基于IPV6的新一代安全网络的改进

第２４卷第３期　２０１２年７月　黄河水利职业技术学院学报　ｏｕｒＩｌａｌ　ｏｆ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．３　Ｊｕ１．２０ｌ２　基于Ｉ　ＰＶ６的新一代安全网络的改进　关天柱．吕振雷　（黄河水利职业技术学院，河南开封４７５００４）　摘　要：ＩＰＶ６作为新一代的网络协议，已经得到了众多用户的认可。分析了ＩＰＶ６报头形式的优化　和地址长度的变化，剖析了ＩＰＶ６网络的安全技术特性，探讨了ＩＰＶ６网络在过滤技术的ＥＳＰ封装　协议的架构技术方面的安全改进技术。　关键词：ＩＰＶ６；网络协议；网络安全；改进技术　中图分类号￣ＴＰ３９３．０８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８—４８６Ｘ（２０１２）０３—００５３—０２　０　引言　随着互联网的发展，网络用户急剧增加．ＩＰＶ４已　经不能够提供足够多的地址来满足需求。在此背景　下，ＩＥＴＦ任务组设计出了ＩＰＶ６。ＩＰＶ６的出现能够　有效解决网络方面的许多问题，而且在体系结构方　面也有所改进。ＩＰＶ６的优势主要体现在两个方面：　第一个是ＩＰＶ６的地址空间有了很大程度的扩充．　并加入了分层地址聚类的功能化配置管理工作．这　一对于扩展报头，ＩＰＶ６在ＩＰＶ４的基础上进行了　优化。它将原来位于报头内的可选字段均提取至报　头外的扩展报头内，其扩展报头不参与路由器的遍　历操作。ＩＰＶ６中的几种常见扩展报头为：　（１）目的地选项。该报头主要是为了让路由器　明确数据包的接收方。（２）Ｈｏｐ—ｂｙ—Ｈｏｐ选项报头。　ＩＰＶ６网络中的每个分组都包含该选项报头，其中，　选项类型为０的字段是负责字节的填充。若字节达　到了２个以上，则可以使用ＰａｄＮ进行填充。（３）ＥＳＰ　协议报头。该报头主要完成数据的加密处理，从而　保证数据的安全性。　优势对于网络连接的终端用户服务而言是十分　研究方向，可以为网络安全技术的扩展应用提供良　好的支撑平台。　目前，ＩＰＶ６作为新一代的网络协议．已经得到　了众多应用领域的认可，相信在不久的将来．互联　网的发展将离不开ＩＰＶ６的支持。本文试针对ＩＰＶ６　有用的；第二个是ＩＰＶ６给出了新一代安全网络的　１．２　ＩＰＶ６地址长度的变化　与ＩＰＶ４　３２位的地址长度不同，ＩＰＶ６规定的地　址长度为１２８位。将地址长度进行扩展，可以取得　两个方面的好处。一方面，可以将地址进行细分，从　而能更好地与拓扑路由域的层次结构相对应。另一　协议，详细探讨新一代网络安全方面的改进技术，　希望能为ＩＰＶ６的应用提供技术上的参考。　方面，能够映射出网络适配器的地址。ＩＰＶ６的寻址　可以在网络接口层完成，并具备自动配置的功能。　以单播地址为例，ＩＰＶ６将地址分成两部分，即：　地址前缀和接口标识符。由于单播地址主要用于单　个接口的标记，所以根据地址接收到的数据包还需　传发到与标记对应的接口。单播地址涉及链路／本　地、站点／本地以及全局ＩＰＶ６地址３个类型。　１　ＩＰＶ６报头形式的优化和地址长度的变化　１．１　ＩＰＶ６报头形式的优化　ＩＰＶ４的核心问题在于提供的地址资源有限。严　重影响了互联网的进一步拓展。ＩＰＶ６的地址容量　能够达到２　１２８个。可以很好地缓解网络ＩＰ地址的　紧张状况。ＩＰＶ６报头的总长度达到了４０个字节，是　ＩＰＶ４长度的两倍之多。其大部分字段主要用以描述　地址，一小部分字段用以描述报头信息。描述的报　２　ＩＰＶ６网络的安全改进分析　２．１　ＩＰＶ６网络的安全技术挑战　在信息化高速发展的今天，各行各业都离不开　网络。但是，网络给人们带来方便的同时，也引发了　诸多问题，安全性是其中一个较为突出的问题。大　头信息涉及：ｖｅｒｓｉｏｎ（版本）、Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｃｌａｓｓ（流量类别）、　Ｆｌｏｗ　Ｌａｂｅｌ（流标签１、Ｐａｙｌｏａｄ　Ｌｅｎｇｔｈ（有效载荷长度）　以及Ｎｅｘｔ　Ｈｅａｄｅｒ（下一报头）等。　收稿日期：２０１２—０２—１２　作者简介：关天柱（１９８２一），男，河南开封人，讲师，主要从事网络安全方面的教学与研究工作；吕振雷（１９８２一），男，河南新乡　人，讲师，主要从事计算机应用方面的教学与研究工作。　５３　黄河水利职业技术学院学报　多数网络攻击都与网络协议（特别是ＴＣＰ／ＩＰ等协　议）有着密切关联。目前，国内外不少专家都在对　ＩＰＶ６协议进行深入分析，但对于面向ＩＰＶ６的互联网　而言，有效解决网络攻击问题的任务还很艰巨。大　家对于基于ＩＰＶ６安全网络所面临的技术挑战还是　有共识的，主要集中在网络扩展性和安全性等方　面【ＩＪ。由于ＩＰＶ６与ＩＰＶ４网络将会长期共存，网络会　同时存在两者的安全问题或产生新的漏洞。例如：　使用ＩＰＶ６非法访问了同时采用ＩＰＶ４和ＩＰＶ６两种　协议的局域网资源．通过使用安装了双栈的ＩＰＶ６　主机，可以建立由ＩＰＶ６到ＩＰＶ４的隧道，从而绕过　防火墙，对ＩＰＶ４进行攻击。与ＩＰＶ４网络相同，ＩＰＶ６　网络也需要防火墙、漏洞扫描、网络过滤、防病毒网　关等网络安全设备．基于ＩＰＶ６环境的病毒已经出现。　这方面的安全技术也将面临挑战。　２．２　ＩＰＶ６的主要的过滤技术　ＩＰＶ６主要是针对ＩＰＶ４地址不足问题提出的．　同时也对路由以及自动配置方面进行了优化。ＩＰＶ４　与ＩＰＶ６共存一段时期后．ＩＰＶ６最终将会代替　ＩＰＶ４。ＩＰＶ６涉及的主要过滤技术有隧道技术和双　栈技术Ｉ２ｌ。　（１）隧道技术。ＩＰＶ４网络中就存在隧道技术，而　且应用广泛。基于ＩＰＶ６网络的隧道技术的实现原　理是：根据ＩＰＶ６协议的规定，对需要进行传递的网　络数据包进行封装，并转换成ＩＰＶ４格式数据包（因　为现有大部分网络设备为ＩＰＶ４设备），当目的端接　收到ＩＰＶ４数据包后，再进行格式转换，并进行解封　装操作。隧道技术对于网络设置的要求不高，传输　状态也比较平稳。隧道接口内的初始化操作主要是　由驱动程序完成的，若链路是点对点的模式，且目　的端地址已经明确。那就可以直接建立路由，使参　数直接通过用户进行传送。需要明确的是，传送后　的参数应保存在变量ｐｒｉ中。具体初始化数据如表１　所示。　表１　ＩＰＶ６隧道技术初始化数据表　Ｔａｂｌｅ　１　ＩＰＶ６　ｔｕｎｎｅｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎｉｔｊａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　参数的变量名　具体的数值　Ｉｌｙｐｅ　ＡＰＲＨＲＤ—ＳＩＬＫＲＯＡＤ　Ｈａｒｄｈｅａｄｅｒ＿ｌｅｎ　ＬＬＭＡＸ＿ＨＥＡＤＥＲ＋ｓｉｚｅｏｆ（ｓｔｒｕｔ　ｉｐｈｄｅｒ）　－ｓｉｚｅｏｆ（ｓｔｒｕｃｔ　ｕｄｐｈｄｄ　Ｍｔｕ　１　５００—－ｓｉｚｅｏｆ（ｓｔｒｕｃｔ　ｉｐｈｄｄ——ｓｉｚｅｏｆ　（ｓｔｒｕｃｔ　ｕｄｐｈｄｄ　Ｆｌａｇｓ　ＩＥ　ＮＯＡＲＰ　（２）双栈技术。双栈技术指在一个系统（一台主　机或一台路由器１中同时使用ＩＰＶ６、ＩＰＶ４两个可以　并行工作的协议栈。ＩＰＶ６网络中的设备只要能够支　２０１２年第３期　持双栈技术，就能解决很多数据传输问题，尤其是　针对ＩＰＶ４与ＩＰＶ６共存的特殊网络环境，效果更明　显。该技术起到很好的临时过滤作用，直到整个网　络都是ＩＰＶ６隧道，但该技术在硬件实现方面存在　一些难度。　２．３　ＥＳＰ【封装安全负载）封装协议的架构技术　由于ＩＰＶ４协议中的部分约束条件本身就可能　会引发一些安全问题，ＩＰＶ６在ＩＰＶ４的基础上进行　了协议改进。如：ＩＰＶ４链路上多个端口进行消息发　送请求时，可能引发拥塞现象。针对该现象，ＩＰＶ６　采取随机延时的方式进行缓解。另外，ＩＰＶ６网络中　路由器系统的缺省状态对传输单元以及自动配置　消息中的头部进行了明确认证，并通过ＥＳＰ（封装安　全负载）进行了封装。用户可以通过网络管理终端　对目的端口、源端口以及协议报文等进行加密和认　ｌ　ＡＳＢＲ　图１　ＩＰＶ６网络的封装协议架构示意图　Ｆｉｇ．１　ＩＰＶ６　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ＥＳＰ（封装安全负载１是ＩＰｓｅｃ体系结构中的一种　主要协议．其主要作用是在ＩＰＶ４和ＩＰＶ６中提供安　全服务的混合应用。ＥＳＰ通过加密需要保护的数据　以及在ＩＰｓｅｃ　ＥＳＰ数据部分放置这些加密的数据来　提供机密性和完整性。根据用户的安全要求，这个　机制既可以用于加密一个传输层的段（如：ＴＣＰ、ＵＤＰ、　ＩＣＭＰ、ＩＧＭＰ），也可以用于加密整个的ＩＰ数据报。　对于ＥＳＰ封装协议的网络架构，通常采用的安　全网络组建方法是：在路由器间建立ＩＰＳｅｃ安全隧道。　为满足转发性能的要求，可以考虑加入专用的加密　板卡，在路由器问建立了ＩＰＳｅｃ安全隧道＿３＿。　３结语　总之．随着互联网的发展，ＩＰＶ６取代ＩＰＶ４势在　必行。但是，由ＩＰＶ４过渡到ＩＰＶ６还需要一段较长　的时间。因此，怎样保证过滤的平稳以及安全性是　我们急需考虑并解决的问题。本文采用隧道技术、　双栈技术进行设备的初始化以及数据包的转发，并　基于ＥＳＰ进行协议封装构架．（下转第５９页）　李伟娟：加强河南省高等职业教育建设研究　【１６】张书义．关于加快河南省高等职业教育发展的思考［Ｊ］．天　中学－Ｄ】，２０１１，２６（３）：１１６—１１８．　［１９】袁海英．关于完善职教集团深度融合运行机制的探究［Ｊ］．　职业，２０１１（３３）：７４．　［１７］高卫东．职业教育集团的内涵、类型与功能［Ｊ］．职业技　术教育：教科版，２００４ｆ３４）：８—１１．　【２０】林如枫．我省高职教育存在的问题及对策思考［Ｊ］．福建商　业高等专科学校学报，２０１０（１）：１６—２０．　【１８】杨柳，易玉屏．我国学者关于职教集团的研究综￣－［Ｊ１．　溃任编辑张振元】　长沙航空职业技术学院学报．２００７（２）：８一ｌ１．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ＬＩ　Ｗｅｉ－ｊ／．ｓａｎ　（Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｋａｉｆｅｎｇ　４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　Ｈｅｎａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｉｎｇ　ａ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｔｈｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｓｃａｌｅ　ｈａｓ　ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｕｎｃｅａｓｉｎｇｌｙ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｍａｄｅ　ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ　ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ，ｂｕｔ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｐｏｌｉｃｙ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ａｎｄ　ｐｕｂｌｉｃｉｔｙ，ｂｉａｓ　ｏｆ　ｐｕｂｌｉｃ　ａｗａｒｅｎｅｓｓ，ｆｕｎｄｉｎｇ　ｓｈｏｒｔａｇｅ，　ｕｎｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔａｌｅｎｔｓ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｓｏ，ｗｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐａｇａｎｄａ，ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　ｓｙｓｔｅｍ，ｐｌａｙ　ｔｈｅ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｌｌｅｇｅｓ，ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｓｔａｆｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｈｅｎａｎ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｈｅｎａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ；ｈｉｇｈｅｒ　ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍ；　ｒｅｆｏｒｉＢ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　（上接第５４页）可以促进ＩＰＶ６网络的发展．并提供　较好的安全性　。　国防科技大学学报．２００９（２５）：６０—６３．　［３】苏晓．浅析ＩＰｖ６的安全机制对现有网络安全体系的影响　『Ｊ１．通信电源技术，２０１０（４）：４０—４１．　参考文献：　【１】卡斌．ＩＰＶ６的安全协议及安全问题［Ｊ］．信息安全与通信保　［４］王艳华，左明．基于ＩＰｖ６的互联网安全问题探讨『Ｊ１．网络　安全技术与应用，２０１１（２）：３９—４３．　密．２０１０（１）：５０—５２．　【２】陈海涛，胡华平，徐传福，等．动态网络安全的框架模型［Ｊ】．　［责任编辑杨明庆】　～　～　５９