为何要升级IP

的所有计算机几乎都支持IP。另一方面，IP也越来越多地用于连接其他设备，从而可以任意地使用网页浏览客户机访问内置网页服务器以实现对家用电器和安全系统的远程控制。
    使用IP的网络除了Internet之外还包括称作内联网的公司网络，其规模可以从一个办公室中连接在一起的几台主机到分布在全球范围内的所有分支机构的数以万计的主机。IP网的另一个特例是外联网(extranet )，它是出于某个共同目标在实体间提供安全连接的专用IP网。例如，外联网可用于把不同公司的成员连接成一个工作组或把需要传递订货和执行信息的商业伙伴连接起来(如需了解更多的关于外联网的信息，参见作者的另一本书《Extranet Design and Implementation》( SYBEX,1997))。
    从计算机硬件和软件到家庭娱乐产品、移动电话，甚至支持无线Internet连接的汽车，这些支持IP的产品的数量体现出IP对于当今世界的通信基础设施的重要性。
1.1.3 有多少人在使用IP
    “有多少人在使用连接到IP网络的系统”是一个复杂的问题。对于运行IP和连接到Internet 的网络数量，曾经一度有一个简单的计算方法：可以根据由不同网络授权机构指派的网络地址数量作出判断。可这种方法并不能保证其正确性，因为它忽略了那些运行IP但没有连接Internet的网络。
    如今情况更加复杂，因为一个网络地址可以分为子网，由使用同一个Internet服务供应商(ISP)的多个机构共享。与此类似，还有很多机构在连接到Internet时采用了网络地址翻译技术(这种方法在内部主机/网络与外部主机/网络间使用网关作为媒介，网关把只有内部网才能识别的内部网络地址翻译为外部网络能够识别的地址)，在官方的统计数据中同样也不会包含这种网络。以上两种技术将在后续章节进一步讨论，使用这两种技术可以连接更多网络，但同时加大了准确统计Internet网络数量的难度。
    即使网络数量的准确统计成为可能，每个网络中包含的主机也并非都可计数。今天，网络中越来越多的公司使用地址翻译技术和防火墙技术把公司的资源隐藏起来，任何一个网络所连接的主机名字和数量对于公司外部的人都很难辨别和获得。
    最后，想要统计出通过这些系统访问IP网络的个人用户数量更是难上加难。大型主机和超级计算机可能有数以百计甚至更多的用户，同时还有一些用户使用多台计算机。结果是必须推测每台计算机上的平均用户数量，实际的数目可能是高达每台计算机300个用户也可能低至每台计算机1/3个用户。
    根据过去十年中令人目瞪口呆的增长速度，研究分析者提出了一些不同的估计，但勿庸质疑的是， Internet上肯定有数千万台主机，且使用IP的个人用户数量有一亿甚至更多。
1.1.4 当IP发生变化时会产生哪些影响
    正如你看到的一样， IP的升级将影响许多人和机构。当从IP v4向IP v6转变时，可能会发生一些事情，而这些都需要网络管理员来应付。首先，可能没有任何变化：没有软件/硬件升级、服务不变、一切不变，只要网络管理员选择不进行任何升级或只升级与Internet的连接。相反，也可能有很大变化，许多新的网络软件需要分发和配置，新的应用需要安装和升级，升级时出现的故障需要应付；此外，升级还会给用户、机构和网络管理员带来显著的好处。
    过渡方案以及不同的过渡策略将在第12章中进一步讨论。
1.2 IPv4的局限性及其缺点
    在当前计算机工业飞速发展的步伐下，指出IP v4的局限性和缺点如同指出小汽车和卡车的内燃机是有缺陷的动力源一样。IP的确是一个非常强壮的协议，并已经证明了它能够连接小至几个节点，大至Internet上难以计数的主机。为交通工具选择动力源时，只要能像汽油机或柴油机一样提供动力，任何人都可以使用包括电能、太阳能或是风能作为上路的动力而不会影响别人，与此不同的是， IP的升级将对所有使用IP的人产生重大影响。
    TCP/IP的工程师和设计人员早在8 0年代初期就意识到了升级的需求，因为当时已经发现IP地址空间随着Internet的发展只能支持很短的时间。本节将介绍IP必须升级的原因以及可以同时改进之处，其中包括：
    • 地址空间的局限性： IP地址空间的危机由来已久，并正是升级的主要动力。
    • 性能：尽管IP表现得不错，一些源自20年甚至更早以前的设计还能够进一步改进。
    • 安全性：安全性一直被认为是由网络层以上的层负责，但它现在已经成为IP的下一个版本可以发挥作用的地方。
    • 自动配置：对于IP v4节点的配置一直比较复杂，而网络管理员与用户则更喜欢“即插即用”，即：将计算机插在网络上然后就可以开始使用。IP主机移动性的增强也要求当主机在不同网络间移动和使用不同的网络接入点时能提供更好的配置支持。
1.2.1 IP地址空间危机
    Internet经历了核爆炸般的发展，在过去的10到15年间，连接到Internet的网络数量每隔不到一年的时间就会增加一倍。但即便是这样的发展速度，也并不足以导致90年代后期IP地址的匮乏。
    IP地址为32位长，经常以4个两位十六进制数字表示，也常常以4个0至2 5 5间的数字表示，数字间以小数点间隔。每个IP主机地址包括两部分：网络地址，用于指出该主机属于哪一个网络(属于同一个网络的主机使用同样的网络地址)；主机地址，它唯一地定义了网络上的主机。这种安排一方面是IP协议的长处所在，另一方面也导致了地址危机的产生。
    由于IP v4的地址空间可能具有多于40亿的地址，有人可能会认为Internet很容易容纳数以亿计的主机，至少几年内仍可以应付连续的倍增。但是，这只适用于IP地址以顺序化分布的情况，即第一台主机的地址为1，第二台主机的地址为2，依此类推。通过使用分级地址格式，即每台主机首先依据它所连接的网络进行标识， IP可支持简单的选路协议，主机只需要了解彼此的IP地址，就可以将数据从一台主机上转移至另一台主机。这种分级地址把地址分配的工作交给了每个网络的管理者，从而不再需要中央授权机构为Internet上的每台主机指派地址。到网络外的数据依据网络地址进行选路，在数据到达目的主机所连接的路由器之前无需要了解主机地址。
    通过中央授权机构顺序化地为每台主机指派地址可能会使地址指派更加高效，但是这几乎使所有其他的网络功能不可行。例如，选路将实质上不可行，因为这将要求每个中间路由器去查询中央数据库以确定向何处转发包，而且每个路由器都需要最新的Internet拓扑图获知向何处转发包。每一次主机的地址变动都将导致中央数据库的更新，因为需在其中修改或删除该主机的表项。
    IP地址被分为五类，只有三类用于IP网络，这三类地址一度被认为足以应付将来的网络互联。A类地址只有126个，用于那些最大的实体，如政府机关，因为它们连接着最多的主机：理论上最多可达一千六百万台。B类地址大约16000个，用于大型机构，如大学和大公司，理论上可支持超过65000台主机。C类网络超过两百万个，每个网络上的主机数量不超过255个，用于使用IP网络的其他机构。
    更小的公司，某些只有几台主机，它们对于C类地址的使用效率很低；而大型机构在寻找B类地址时却发现越来越难；那些幸运地获得A类地址的少数公司很少能够高效地使用它们的一千六百万个主机地址。这导致了在过去几年中一直使用的网络地址指派规程陷入了困境，在试图更有效地分发地址空间的同时，还要注意保存现有的未指派地址。与此同时，一些解决地址危机的办法开始得以广泛使用，其中包

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