摘 要：IPv4地址分配的缺陷导致当今IPv4网络潜在的低效和浪费问题。为了不重蹈IPv4地址分配不合理的覆辙，在部署IPv6的开始就以谨慎而有效地方法进行地址分配是非常重要的。相关组织对这个问题也提出了若干建议和标准，本文根据最新的RFC文档关于IPv6地址体系结构及分配策略的建议提出了一种可扩展的IPv6全球单播地址分配方案。该方案在RFC3177建议基础上对/48地址前缀的站点级地址块进行分配，该方案不仅具有灵活的可扩展性，而且支持对不同类型的业务实施不同的策略，为全面实现IPv6奠定了基础。
关键词：IPv6；地址体系结构；地址分配策略；可扩展性 A Method for IPv6 Sitelevel Address Allocation LIU Lan(Hangzhou Dianzi UNIversity, Hangzhou, 310018, China) Abstract：The disadvantages of IPv4 Address allocation make IPv4 network ineff icient and address sPACe wasteful. IPv6 address allocation must be managed in a prudent manner with regards to the longterm interests of the internet fo r imple mentation IPv6. This paper proposed a method for IPv6 sitelevel global unicast address allocation which is followed the latest RFC documents of IPv6 addressing architecture and IPv6 allocation policy. The proposed method not only has flex i ble scalability but also supports different policy for different service. It is a foundation of implementing IPv6
Keywords：IPv6; addressing architecture;address allocat ion policy;scalability
1引言
伴随着IPv4网络的快速发展，IP地址空间的分配问题、QoS问题和安全性问题逐渐成为影响网络发展的重要因素。IETF敏锐地预测到了上述问题，于1995年12月提出RFC1883标准协议文档，即IPv6，后经进一步更新和完善，于1998年形成了一个完整的协议体系RFC2460。IPv6从根本上解决了IP地址的耗尽问题，并在地址分类、报头格式、安全性、QoS，即插即用、移动性等诸多方面进行 了协议优化，使之更加适应未来网络的发展。但要实现完全的IPv6网络运行不是一朝一夕的事情，统筹兼顾、综合考虑各种因素来部署和应用IPv6，使其产生最大的效能，满足各方面的需求，是当前高度关注的问题。
在开展IPv6实验和应用时，首先要做的是IPv6地址分配。虽然IPv6有巨大的地址空间，但吸取IPv4地址分配的经验教训，以谨慎的方式合理地分配IP地址是非常重要的。提高路由性能又不使路由表过于膨胀是地址分配要达到的一个目标。世界各国同盟在这方面做了大量的工作，从1995年12月的RFC1887（an architecture for IPv6 unicast addres s allocation）开始，到2004年6月发布的RFC3769［1］，其间推出了几十篇有关的RFC文档和草案。新的方法和原则不断取代旧的方案，使其更加适应当前和可预期未来的需要。随着地址分配经验的成熟和技术的提高，这个过程还将不断进行下去，直至找到一种能满足所有需求的完美解决方案。
RFC3177建议提出将/48前缀地址分配给用户端网络，将/64前缀地址作为接口地址，而未对/48到/64之间的站点级网络地址做任何分配建议。本文在介绍最新的IPv6地址体系结构以及相关的地址分配原则基础上提出一种可扩展的站点级IPv6地址分配方案。该方案保持/48 IPv6单播地址前缀分配到用户网络和/64前缀分配到节点接口，在/48和/64之间的16 b前缀上采用可扩展的分层结构按不同的业务类型分配IP地址，以支持对各种业务类型实施不同的策略。 2IPv6地址体系结构
2.1地址类型
IPv6地址是一个分配到接口或一组接口的128位标识符，他有3种地址类型：
单播（unicast）一个单一接口的标识符。发送到一个单播地址的分组被交付到由该地址标识的接口。
任播（anycast）一组接口的标识符。发送到一个任播地址的分组被交付到由该地址标识的经路由协议确定的一个最近的接口。
组播（multicast）一组接口的标识符。发送到一个组播地址的分组被交付到由该地址标识的所有接口。
IPv6地址类型由地址的高序比特标识,如表1所示。
任播地址取自单播地址空间，在句法格式上与单播地址没有区别。
2.2全球单播地址格式
IPv6单播地址可用任意比特长度的前缀来聚合，这一点与IPv4的无类域间路由（CIDR）相 似。图1为RFC3513［2］定义的IPv6全球单播地址的一般格式： 这里全球路由前缀一般具有分层结构，由RIR（Regional Internet Registry）和ISP（Int ernet Service Provider）将其分配到站点Site（一族子网或链路）；子网ID是站点内一个子网的标识符，他由站点管理者按层次结构进行分配；接口ID被用来标识一条链路上的接口，一般情况下（起始不是二进制000）接口ID是按照改进的EUI64格式构建的64位标识符。3IPv6全球单播地址分配策略
3.1分配原则
地址分配是网络规划设计的要点之一，地址分配方案的好坏将直接影响网络的可靠性、稳定性和可扩展性等重要性能，地址分配一旦确定，其更改的难度和对网络的影响程度将很大。正确的地址分配方案需要充分考虑路由表的大小以及拓扑结构变化后相应信息所必须传输的距离。聚合可减少路由器必需工作的路径数量，使路由表较小，这意味着较少的内存、较低的处理请求和获得更快的收敛过程。因而在进行地址分配时应尽可能分配较大的连续地址空间并留下一定的空间供将来扩展使用。
IESG和IAB在RFC3177［3］中建议在公共的和私有的拓扑之间的边界分配应遵循以下规则：
(1)除了有很大的网络需求，一般情况按/48分配。
(2)当已知只有1个子网时按/64分配。
(3)当确定只有1个设备连接时按/128分配。
按照以上原则，对家庭网络或普通的企业网络，都应该分配/48网络。由此，在当前由IAN A（Internet Assigned Numbers Authority）分配的2000：：/3的全球单播地址格式前缀下，与RFC3177协调一致的全球单播地址格式如图2所示： 3.2分配方法
当一个ISP为他的用户或一个组织为其子网制定一个地址规划时，要为将来的发展预留一个连续的地址空间。文献［4］提出了一种灵活的方式来管理IPv6地址块的比特位分配，该方法尽可能不固定各地址部分的边界，从而使地址分配方案具有一定的可扩展性。
假定IP地址空间由p1，p2，p3，…，pN部分组成，各部分按顺序连续排列组成IP地址如图3所示。 各部分之间的边界基于由下一级授权机构分配的前缀，最左端的部分p1可能分配给一个注册机构，p2可能分配到一个大的ISP或国家注册机构，p3可能分配给大的用户或小的ISP等，每一部分的长度可能不同。
对于最左端的部分p1，首先从最左端的比特位开始分配；对于最右端的部分pN，首先从最右端的比特位开始分配；对于所有其他的中间部分，预定义一个任意的边界（前缀），然后从可分配部分的中间比特位开始分配。该方法使得未分配的比特位处于各部分之间的边界附近，已分配的比特位从各部分中间向边界扩展，这意味着任何两部分之间的前缀能够向前或向后改变。 4一种IPv6全球单播地址分配方案
4.1分配需求
假设某一个企业或组织已经拥有一个/48地址块，并用他给其子网分配地址。由于接口地址采用64位改进的EUI64格式，所以在/48到/64地址前缀之间还有16 b（128-48-64=16）可供其建立自己的地址空间体系结构。接受服务的网络可能需要各种不同类型的业务如多媒体业务、普通数据业务等，因而希望网络提供者能够为不同类型的业务提供不同的服务质量等级。新的地址分配方案应该考虑以下问题：
可扩展性路由/交换网络的扩展应不影响性能，新的局域网或主机数量的增加应能够被处理。
对移动/远程用户的支持可分配一个地址集用于互联移动或远程用户。
能够进行静态和动态地址分配允许对前缀进行长期的静态预分配和按需的可能是短期的自动分配。
支持基于策略的分配用不同的地址代码标识各种类型的业务，便于策略的运用。
将来的服务保留地址块。
4.2分配方案
为实现上述目标及提高路由器的工作效率，可以将IP地址分为若干部分，其中每一部分分别指配给不同业务使用，使网络层可对不同要求的业务进行“隔离”。
具体的地址分配方案如图4所示。 将/48到/64之间的16位地址空间分为3部分，分别用p1，p2和p3表示。
中间部分p2（5 b）保留为将来扩展之用，目前可设置为0。
左端的业务类型标识符p1暂时设定为5b，可定义32种不同类型的业务，如局域网业务、移动用户业务、远程用户业务、QoS业务以及安全业务等。为了获得可扩展性，从p1的最左端开始分配代码，分配方法如下：
随着网络和应用的发展，当业务类型超过32种时，可将p1部分向右边的保留位扩展。
右端的业务等级标识符p3暂时设定为6b，对应的每一种业务类型标识符p1又可定义64个等级或种类，每一个等级或种类可用不同的参数来表征其业务需求。如对于p1 =10000的局域网业务，p3可定义64个LAN；对于p1=01000的要求QoS的业务，p3可定义64种QoS级别；同样对于p1=11000的要求提供安全保障的业务，p3也可规定64种安全等级；对其他业务类型也有类似的规定。p3的编码从最右端开始，这样在将来64个等级不够时可向左边的保留位扩展。p3的编码顺序如下：
作为使用这种分配结构的一个例子，若有一个业务等级为000011的要求低时延的语音通信业务，其在前缀为/48的网络中完整的IPv6地址如图5所示： IPv6地址的分配是一个长期的任务，需要在实践中不断总结经验和提高技术，在IPv6完全实现之前还有相当长的一段时间，这段过渡期对于验证上述建议非常有益。由于有IPv6的自动配置，即使对主机重新编号也不会产生问题，惟一需要人工改变的是当上层地址规划发生变化时对路由器上的IPv6前缀进行修改。 5结语
根据RFC3513［2］,RFC3587［5］，RFC3769［1］以及RFC3177［3］文档的建议，采纳将IPv6/48地址前缀分配到IPv6用户网络（site）以及按照改进的EUI64格式，将/64地址前缀作为接口标识。当一个企业或组织被分配了一个IPv6 /48地址块后，就可在/48与/64之间构建自己的分层地址结构。
本文在RFC3531［4］文档思想的基础上提出了一种支持策略的可扩展的IPv6地址分配方案，该方案不仅具有灵活的可扩展性，而且能够支持对各类型的业务实施不同的策略处理，为IPv6网络提供服务质量、安全保证、移动性等奠定了一定的基础。作为一种有效管理IPv6地址的参考性建议，本方案还有待实践的检验。为了避免重蹈IPv4地址分配不合理的覆辙，及早按统一标准制定IPv6地址管理和分配策略，是迈向IPv6网络的坚实的一步。参考文献［1］RFC3769-2004 Requirements for IPv6 Prefix Delegation［s］.
［2］RFC3513-2003 Internet Protocol Version 6 ( IPv6) Addr essing Architecture［s］.
［3］RFC3177-2001 IAB/IESG Recommendations on IPv6 Address Allocations to Sites［s].
［4］RFC3531-2003 A Flexible Method for Managing the Assig nment of Bits of an IPv6 Address Block［s］.
［5］RFC3587-2003 IPv6 Global Unicast Address Formal［s］.
