下一代网际协议IPV6

1、第8章 下一代网际协议IPv68.1 概述8.2 IPV6地址8.3 IPV6基本格式8.4 IPV6扩展首部介绍18.1.1 IPv4的局限性1地址枯竭2路由表膨胀3地址配置不够简便4安全性不足5QoS（服务质量）难以满足需求2IPv4地址地域分配不均衡3IPv4地址耗尽时间表48.1.2 IPv6的发展历程 从1990年开始，互联网工程任务小组（Internet Engineering Task Force，简称IETF）开始规划IPv4的下一代协议，除要解决即将遇到的IP地址短缺问题外，还要发展更多的扩展，为此IETF小组创建IPng，以让后续工作顺利进行。 1994年，各IPng领域的

2、代表们于多伦多举办的IETF会议中正式提议IPv6发展计划，该提议直到同年的11月17日才被认可 （RFC1883） ，并于1998年8月10日成为IETF的草案标准（RFC2460）。58.1.3 IPv6的新特性1更大的地址空间2灵活的首部格式3对自动配置的支持4支持资源分配5更小的路由表6更高的安全性。68.2 IPv6地址 在IPv6中，每个地址占128 bit，地址空间大于3.41038。如果整个地球表面（包括陆地和水面）都覆盖着计算机，那么IPv6允许每平方米拥有71023个IP地址。 78.2.1 IPv6地址格式IPv4地址：32 bit，4个字节（Byte）点分十进制表示：

3、d.d.d.dIPv6地址：128位，16个字节111111011111111010IPv6地址二进制表示88.2.1 IPv6地址格式1.首选格式 冒号十六进制表示法。地址被分成8段，每16位为一段，用“:”分隔。形如：X:X:X:X:X:X:X:X （X代表一个4位十六进制数）。如：表示成：2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF000000001 011111111 98.2.1 IPv6地址格式1.首选格式 为了缩短书写长度，前导零可以删除，但是每段至少要有一个数字，如：2001 : 0410 : 0000 : 0001 : 0000 : 0000

4、 : 0000 : 45FF 2001 : 410 : 0 : 1 : 0 : 0 : 0 : 45FF 108.2.1 IPv6地址格式2.压缩格式 多个连续为0的段可用:表示。如：2001 : 410 : 0 : 1 : 0 : 0 : 0 : 45FF 2001 : 410 : 0 : 1 : 45FF 118.2.1 IPv6地址格式2.压缩格式 以下是错误的压缩表示：:AAAA:13FFE:1010:2A2A:1FF02:30:0:0:0:0:0:5压缩成FF02:3:52000:5AC:0:0:0:0:2008:B874 2000:5AC:2008:B874 FF02:0:0:0:

5、0:0:0:1010 FF02:10100:0:0:0:0:0:0:1 :1 0:0:0:0:0:0:0:0 : 更多例子：:在整个地址中只能出现一次！120000000011111111110001 10000 00000 0000100000 00000 00000 111112001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff2001:410:0:1:0:0:0:45ff2001:410:0:1:45ff138.2.1 IPv6地址格式3.内嵌IPv4地址的IPv6地址一般格式为：x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，是在IPv4向IPv6过渡机制中特有的地址

6、表示方法，主要包含有两种：IPv4兼容IPv6地址IPv4映射IPv6地址IPv4兼容IPv6地址用于在IPv4网络上建立自动隧道，传输IPv6数据报文如：0:0:0:0:0:0:192.168.1.2 或者 :192.168.1.2IPv4映射IPv6地址仅用于IPv4/IPv6双栈节点内部使用如：0:0:0:0:0:FFFF:192.168.1.2 或者 :FFFF:192.168.1.2148.2.1 IPv6地址格式IPv4地址构成IPv6地址构成没有类的概念网络部分主机部分子网掩码长度192.168.1.1/24是一个C类地址前缀接口标识符前缀长度1234:5678:90AB:CDE

7、F:ABCD:EF01:2345:6789/64 158.2.1 IPv6地址格式IPv6地址构成subnet prefixinterface ID64 bits64bitssubnet prefix：网络前缀（ID），表示接口所属的网络Interface ID：接口ID，区分链路上的不同接口168.2.2 IPv6地址分类IPv6编址多播单播任意播分配的地址被请求节点地址本地链路地址可聚合全球单播地址本地站点地址未指定的回环地址本地链路地址可聚合全球单播地址本地站点地址IPv4兼容地址FF00:/8FF02:1:FF00:0000/104FE80:/102001:/162002:/163FF

8、E:16FEC0:/10:/128:1/128FE80:/102001:/162002:/163FFE:16FEC0:/100:0:0:0:0:/96178.2.2 IPv6地址分类单播地址与IPv4中单播含义类似组播地址与IPv4中组播含义类似任播地址新的地址类型18ABDCA将分组发给B的单播地址，谁会接收？8.2.2 IPv6地址分类单播地址19ABDCB、C在一个组播组中，A将数据发给该组的地址，谁会接收？8.2.2 IPv6地址分类组播地址20AB路由器C、D、E使用同一任播地址，A向该地址发包，谁会接收？8.2.2 IPv6地址分类任播地址CDE21AB路由器C、D、E使用同一任播

9、地址，B向该地址发包，谁会接收？8.2.2 IPv6地址分类任播地址CDE228.2.2.1 IPv6单播地址范围：全局站点本地链路本地可聚合全球单播地址链路本地地址惟一本地地址（取代站点本地地址）238.2.2.1 IPv6单播地址链路本地范围：248.2.2.1 IPv6单播地址站点本地范围：Internet258.2.2.1 IPv6单播地址全局（全球）范围：Internet268.2.2.1 IPv6单播地址类型：可聚合全球单播地址链路本地地址惟一本地地址（取代站点本地地址）特殊地址和保留地址27可聚合全球单播地址全球唯一，由IANA统一分配传播范围：整个Internet目前前缀：20

10、00:/3（前3位为001）由三部分组成global routing Prefix：网络前缀，Internet统一管理Subnet ID：子网或站点，组织内部管理 Interface ID：接口ID，区分链路上的不同接口global routing prefixinterface IDn bits64bitssubnet IDm bits00128EUI-64接口标识扩展惟一标识符，IEEE定义，64比特在以太网接口上，由48位以太网链路层地址转换而来00503EE44C00FFOUIIDFEE44C0000503E000000X0FFFEE44C0002503EX=1 表示全球管理X=0 表

11、示本地管理MAC地址插入FFFE设置U/L位生成EUI-6429链路本地地址传播范围：受限，在接口所连接的链路上使用前缀 FE80:/10（前10位1111111010）Interface ID：使用EUI-64也可以手工配置启用IPv6的节点的每个接口会自动配置一个本地链路地址interface ID10 bits64 bits54 bits0111111101030唯一本地地址传播范围：受限，在站点（site，一些链路组成）内不能传播到Internet，类似于IPv4的私网地址使用前缀 FC00:/10（前10位1111101100）31特殊地址与兼容地址特殊地址主要有两类：未指定地址和环

12、回地址 全“0”（0:0:0:0:0:0:0:0或:）代表了IPv6的未指定地址。表示某一个地址不可用，在报文中的源地址未指定时使用。0:0:0:0:0:0:0:1或:1代表了环回地址。只在节点内部有效。兼容地址用于IPv4向IPv6的迁移过渡期328.2.2.2 IPv6组播地址 一个组播地址标识了一组接口。目的地址为组播地址的分组被发送到所有组成员。组播地址只能作为目的地址而不能用作源地址。 IPv6组播地址的高8位每位设置为1，即FF00:/8338.2.2.2 IPv6组播地址一对多的单播传输348.2.2.2 IPv6组播地址一对多的组播传输358.2.2.2 IPv6组播地址FF0

13、0:/80RPTFF组编号范围368.2.2.2 IPv6组播地址标志（Flags）R=0 无内嵌的RPR=1 内嵌RPP=0 不基于单播前缀构建的组播地址P=1 基于单播前缀构建的组播地址T=0 永久分配的组播地址T=1 非永久分配的组播地址0RPT378.2.2.2 IPv6组播地址作用域（Scope） 作用域字段表示进行组播通讯的 IPv6 网络的作用域。该字段的大小为 4 位。路由器使用“作用域”来确定是否可以转发组播通讯。 例如，地址 FF02:2 的“作用域”为2 ，IPv6 路由器永远不会将此通讯转发到本地链路以外范围388.2.2.2 IPv6组播地址作用域（Scope） 39

14、8.2.2.2 IPv6组播地址IANA分配的固定范围的组播地址为了识别用于节点本地和链路本地作用域的所有节点，定义下列多播地址： FF01:1（节点本地作用域所有节点地址） FF02:1（链路本地作用域所有节点地址） 408.2.2.2 IPv6组播地址IANA分配的固定范围的组播地址为了识别用于节点本地、链路本地和站点本地作用域的所有路由器，定义下列多播地址： FF01:2（节点本地作用域所有路由器地址） FF02:2（链路本地作用域所有路由器地址） FF05:2（站点本地作用域所有路由器地址） 418.2.2.2 IPv6组播地址组播地址范 围含 义描 述FF01:1节点(Node)所有

15、节点在本地接口范围的所有节点FF01:2节点所有路由器在本地接口范围的所有路由器FF02:1本地链路(link-local)所有节点在本地链路范围的所有节点FF02:2本地链路所有路由器在本地链路范围的所有路由器FF02:5本地链路OSPF路由器所有OSPF路由器组播地址FF02:6本地链路OSPF DR路由器所有OSPF的DR路由器组播地址FF02:9本地链路RIP路由器所有RIP路由器组播地址FF02:13本地链路PIM路由器所有PIM路由器组播地址FF05:2站点所有路由器在一个站点范围内的所有路由器428.2.2.2 IPv6组播地址被请求节点地址被请求节点地址有利于在地址解析过程中实

16、现有效的网络节点查询。在 IPv4 中，ARP 请求帧被发送到 MAC 层次的广播，扰乱了网络段上的所有节点，包括不运行 IPv4 的节点。IPv6 使用“邻居请求”消息执行地址解析。但是，没有使用本地链路作用域所有节点地址作为“邻居请求”消息目标，因为这样可能扰乱本地链路上的所有 IPv6 节点，而是使用请求节点多播地址。438.2.2.2 IPv6组播地址被请求节点地址被请求节点地址由前缀 FF02:1:FF00:0/104 和被解析的 IPv6 地址的最后 24 位地址组成。 接口标识符FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF24 位448.2.2.2 IPv6组

17、播地址被请求节点地址例如，对于使用 FE80:2AA:FF:FE28:9C5A 链路本地 IPv6 地址的节点，相应的请求节点地址是 FF02:1:FF28:9C5A。要将 FE80:2AA:FF:FE28:9C5A 地址解析为它的链路层地址，节点将发送“邻居请求”消息给 FF02:1:FF28:9C5A 请求节点地址。使用 FE80:2AA:FF:FE28:9C5A 地址的节点，将侦听请求节点地址的多播通讯，因为对应于某一物理网络适配器的接口，已经和网络适配器一起注册了相应的多播地址。458.2.2.3 IPv6任播地址一个任意广播地址识别多个接口。通过合适的路由拓扑，地址为任意广播地址的数

18、据包将发送到单个接口（该地址识别的最近接口）。最近接口是根据路由距离最近定义的。多播地址用于一对多通讯，发送到多个接口。任意广播地址用于一对多个之一通讯，发送到单个接口。为了易于发送到最近的任意广播组成员，路由结构必须知道分配任意广播地址的接口，以及按照路由度量的距离。目前，任意广播地址只用于目标地址，并且只指派给路由器。任意广播地址从单播地址空间指派。任意广播地址的作用域，是指派任意广播地址的单播地址类型的作用域。468.2.2.3 IPv6任播地址任播地址从单播地址空间中分配。几乎没有这种地址类型的运营经验，虽然在RFC3513中给出了一些使用实例。478.3 IPv6基本格式封装层次 I

19、Pv6基本报头 IPv6扩展报头 上层协议PDU扩展报头1扩展报头2扩展报头npayloadIPv6 packet帧头帧尾488.3 IPv6基本格式报头长度固定为40字节VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit498.3 IPv6基本格式Version： 长度4位，值为6。VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestinatio

20、n AddressHop limit32 bit508.3 IPv6基本格式Traffic Class：流分类。 用于区分不同级别的报文，相当于IPv4的TOS字段。VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit518.3 IPv6基本格式Flow Label：流标记。 新增字段，20位，标识一系列属于同一流的信息报文。VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSour

21、ce AddressDestination AddressHop limit32 bit528.3 IPv6基本格式Payload Length：净载荷长度。 指除去报头之后的数据字段的长度，以字节为单位，最大净载荷长度为65535字节。VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit538.3 IPv6基本格式Next Header：下一个报头。 8位，标示IPv6报头之后的报头类型，相当于IPv4的协议号。VersionTraffic

22、 classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit548.3 IPv6基本格式Hop Limit：跳数限制。 报文经过一个转发节点该字段减1，当跳数限制减至0，则丢弃该信息包，相当于IPv4的TTL。VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit558.3 IPv6基本格式Source Address ：源IP

23、地址。 标识发送方的IP地址Destination Address：目的IP地址 标识接收方的IP地址VersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit56OptionsIPv4与IPv6报头比较删改的部分：报头长、总长度、ID、标记位、偏移量、报头校验和、选项Source addressTTLHeader ChecksumFlagsFragment OffsetVersionIHLTOSTotal LengthIdentification

24、ProtocolDestination address32 bitsVersionTraffic classPayload lengthFlow labelNext headerSource AddressDestination AddressHop limit32 bit578.4 IPv6扩展首部介绍IPv6扩展报头实现了一些IP层的可选功能，扩展报头位于上层封装和IPv6基本报头之间。588.4 IPv6扩展首部介绍主机路由器主机路由器IP报文路由器IP报文基本首部基本首部IP报文基本首部扩展首部59扩展报头的顺序逐跳选项报头目的选项报头（当存在路由报头时，用于中间节点）路由报头分片报头身份验证报头封装安全有效载