下一代网际协议IPV

第8章下一代网际协议IPv68.1概述8.2IPV6地址8.3IPV6基本格式8.4IPV6扩展首部介绍下一代网际协议IPV第1页8.1.1IPv4不足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5．QoS（服务质量）难以满足需求下一代网际协议IPV第2页IPv4地址地域分配不均衡下一代网际协议IPV第3页IPv4地址耗尽时间表下一代网际协议IPV第4页8.1.2IPv6发展历程从1990年开始，互联网工程任务小组（InternetEngineeringTaskForce，简称IETF）开始规划IPv4下一代协议，除要处理即将碰到IP地址短缺问题外，还要发展更多扩展，为此IETF小组创建IPng，以让后续工作顺利进行。

1994年，各IPng领域代表们于多伦多举行IETF会议中正式提议IPv6发展计划，该提议直到同年11月17日才被认可（RFC1883），并于1998年8月10日成为IETF草案标准（RFC2460）。下一代网际协议IPV第5页8.1.3IPv6新特征1．更大地址空间2．灵活首部格式3．对自动配置支持4．支持资源分配5．更小路由表6．更高安全性。下一代网际协议IPV第6页8.2IPv6地址在IPv6中，每个地址占128bit，地址空间大于3.4×1038。假如整个地球表面（包含陆地和水面）都覆盖着计算机，那么IPv6允许每平方米拥有7×1023个IP地址。下一代网际协议IPV第7页8.2.1IPv6地址格式IPv4地址：32bit，4个字节（Byte）点分十进制表示：d.d.d.dIPv6地址：128位，16个字节00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010IPv6地址二进制表示下一代网际协议IPV第8页8.2.1IPv6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：:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF00100000000000010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111下一代网际协议IPV第9页8.2.1IPv6地址格式1.首选格式

为了缩短书写长度，前导零能够删除，不过每段最少要有一个数字，如：:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF

:410:0:1:0:0:0:45FF

下一代网际协议IPV第10页8.2.1IPv6地址格式2.压缩格式

多个连续为0段可用::表示。如：:410:0:1:0:0:0:45FF

:410:0:1::45FF

下一代网际协议IPV第11页8.2.1IPv6地址格式2.压缩格式

以下是错误压缩表示：::AAAA::13FFE::1010:2A2A::1FF02:30:0:0:0:0:0:5压缩成FF02:3::5:5AC:0:0:0:0::B874:5AC:::B874FF02:0:0:0:0:0:0:1010FF02::10100:0:0:0:0:0:0:1::10:0:0:0:0:0:0:0::更多例子：::在整个地址中只能出现一次！下一代网际协议IPV第12页001000000000000100000100000100000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000001000101111111110010000000000010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff:410:0:1:0:0:0:45ff:410:0:1::45ff下一代网际协议IPV第13页8.2.1IPv6地址格式3.内嵌IPv4地址IPv6地址普通格式为：x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，是在IPv4向IPv6过渡机制中特有地址表示方法，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:192.168.1.2下一代网际协议IPV第14页8.2.1IPv6地址格式IPv4地址组成IPv6地址组成没有类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:CDEF:ABCD:EF01:2345:6789/64

下一代网际协议IPV第15页8.2.1IPv6地址格式IPv6地址组成subnetprefixinterfaceID64bits64bitssubnetprefix：网络前缀（ID），表示接口所属网络InterfaceID：接口ID，区分链路上不一样接口下一代网际协议IPV第16页8.2.2IPv6地址分类IPv6编址多播单播任意播分配地址被请求节点地址当地链路地址可聚合全球单播地址当地站点地址未指定回环地址当地链路地址可聚合全球单播地址当地站点地址IPv4兼容地址FF00::/8FF02::1:FF00:0000/104FE80::/10::/16://163FFE::16FEC0::/10::/128::1/128FE80::/10::/16://163FFE::16FEC0::/100:0:0:0:0::/96下一代网际协议IPV第17页8.2.2IPv6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地址类型下一代网际协议IPV第18页ABDCA将分组发给B单播地址，谁会接收？8.2.2IPv6地址分类单播地址下一代网际协议IPV第19页ABDCB、C在一个组播组中，A将数据发给该组地址，谁会接收？8.2.2IPv6地址分类组播地址下一代网际协议IPV第20页AB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？8.2.2IPv6地址分类任播地址CDE下一代网际协议IPV第21页AB路由器C、D、E使用同一任播地址，B向该地址发包，谁会接收？8.2.2IPv6地址分类任播地址CDE下一代网际协议IPV第22页8.2.2.1IPv6单播地址范围：全局站点当地链路当地可聚合全球单播地址链路当地地址惟一当地地址（取代站点当地地址）下一代网际协议IPV第23页8.2.2.1IPv6单播地址链路当地范围：下一代网际协议IPV第24页8.2.2.1IPv6单播地址站点当地范围：Internet下一代网际协议IPV第25页8.2.2.1IPv6单播地址全局（全球）范围：Internet下一代网际协议IPV第26页8.2.2.1IPv6单播地址类型：可聚合全球单播地址链路当地地址惟一当地地址（取代站点当地地址）特殊地址和保留地址下一代网际协议IPV第27页可聚合全球单播地址全球唯一，由IANA统一分配传输范围：整个Internet当前前缀：::/3（前3位为001）由三部分组成globalroutingPrefix：网络前缀，Internet统一管理SubnetID：子网或站点，组织内部管理InterfaceID：接口ID，区分链路上不一样接口globalroutingprefixinterfaceIDnbits64bitssubnetIDmbits001下一代网际协议IPV第28页EUI-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表示当地管理MAC地址插入FFFE设置U/L位生成EUI-64下一代网际协议IPV第29页链路当地地址传输范围：受限，在接口所连接链路上使用前缀FE80::/10（前10位1111111010）InterfaceID：使用EUI-64也能够手工配置启用IPv6节点每个接口会自动配置一个当地链路地址interfaceID10bits64bits54bits01111111010下一代网际协议IPV第30页唯一当地地址传输范围：受限，在站点（site，一些链路组成）内不能传输到Internet，类似于IPv4私网地址使用前缀FC00::/10（前10位1111101100）下一代网际协议IPV第31页特殊地址与兼容地址特殊地址主要有两类：未指定地址和环回地址全“0”（0:0:0:0:0:0:0:0或::）代表了IPv6未指定地址。表示某一个地址不可用，在报文中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迁移过渡期下一代网际协议IPV第32页8.2.2.2IPv6组播地址一个组播地址标识了一组接口。目标地址为组播地址分组被发送到全部组组员。组播地址只能作为目标地址而不能用作源地址。

IPv6组播地址高8位每位设置为1，即FF00::/8下一代网际协议IPV第33页8.2.2.2IPv6组播地址一对多单播传输下一代网际协议IPV第34页8.2.2.2IPv6组播地址一对多组播传输下一代网际协议IPV第35页8.2.2.2IPv6组播地址FF00::/80RPTFF组编号范围下一代网际协议IPV第36页8.2.2.2IPv6组播地址标志（Flags）R=0无内嵌RPR=1内嵌RPP=0不基于单播前缀构建组播地址P=1基于单播前缀构建组播地址T=0永久分配组播地址T=1非永久分配组播地址0RPT下一代网际协议IPV第37页8.2.2.2IPv6组播地址作用域（Scope）作用域字段表示进行组播通讯IPv6网络作用域。该字段大小为4位。路由器使用“作用域”来确定是否能够转发组播通讯。比如，地址FF02::2“作用域”为2，IPv6路由器永远不会将此通讯转发到当地链路以外范围下一代网际协议IPV第38页8.2.2.2IPv6组播地址作用域（Scope）

下一代网际协议IPV第39页8.2.2.2IPv6组播地址IANA分配固定范围组播地址为了识别用于节点当地和链路当地作用域全部节点，定义以下多播地址：•FF01::1（节点当地作用域全部节点地址）

•FF02::1（链路当地作用域全部节点地址）

下一代网际协议IPV第40页8.2.2.2IPv6组播地址IANA分配固定范围组播地址为了识别用于节点当地、链路当地和站点当地作用域全部路由器，定义以下多播地址：•FF01::2（节点当地作用域全部路由器地址）

•FF02::2（链路当地作用域全部路由器地址）

•FF05::2（站点当地作用域全部路由器地址）

下一代网际协议IPV第41页8.2.2.2IPv6组播地址组播地址范围含义描述FF01::1节点(Node)全部节点在当地接口范围全部节点FF01::2节点全部路由器在当地接口范围全部路由器FF02::1当地链路(link-local)全部节点在当地链路范围全部节点FF02::2当地链路全部路由器在当地链路范围全部路由器FF02::5当地链路OSPF路由器全部OSPF路由器组播地址FF02::6当地链路OSPFDR路由器全部OSPFDR路由器组播地址FF02::9当地链路RIP路由器全部RIP路由器组播地址FF02::13当地链路PIM路由器全部PIM路由器组播地址FF05::2站点全部路由器在一个站点范围内全部路由器下一代网际协议IPV第42页8.2.2.2IPv6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现有效网络节点查询。在IPv4中，ARP请求帧被发送到MAC层次广播，扰乱了网络段上全部节点，包含不运行IPv4节点。IPv6使用“邻居请求”消息执行地址解析。不过，没有使用当地链路作用域全部节点地址作为“邻居请求”消息目标，因为这么可能扰乱当地链路上全部IPv6节点，而是使用请求节点多播地址。下一代网际协议IPV第43页8.2.2.2IPv6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IPv6地址最终24位地址组成。

接口标识符FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF24位下一代网际协议IPV第44页8.2.2.2IPv6组播地址被请求节点地址比如，对于使用FE80::2AA:FF:FE28:9C5A链路当地IPv6地址节点，对应请求节点地址是FF02::1:FF28:9C5A。要将FE80::2AA:FF:FE28:9C5A地址解析为它链路层地址，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地址节点，将侦听请求节点地址多播通讯，因为对应于某一物理网络适配器接口，已经和网络适配器一起注册了对应多播地址。下一代网际协议IPV第45页8.2.2.3IPv6任播地址一个任意广播地址识别多个接口。经过适当路由拓扑，地址为任意广播地址数据包将发送到单个接口（该地址识别最近接口）。最近接口是依据路由距离最近定义。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任意广播组组员，路由结构必须知道分配任意广播地址接口，以及按照路由度量距离。当前，任意广播地址只用于目标地址，而且只指派给路由器。任意广播地址从单播地址空间指派。任意广播地址作用域，是指派任意广播地址单播地址类型作用域。下一代网际协议IPV第46页8.2.2.3IPv6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运行经验，即使在RFC3513中给出了一些使用实例。下一代网际协议IPV第47页8.3IPv6基本格式封装层次

IPv6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npayloadIPv6packet帧头帧尾下一代网际协议IPV第48页8.3IPv6基本格式报头长度固定为40字节VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第49页8.3IPv6基本格式Version：长度4位，值为6。VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第50页8.3IPv6基本格式TrafficClass：流分类。

用于区分不一样级别报文，相当于IPv4TOS字段。VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第51页8.3IPv6基本格式FlowLabel：流标识。新增字段，20位，标识一系列属于同一流信息报文。VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第52页8.3IPv6基本格式PayloadLength：净载荷长度。指除去报头之后数据字段长度，以字节为单位，最大净载荷长度为65535字节。VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第53页8.3IPv6基本格式NextHeader：下一个报头。

8位，标示IPv6报头之后报头类型，相当于IPv4协议号。VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第54页8.3IPv6基本格式HopLimit：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IPv4TTL。VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第55页8.3IPv6基本格式SourceAddress

：源IP地址。标识发送方IP地址DestinationAddress：目标IP地址标识接收方IP地址VersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第56页Options…IPv4与IPv6报头比较删改部分：报头长、总长度、ID、标识位、偏移量、报头校验和、选项SourceaddressTTLHeaderChecksumFlagsFragmentOffsetVersionIHLTOSTotalLengthIdentificationProtocolDestinationaddress32bitsVersionTrafficclassPayloadlengthFlowlabelNextheaderSourceAddressDestinationAddressHoplimit32bit下一代网际协议IPV第57页8.4IPv6扩展首部介绍IPv6扩展报头实现了一些IP层可选功效，扩展报头位于上层封装和IPv6基本报头之间。下一代网际协议IPV第58页8.4IPv6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下一代网际协议IPV第59页扩展报头次序逐跳选项报头目选项报头（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荷报头目选项报头（用于目节点）下一代网际协议IPV第60页扩展报头连接每一个扩展报头其实也有自己特定协议号，比如：路由报头为43，AH报头为51每一个基本报头和扩展报头NextHeader域标识后面紧接内容下一代网际协议IPV第61页扩展报头连接IPv6报头NextHeader=6TCP段IPv6报头NextHeader=43IPv6报头NextHeader=43路由报头NextHeader=6路由报头NextHeader=51AH报头NextHeader=6TCP段TCP段下一代网际协议IPV第62页逐跳选项报头用于为在转发路径上每次跳转指定发送参数，转发路径上每台中间节点都要读取并处理该字段。下一代网际协议IPV第63页逐跳选项报头选项报头结构：NextHeader下一个头协议类型HdrExtLen选项头长度，以8字节为单位，不过不包含第一个8字节O