IPv6对网络安全的改进与挑战

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IPv4地址资源的紧缺引发了一系列安全问题，尽管IPv6协议在网络安全上做了多项改进，但是其引入也带来了新的安全问题。

由于我国IPv4地址资源严重不足，除了采用CIDR、VLSM和DHCP技术缓解地址紧张问题，更多的是采用私有IP地址结合网络地址转换（NAT/PAT）技术来解决这个问题。比如PSTN、ADSL、GPRS拨号上网、宽带用户以及很多校园网、企业网大都是采用私有IPv4地址，通过NAT技术接入互联网，这不仅大大降低了网络传输的速度，且安全性等方面也难以得到保障。从根本上看，互联网可信度问题、端到端连接特性遭受破坏、网络没有强制采用IPSec而带来的安全性问题，使IPv4网络面临各种威胁。

IPv6协议在网络安全上有改进

IP安全协议（IPSec） IPSec是IPv4的一个可选扩展协议，而在IPv6则是一个必备组成部分。IPSec协议可以“无缝”地为IP提供安全特性，如提供访问控制、数据源的身份验证、数据完整性检查、机密性保证，以及抗重播（Replay）攻击等。新版路由协议OSPFv3 和 RIPng采用IPSec来对路由信息进行加密和认证，提高抗路由攻击的性能。

需要指出的是，虽然IPSec能够防止多种攻击，但无法抵御Sniffer、DoS攻击、洪水（Flood）攻击和应用层攻击。IPSec作为一个网络层协议，只能负责其下层的网络安全，不能对其上层如Web、E-mail及FTP等应用的安全负责。

端到端的安全保证 IPv6最大的优势在于保证端到端的安全，可以满足用户对端到端安全和移动性的要求。IPv6限制使用NAT，允许所有的网络节点使用其全球惟一的地址进行通信。每当建立一个IPv6的连接，都会在两端主机上对数据包进行IPSec封装，中间路由器实现对有IPSec扩展头的IPv6数据包进行透明传输，通过对通信端的验证和对数据的加密保护，使得敏感数据可以在IPv6 网络上安全地传递，因此，无需针对特别的网络应用部署ALG（应用层网关），就可保证端到端的网络透明性，有利于提高网络服务速度。

地址分配与源地址检查 在IPv6的地址概念中，有了本地子网（Link-local）地址和本地网络（Site-local）地址的概念。从安全角度来说，这样的地址分配为网络管理员强化网络安全管理提供了方便。若某主机仅需要和一个子网内的其他主机建立联系，网络管理员可以只给该主机分配一个本地子网地址；若某服务器只为内部网用户提供访问服务，那么就可以只给这台服务器分配一个本地网络地址，而企业网外部的任何人都无法访问这些主机。

由于IPv6地址构造是可会聚的（aggregate-able）、层次化的地址结构，因此，在IPv6接入路由器对用户进入时进行源地址检查，使得ISP可以验证其客户地址的合法性。

源路由检查 出于安全性和多业务的考虑，许多核心路由器可根据需要，开启反向路由检测功能，防止源路由篡改和攻击。

防止未授权访问 IPv6固有的对身份验证的支持，以及对数据完整性和数据机密性的支持和改进，使得IPv6增强了防止未授权访问的能力，更加适合于那些对敏感信息和资源有特别处理要求的应用。

域名系统DNS 基于IPv6的DNS系统作为公共密钥基础设施（PKI）系统的基础，有助于抵御网上的身份伪装与偷窃，而采用可以提供认证和完整性安全特性的DNS安全扩展 （DNS Security Extensions）协议，能进一步增强目前针对DNS新的攻击方式的防护，例如“网络钓鱼（Phishing）”攻击、“DNS中毒（DNS poisoning）”攻击等，这些攻击会控制DNS服务器，将合法网站的IP地址篡改为假冒、恶意网站的IP地址等。此外，专家认为，如果能争取在我国建立IPv6域名系统根服务器，则对于我国的信息安全很有必要和十分重要。

灵活的扩展报头 一个完整的IPv6的数据包可包括多种扩展报头，例如逐个路程段选项报头、目的选项报头、路由报头、分段报头、身份认证报头、有效载荷安全封装报头、最终目的报头等。这些扩展报头不仅为IPv6扩展应用领域奠定了基础，同时也为安全性提供了保障。

防止网络扫描与病毒蠕虫传播 当病毒和蠕虫在感染了一台主机之后，就开始对其他主机进行随机扫描，在扫描到其他有漏洞的主机后，会把病毒传染给该主机。这种传播方式的传播速度在IPv4环境下非常迅速（如Nimdar病毒在4～5分钟内可以感染上百万台计算机）。但这种传播方式因为IPv6的地址空间的巨大变得不适用了，病毒及网络蠕虫在IPv6的网络中传播将会变得很困难。

防止网络放大攻击（Broadcast Amplication Attacks） ICMPv6在设计上不会响应组播地址和广播地址的消息，不存在广播，所以，只需要在网络边缘过滤组播数据包，即可阻止由攻击者向广播网段发送数据包而引起的网络放大攻击。

防止碎片（Fragment）攻击 IPv6认为MTU小于1280字节的数据包是非法的，处理时会丢弃MTU小于1280字节的数据包（除非它是最后一个包），这有助于防止碎片攻击。

由此看来，IPv6协议确实比IPv4的安全性有所改进，IPv4中常见的一些攻击方式，将在IPv6网络中失效，例如网络侦察、报头攻击、ICMP攻击、碎片攻击、假冒地址、病毒及蠕虫等。但数据包侦听、中间人攻击、洪水攻击、拒绝服务攻击、应用层攻击等一系列在IPv4网络中的问题，IPv6仍应对乏力，只是在IPv6的网络中事后追溯攻击的源头方面要比在IPv4中容易一些。

引入IPv6出现的安全新问题

IPv6是新的协议，在其发展过程中必定会产生一些新的安全问题，主要包括应对拒绝服务攻击（DoS）乏力、包过滤式防火墙无法根据访问控制列表ACL正常工作、入侵检测系统（IDS）遭遇拒绝服务攻击后失去作用、被黑客篡改报头等问题。

此外，在IPv6中还有一些问题有待解决，主要包括：

1. IP网中许多不安全问题主要是管理造成的。IPv6的管理与IPv4在思路上有可借鉴之处。但对于一些网管技术，如SNMP等，不管是移植还是重新另搞，其安全性都必须从本质上有所提高。由于目前针对IPv6的网管设备和网管软件几乎没有成熟产品出现，因此缺乏对IPv6网络进行监测和管理的手段，缺乏对大范围的网络故障定位和性能分析的手段。没有网管，何谈保障网络高效、安全运行？

2. PKI管理在IPv6中是悬而未决的新问题。

3. IPv6网络同样需要防火墙、VPN、IDS、漏洞扫描、网络过滤、防病毒网关等网络安全设备。事实上IPv6环境下的病毒已经出现。这方面的安全技术研发还尚需时日。

4. IPv6协议仍需在实践中完善，例如IPv6组播功能仅仅规定了简单的认证功能，所以还难以实现严格的用户限制功能，而移动IPv6（Mobiel IPv6）也存在很多新的安全挑战。DHCP必须经过升级才可以支持IPv6地址，DHCPv6仍然处于研究、制订之中。

向 IPv6迁移的可能漏洞

由于IPv6与IPv4网络将会长期共存，网络必然会同时存在两者的安全问题，或由此产生新的安全漏洞。

已经发现从IPv4向 IPv6转移时出现的一些安全漏洞，例如黑客可以使用IPv6非法访问采用了IPv4和IPv6两种协议的LAN的网络资源，攻击者可以通过安装了双栈的使用IPv6的主机，建立由IPv6到IPv4的隧道，绕过防火墙对IPv4进行攻击。

向IPv6协议的转移与采用其他任何一种新的网络协议一样，需要重新配置防火墙，其安全措施必须经过慎重的考虑和测试，例如IPv4环境下的IDS并不能直接支持IPv6，需要重新设计，原来应用在IPv4协议的安全策略和安全措施必须在IPv6上得到落实。

目前，IPv4向IPv6过渡有多种技术，其中基本过渡技术有双栈、隧道和协议转换，但目前这几种技术运行都不理想。专家建议，向IPv6转移应尽量采用双栈技术，避免采用协议转换；尽量采用静态隧道，避免采用动态隧道；这些都需要在广泛实验中加以检验。

与IPv4相比，IPv6在网络保密性、完整性方面有了更好的改进，在可控性和抗否认性方面有了新的保证，但IPv6不仅不可能彻底解决所有安全问题，同时还会伴随其产生新的安全问题。目前多数网络攻击和威胁来自应用层而非IP层，因此，保护网络安全与信息安全，只靠一两项技术并不能实现，还需配合多种手段，诸如认证体系、加密体系、密钥分发体系、可信计算体系等。 (ccw)