Huitema的領導下成立了一個工作組進行基於該建議的研究。SIP中包括64位地址，一個經過簡化的包頭及單獨的擴展頭中的選項。兩個小組經過長期的互相接觸達成了共識，即IPAE與SIP間有許多通用的元素，並且IPAE開發的過渡機制可以套用於SIP，最終兩個小組決定合併來集中他們的力量。新的SIP工作組的領導是Steve Deering和Robert Hinden。
與SIP相併行，Paul Francis(即Paul Tsuchiya)也成立了一個工作組來開發PIP。PIP是一個基於新的結構的IP。PIP背後的推動力在於引入了新的IP，而且賦予了該機會非常重要的新的特徵。PIP支持以16位為單位的變長地址，地址間通過標識符進行區分，能夠支持選擇承載商、移動性和高效轉發。其中包括了與IPAE類似的過渡機制。
經過PIP和SIP工作組領導層之間大量的討論，他們逐漸意識到PIP中大量的先進特徵可以由SIP在不修改基本的SIP協定且保持IPAE過渡機制的前提下完成。本質上使得各種協定的最佳特徵都可以被保持。正是基於這一點，兩個組決定合併以集中力量。
新的協定被稱為簡單增強IP (SIPP)。合併後的小組的主席是Steve Deering，Paul Francis和Robert Hinden。
簡而言之， SIPP對IPv4進行了以下改動：
選路和定址擴展： SIPP定義了64位地址，倍增了IPv4地址空間。目的是為了在分層結構中提供更多級別，在每一層中可以分別完成各自的選路。另一個功能是加入了群地址，義網路拓撲中的不同地區。SIPP以64位為單位的地址擴展，及群地址均使得更大的地址空間成為可能。
IP頭的簡化：SIPP去掉一些IPv4頭欄位的內容，同時對結構進行了重組使之有助於提高路由的效率。
對於選項實現的改進： SIPP使用了更加靈活的方法對IP選項進行編碼和實現。
一個值得注意的機制是SIPP對於IP選項的處理：與把IP選項作為IP頭的基本組成部分不同，SIPP中把IP選項與包頭的主要部分進行了隔離。該選項頭，如果有的話，將被放在包頭後的數據報中並位於傳輸層協定頭之前。使用這種方法後，路由器只有在必要的時候才會對選項頭進行處理，這樣一來就提高了對於所有數據進行處理的性能RFC1710同時提供了SIPP技術規範的技術概述和對於協定必要性的證明和描述。如果只是為了知道IPv6來自何方的話，它也值得一讀，因為SIPP經過一些修改之後，被IESG接受作為IPng的基礎。最終定案——RFC1752：關於IP下一代協定的建議 RFC1752(關於IP下一代協定的建議)於1995年發布。這是一份令人著迷的檔案，因為其中非常明確地指出了在IPv4的候選繼任協定中哪些是需要的，哪些是已擁有的。在它的小結中，RFC1752的作者指出了IPng將來的樣子：
本協定提案中包括一個擁有分級地址結構的簡化的頭結構，從而允許進行嚴格的路由集聚，並且足以應付Internet在可見的將來產生的需求。本協定中也包括包一級的身份驗證和加密功能以及即插即用的自動配置功能。這個設計改變了IP頭選項的編碼方式，從而在提高性能的同時增加了在將來引入新的選項的靈活性。它還包括了對業務流進行標記的能力。
包含許多特殊建議的列表的第五項指出， IPng將基於SIPP的128位地址。該RFC中的其他部分為Internet研究小組解決IPv4中的問題提供了非常好的歷史資料，同時也提供了對於三個競爭者：TUBA、CATNIP和SIPP的詳細的分析。該RFC檢查了每個提案，並討論了它們如何滿足(或不能滿足)需要，同時也提供了這些提案經評審後的結果。
所有三種提案都在某種程度上獲得了讚揚，並都可以在最終的提案中找到各自的影子。例如， SIPP中並不包括一個強壯的過渡方案或可以被全盤接受的自動配置的機制，因此在該標準中引入了TUBA在這些方面的方案。同時SIPP中所有值得自豪的方案中也有一些未被採納：如地址擴展的概念被認為是實驗性過強，會為IPng的工作引入風險；同時其6 4位地址被1 2 8位地址取代以適應任何沒有預見到的情況。
RFC 1752描述的建議中包括了多種與IPng及相關協定的實際設計相關的進一步的任務。SIPP及其他協定可以被認為只是一個起點，尤其是當IPng強壯到可以長年為Internet服務的時候就更是如此。
橫空出世——IPv6
最早的描述IPv6及其支持的協定的RFC標準(RFC1883~1887)於1996年早期發表，其中有一些可參見本書的附錄B中。但是，它們當時並沒有全部完成且其後加入了多種附屬檔案和少許修改。附錄A中包括與IPng和IPv6相關的RFC的列表。下一章將描述IPv6的基礎，第6章則提供了基於這些和後來的協定標準的更多的細節。
