计算机网络第2讲2

1、IPv6技术(1)1IP(Internet Protocol)是TCP/IP协议集的核心协议之一, 主要提供无连接的数据报传输和互连网的路由服务IP的基本任务是通过互连网将IP数据报从源主机传输到目的主机, 各个IP数据报将独立传输1. IP协议概述2在IP网络中, 每个节点都要预先分配一个惟一的逻辑地址(IP地址)作为网络和节点的标识符IP不保证传送可靠性和正确性, 在网络资源不足情况下, 可能丢弃某些数据报, 同时IP也不检查被数据链路层丢弃的报文在传送时, 高层协议将数据传给IP, IP将数据封装为IP数据报后通过网络接口发送出去3如果目的主机直接连在本地网中, IP直接将数据报传送给本

2、地网中目的主机如果目的主机是在远程网络上, IP将数据报传送给本地路由器, 由本地路由器再传送给下一个路由器或目的主机目前，IP协议有两个版本：IP v4和IP v6， IP v4是现在使用的版本，IP v6是将要使用的版本4由于IPv4存在着地址空间匮乏、安全性差、不支持QoS等一系列缺陷，使IP v4难以担当下一代Internet核心协议的重任为此，IETF提出了下一代IP协议:IP v6，在IP地址空间、路由协议、安全性、移动性以及QoS支持等方面作了较大的改进，增强了IP协议的功能52. IPv6 协议的新特性大型地址空间：IPv6地址是128位，完全可以解决当前IPv4地址匮乏问题可

3、以实现真正的端到端通信机制，不再需要网络地址转换(NAT)之类的网络设备，大大减少了网络瓶颈为将来互联网发展留有充足的地址空间 6新的报头格式：IPv6采用新的报头格式，将不重要的字段和可选的字段放在扩展报头中, 使报头开销减少到最小程度, 有利于路由器处理IPv6报头只比IPv4报头大两倍，但IPv6 地址比 IPv4 地址大 4 倍IPv4报头和IPv6报头不能混合使用, 如果要同时处理IPv4和IPv6报文，必须同时使用IPv4和IPv6协议(双协议)7有效和分级的路由基础结构：在基于IPv6的互联网上，IPv6全局地址可以用来构架有效的、分级的、简要的路由基础结构，能够满足互联网服务提

4、供商(ISP)多层次的应用需要IPv6主干网路由器的路由表变得非常小，能够大大提高路由选择效率8无状态和有状态地址配置：为了简化主机配置，IPv6同时支持有状态地址配置(有DHCP服务器时的地址配置)和无状态地址配置(无DHCP服务器时的地址配置)在使用无状态地址配置的情况下, 主机自动使用同一链路的IPv6地址和本地路由器通告的前缀地址来配置自己9内置安全协议：IPv6协议的安全机制是基于IP安全(IP Security，IPSec)协议提供的，并且由内部组件来实现，而不是一个可选项这种内置的安全特性建立一个统一和一致的安全协议标准，大大提高了不同IPv6 实现之间的互操作性10支持服务质量

5、 (QoS)：IPv6 报头中的“流类别”字段标识了数据报所属的数据流，路由器将根据数据流类别和优先级进行特殊处理，进而实现对QoS的支持功能 QoS控制是一种端到端的全局性网络控制行为，在数据流经过的各个路由器上都要支持QoS功能，才能实现端到端的QoS控制11用于相邻节点互操作的新协议：IPv6定义了一个称为邻居发现(ND)的新协议，取代了ARP协议及ICMPv4中的“路由器发现”消息和“重定向”消息可扩展性：IPv6允许在报头后增加扩展报头，以便扩展新的功能IPv4报头只支持40字节的选项，而IPv6 扩展报头只受 IPv6 数据报大小的限制 123. IPv6地址IPv4地址为32位，

6、以8位边界划分，每8位转换成十进制，用“.”号分隔IPv4将IP地址分成网络地址和主机地址两部分，根据不同地址类别，网络地址和主机地址的位数不同这种地址分配方法的缺陷是不够灵活13IPv6地址为128 位，以16位边界划分，每16位转换成4位十六进制数字，用冒号(:)分隔, 称为冒号十六进制IPv6对128位地址没有作类别限制，允许服务提供商根据实际需要进行地址划分。IP v6的标准地址格式为： X:X:X:X:X:X:X:X，每个X为16位 14下面是二进制格式的IPv6地址(128位): 11010 10011 00000 1101101010 11111 1111111000101000

7、 11010 以16位边界划分，每16位转换成十六进制，用冒号分隔，其结果是： 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF: FE28:9C5A 15IP v6地址的基本规则：为了简化IPv6地址表示，可以删除每个16位块中起始的0，但每个16位块至少要保留1位例如： 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF: FE28:9C5A(原始地址) 21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A (简化后) 16 如果地址中出现连续的0，则可以用“:”号来压缩(称为零压缩)，进一步简化IPv6地址表示。例如： FE80:0:0:0:2AA:FF:FE

8、9A:4CA2 FE80:2AA:FF:FE9A:4CA2(压缩后) FF02:0:0:0:0:0:0:2 FF02:2 (压缩后) 17 零压缩只能用于压缩冒号十六进制地址中一个连续的16位块，不能压缩部分16位信息块，例如不能将FF02:30:0:0:0:0:0:5 表示成 FF02:3:5 用:表示0位的数量用(8-n)16公式来计算, 其中n为地址中的16位块的数量，例如在地址FF02:2中，被压缩了 (8-2)16= 96个0 零压缩只能在给定地址中使用一次,否则将无法确定每个:所表示的0个数18 IPv6地址使用地址前缀(FP)概念来表示该地址的前几位或者网络标识符，并用X/Y形式

9、来表示，其中X是地址前缀，Y是地址前缀的位数 例如： 5D4C:D3:/16的地址前缀为5D4C 21DA:D3:/48 是路由前缀 21DA:D3:0:2F3B:/64是子网前缀19 IPv6是根据地址前缀来划分IPv6地址空间的。IP v6地址可以分为单播(Unicast)、多播(Multicast)和任播(Anycast)等3种地址，各种地址类型用地址格式前缀来表示有关国际组织定义了一些特殊用途的IPv6地址，用特定的地址前缀来表示, 占整个IPv6地址空间的1520单播地址单播地址惟一地标识一个网络接口，以该类地址传送的IP数据报将交付给该地址对应的网络接口IPv6定义了多种单播地址格

10、式1) 可聚集全局单播地址以前缀FP001为标识，可聚集全局单播地址等价于公用IPv4地址, 称为全局地址21在IPv4 Internet中，采用的是平面路由和分层路由的混合结构在IPv6 Internet中，采用的是更加有效的分层寻址和路由结构可聚集全局单播地址通过聚集可以产生分层路由结构, 其作用域是整个IPv6 Internet22可聚集全局单播地址采用三层结构： 公用拓扑是提供IPv6 Internet 服务的各种ISP的集合 站点拓扑是一个组织中子网的集合 接口标识符标识了一个组织中某一子网上的特定接口 232) 链路本地地址 以FP 1111 1110 10 为标识，用于同一链路上

11、相邻节点之间的通信，例如在没有路由器的单个链路上，主机之间要使用链路本地地址进行通信链路本地地址的作用域是本地链路，IPv6 路由器不会转发链路本地通信链路本地地址是邻居发现(ND)协议所需要的，且是自动配置的 243) 站点本地地址 以FP 1111111011为标识，一般在专用内部网中使用，且不会与可聚集全局单播地址发生冲突站点本地地址的作用域是站点(内部网络)，路由器不会转发站点本地通信站点本地地址不会自动地配置，必须通过无状态或有状态地址配置过程来分配 25站点本地地址以FEC0:/48开始，前面48位字段是固定的随后的16 位是子网标识符，用于在一个组织中创建和标识子网，在平面子网结

12、构中，可标识最多65536个子网，也可使用子网标识符的最高位来建立一个分层和可聚集的路由结构最后的64位是接口标识符，用来标识子网上的特定接口26可聚集全局单播地址和站点本地地址共享除开始48位以外的相同地址结构在可聚集全局单播地址中, 站点拓扑标识了一个组织中的子网, 站点本地地址中的子网标识符具有同样的功能使用特定子网编号的子网可以支持站点本地地址和可聚集全局单播地址 27 4) IP v4兼容性地址 IPv4兼容地址：地址格式为:w.x.y.z (w.x.y.z 为 IPv4 地址)，双协议栈节点(同时使用 IPv4 和IPv6 协议的节点)使用这种地址可以通过IPv4网络进行IPv6通

13、信，当目的地址为IPv4兼容地址时, IPv6将自动用 IPv4报头来封装数据报, 并通过IPv4网络发送给目标。28 IPv4映射地址：地址格式为:FFFF: w.x.y.z，用于将IPv6节点表示成IPv4节点，且只用于内部表示，一般不作为IPv6 数据报的源地址或目的地址 6to4地址：两个同时运行IPv4和IPv6的节点之间通过IPv4网络进行通信时，可以使用6to4地址，6to4地址由前缀2002:/16和节点的IPv4地址组合而成，形成一个 48 位前缀295) 两个特殊地址未指定地址(0:0:0:0:0:0:0:0或:)：用于指出某个地址不存在，等价于 IPv4的未指定地址0.0

14、.0.0，未指定地址通常作为源地址来验证暂定地址的惟一性，但不能用作目的地址 环回地址(0:0:0:0:0:0:0:1或:1)：用来标识环回接口，允许节点自发自收，等价于 IPv4 的环回地址 127.0.0.1 30多播地址 多播地址标识了一组接口，以该地址类型发送的数据报将传送给该地址对应的所有接口 多播地址格式：标识 标志 作用域 组ID31标识: 多播地址以FP1111 1111为标识标志: 标志为0时，表示多播地址是永久性的；当标志为1时，表示多播地址是临时性的作用域: 指出多播通信的范围，路由器使用作用域来确定是否转发多播通信, 作用域可以是链路本地、站点本地、本地/全局等地址32 组ID：惟一标识一个多播组, 永久性组ID独立于作用域，临时性组ID与特定的作用域有关, 从FF01:到 FF0F:是保留的周知多播地址当IPv6多播地址映射到以太网多播 MAC地址时，一般从 IPv6 多播地址的低32位分配组 ID，其它位设置为0这样, 每个组 ID就可以映射到惟一的以太网多播 MAC 地址上 33在地址解析过程中，