ZXR10 产品操作维护标准培训资料：ZXR10-A-CH-IPv6基础介绍

InternetProtocolv6基础承载网产品支持团队目录第一章IP网络发展历史第二章IPv6地址第三章IPv6协议报文头介绍第四章ICMPv6协议InternetProtocol

v4IPv4地址采用32比特标识，理论上可提供地址数量是2的32次方4294967296约43亿个地址IPv4采用点分十进制表示如192.168.0.1IPv4地址由IP+掩码组成如192.168.0.1/24随着因特网发展，IPv4地址空间不足问题日益严重。3INTERNET现状工作在IPv4基础上快速增长的互联网连接要求和不断增加新业务IP更加拥塞（声音、视频、其他数据）亚洲情况更为突出安全性IPv4的不足之处IP地址匮乏不是真正的端到端模型安全性不是内嵌的复杂的网络管理IPv4取得了极大的成功IPv4地址资源的紧张限制了Internet的进一步发展NAT、CIDR、VLSM等技术的使用仅仅暂时缓解IPv4地址紧张，但不是根本解决办法。4InternetProtocolv6与IPv4相比，IPv6具有以下特点：5更好的移动性……近乎无限的地址空间更简洁的报文头部内置的安全性更好的QoS支持IPv4和IPv66IPv4IPv6目录第一章IP网络发展历史第二章IPv6地址第三章IPv6协议报文头介绍第四章ICMPv6协议IPv6地址长度IPv6的地址比特数是IPv4的4倍（从32bit位扩充到128bit位）8128位地址可包含约43亿×43亿×43亿×43亿个地址节点，足已满足任何可预计的地址空间分配近乎无限的IP地址空间是部署IPv6网络最大的优势IPv6地址表示用十六进制表示，4位一组，中间用“：”隔开如1234:5678:90AB:CDEF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF9若以零开头可以省略,如FE80:0001:0002:……可表示为FE80:1:2:……全零的组可以用”::”或”0”表示,如FE80:0000:1:……可表示为FE80:0:1:……或者FE80::1:……若有多组全零，该如何表示呢？FE80:0000:1234:0000:0000:5678:ABCD:EFFFFE80::1234:0:0:5678:ABCD:EFFFFE80:0:1234::5678:ABCD:EFFFIPv6地址表示内嵌IPv4地址的IPv6地址

v4向v6过渡时所使用的IPv6地址特有的表示法 IPv6地址中第一部分使用十六进制，第二部分是十进制格式

实例： ::13.1.68.3 ::ffff:129.144.52.38 fe80::5efe:172.24.240.3010IPv6地址中”::”只能出现一次IPv6地址表示无子网掩码，只支持前缀长度表示法类似CIDR符号用于规定前缀长度

实例： 2001:410:0:1::/48 201:468:1102:1::1/64 2001:410:0:1::45dd/128表示只有一个IPv6地址的子网无广播地址或者网络号保留地址11IPv6地址表示1200100000000000010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111001000000000000100000100000100000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000001000101111111112001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff2001:410:0:1:0:0:0:45ff2001:410:0:1::45ff2001:410::1:0:0:0:45ffIPv6地址分类13IPv6地址分类单播地址（UncastAddress）

用来唯一标识一个接口，类似于IPv4的单播地址。发送到单播地址的数据报文将被传送给此地址所标识的接口。组播地址（MulticastAddress）

用来标识一组接口（通常这组接口属于不同的节点），

类似IPv4的组播地址。发送到组播地址的数据报文被传送给此

地址所标识的所有接口。任播地址（AnycastAddress）

用来标识一组接口（通常这组接口属于不同的节点）。发送到任播地址的数据报文被传送给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近（根据使用的路由协议进行度量）的一个接口。14注意：IPv6中没有广播地址，广播地址的功能通过组播地址来实现。IPv6地址-单播地址全球单播地址

等同于IPv4公网地址，提供给网络服务提供商。这种类型的地址允许路由前缀的聚合，从而限制了全球路由表项的数量。

15如:2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58链路本地地址

用于邻居发现协议和无状态自动配置中链路本地上节点之间的通信。使用链路本地地址作为源或目的地址的数据报文不会被转发到其他链路上。

站点本地地址

与IPv4中的私有地址类似。使用站点本地地址作为源或目的地址的数据报文不会被转发到本站点（相当于一个私有网络）外的其它站点。

如FE80::E0:F726:4E58如FEC0::E0:F726:4E58IPv6地址-全球可聚合单播地址16TLAIDResNLAID001SLAID接口ID13bit8bit24bit16bit64bit字段长度(bit)描述TLAID13顶级聚集标识符，标识了路由层次结构的最高层，有IANA管理，分配给地区的internet注册机构，比如亚太互联网络信息中心(APNIC),地区internet注册机构又把每个TLAID分配给那些大的、永久的ISPNLAID24下一级聚集标识符，以允许ISP在自己的网络中建立多级的寻址结构。001+TLA+RES+NLA形成一个48bit的前缀，分配给连接在internet的一个机构，如学校SLAID16站点级聚集标识符，被一个机构用于标识自己站点中的子网接口ID64表示特定子网上的一个接口，由48bitMAC地址映射到EUI-64地址格式IPv6地址-全球可聚合单播地址等同于IPv4公网地址

17IP地址范围

第一个地址：2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

最后一个地址:3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

IPv6因特网2001::/166to4过渡机制2002::/16未指定从2003::/16到3FFD::/166BONE3FFE::/16

IPv6地址-链路本地地址当网络中的一个节点的接口启用IPv6时且端口UP后，该接口会自动生成一个本地链路地址link-local

18Link-local地址只能在连接到同一本地链路的节点之间使用，不能在子网间路由。IPv6NDP机制用到了本地链路地址

IEEEEUI-6419IPv6单播地址中的接口标识符用来标识链路上的一个唯一的接口，目前IPv6单播地址基本上都要求接口标识符为64位；IEEEEUI-64格式的接口标识符是从接口的MAC地址变化而来；IPv6地址中的接口标识符是64位，而MAC地址是48位，因此需要在MAC地址的中间位置（从高位开始的第 24位后）插入十六进制数FFFE；将Universal/Local(U/L)位（从高位开始的第7位）设置为“1”最后得到的这组数就作为EUI-64格式的接口标识

IEEEEUI-6420MAC地址---转换为--->EUI-64接口IDMAC地址00d0:d0e7:7739二进制表示000000001100000011000000111001110111011100111001插入FFFE00000000110000001100000011111111111111101110011101110111100111001U/L位(第7个bit)置1

00000010110000001100000011111111111111101110011101110111100111001EUI－64接口ID

02d0:d0ff:fee7:7739IPv6地址-站点本地地址本地站点地址仅在一个站点内使用，类似与IPv4私有地址空间

如，10.0.0.0/8;172.16.0.0/16;192.168.0.0/16等21不能在全球IPv6因特网上路由

FEC0:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000/10

压缩格式：FEC0::/10IPv6地址-组播地址22IPv6组播地址用来标识一组接口，IPv6压缩前缀为FF00::/8IPv6中多处用到组播地址（邻居请求，前缀公告，DAD等）IPv6地址-组播地址23常见的特殊组播地址IPv4组播地址IPv6组播地址组播组节点-本地范围224.0.0.1FF01：:1所有-节点地址224.0.0.2FF01：:2所有-路由器地址链路-本地范围224.0.0.1FF02：:1所有-节点地址224.0.0.2FF02：:2所有-路由器地址224.0.0.5FF02：:5OSPF224.0.0.6FF02：:6OSPF-DR224.0.0.9FF02：:9RIP路由器224.0.0.13FF02：:13PIM路由器被请求节点（Solicited-Node）组播地址24每一个单播或任播IPv6地址都有一个对应的被请求节点组播地址。其格式为：FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX；

其中，FF02:0:0:0:0:1:FF为104位固定格式；XX:XXXX为单播或任播IPv6地址的后24位。

此地址使用场景重复地址检测

节点利用DAD验证在其本地链路上该IPv6地址是否已被使用，被请求节点多播地址用来探测本地链路，以搜索已经配置在另一个节点上的特定单播地址。该地址主要用于获取同一链路上邻居节点的链路层地址

被请求节点（Solicited-Node）组播地址25被请求节点组播地址生成方式由单播地址生成的被请求节点多播地址的例子：2001:410:0:1:0:0:0:45FF---------------------FF02::1:FF00:45FF2001:420:0:1:250:3434:0200:1234---------FF02::1:FF00:1234FEC0:0:0:1:1:1:1:999-------------------------FF02::1:FF01:0999任播地址26任播地址从单播地址空间中进行分配，使用单播地址的任何格式。用来标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。目标地址是任播地址的数据包将发送给其中路由意义上最近的一个网络接口。目前，任播地址仅被用做目标地址，且仅分配给路由器。目录第一章IP网络发展历史第二章IPv6地址第三章IPv6协议报文头介绍第四章ICMPv6协议28VersionIHLTypeofServiceTotalLengthIdentificationFlagsFragmentOffsetTimetoLiveProtocolHeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptionsPaddingVersionTrafficClassFlowLabelPayloadLengthNextHeaderHopLimitSourceAddressDestinationAddressIPv4报头IPv6报头IPv4与IPv6报文头对比(一)IPv4与IPv6报文头对比(二)29相似功能字段IPv4IPv6报头字段报头中功能报头字段报头中功能Version版本（4bits）指示版本，值为4Version版本(4bits)指示版本，值为6TypeofService服务类型(8bits)区分ipv4包的类型和优先级TrafficClass流量类型(8bits)区分ipv6包的类型和优先级TotalLength总负载长度(16bits)除了ipv4包头外的负载长度PayloadLength负载长度(16bits)除了ipv6包头外的负载长度，包括扩展报文头IPv4与IPv6报文头对比(三)30相似功能字段IPv4IPv6报头字段报头中功能报头字段报头中功能TimetoLive生存时间(8bits)Ipv4报文被转发的次数，值为0则丢弃HopLimit跳数限制(8bits)Ipv6报文被转发的次数，值为0则丢弃Protocol协议值(8bits)指示ipv4包承载哪种上层协议NextHeader下一报头(8bits)指示跟在ipv6报头后的是哪种报头SourceAddressDestinationAddress源和目的ipv4地址SourceAddressDestinationAddress源和目的ipv6地址IPv4与IPv6报文头对比(四)31不同功能字段IPv4IPv6报头字段报头中功能报头字段报头中功能备注FlowLabel流标签（20bits）流标签可用来标记特定流的报文，以便在网络层区分不同的报文IPv6报文头新增IdentificationFlagsFragmentOffsetIPv4包分片及重组IPv6报文头删除HeaderChecksumIPv4包头校验和IPv6报文头删除IPv6扩展报文头IPv4选项与IPv6扩展头对比目录第一章IP网络发展历史第二章IPv6地址第三章IPv6协议报文头介绍第四章ICMPv6协议ICMPv6介绍ICMPv6（InternetControlMessageProtocolfortheIPv6）ICMPv6报文位于IPv6报头或扩展报头的后面，NextHeader值为58ICMPv6协议是IPv6协议栈的基础，可实现路由器和前缀发现、地址解析、下一跳地址确定、重定向、邻居不可达检测、重复地址检测、MTU路径发现（PMTU）等功能35ICMPv6报文格式36Type(8bits)Code(8bits)Checksum(16bits)MessagebodyICMPv6报文类型37ICMPv6报文有两种类型：ICMP错误消息错误消息的Type（类型）字段中的最高位为0

取值范围0~127ICMP信息消息信息消息的Type（类型）字段中的最高位为1

取值范围128~255ICMPv6报文类型38ICMP常见错误消息类型Type值报文含义1DestinationUnreachable（目的地不可达）2PacketTooBig（数据包过大）3TimeExceeded（超时）4ParameterProblem（参数问题）39ICMPv6报文类型典型ICMP信息消息-ping888::1888::20:3EchorequestEchoreplyIPv6

NDP40NDP-NeighborDiscoveryProtocol，即邻居发现协议IPv6NDP协议使用五种类型的ICMPv6信息消息实现路由器发现/前缀发现、地址自动配置、地址解析验证邻居是否可达、重复地址检测和重定向等功能IPv6

NDP41TypeICMPv6信息消息作用135邻居请求消息NSNeighborSolicitation进行重复地址检测获取邻居的链路层地址验证邻居是否可达136邻居通告消息NANeighborAdvertisement对NS消息进行响应节点在链路层变化时主动发送NA消息，向邻居节点通告本节点的变化信息133路由器请求消息RSRouterSolicitation节点启动后，通过RS消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，用于节点的Ipv6地址自动配置134路由器通告消息RARouterAdvertisement对RS消息进行响应在没有抑制RA消息发布的条件下，路由器会周期性地发布RA消息，其中包括前缀信息选项和一些标志位的信息137重定向消息Redirect当满足一定的条件时，缺省网关通过向源主机发送重定向消息，使主机重新选择正确的下一跳地址进行后续报文的发送IPv6

DAD42DAD-DuplicateAddressDetect重复地址检测1、节点获取一个IPv6地址

自动生成Link-Local地址

手动配置静态IPv6全球单播地址

无状态自动获取/有状态DHCP分配2、发送邻居请求消息NeighborSolicitation简称RS

报文，检测地址是否被本链路其他节点使用(与IPv4 的免费ARP功能相似)IPv6

DAD43DAD检测NS报文特征[以link-localFE80::222:93ff:fe5e:3c60为例]Source-IP::Destination-IP被请求节点组播IP由本设备单播IPv6地址生成FF02::1:FF5E:3C60Source-MAC发送节点MACDestination-MAC组播MAC前16位为3333，后32位取D-IP的最后32位3333.FF5E.3C60IPv6

DAD44DAD检测NA报文特征[以link-localFE80::222:93ff:fe5e:3c60为例]Source-IP发送节点IPFE80::222:93FF:FE5E:3C60Destination-IP链路范围所有节点组播IPFF02::1Source-MAC发送节点MACDestination-MAC组播MAC前16位为固定3333，后32位取D-IP的最后32位3333.0000.0001若节点A连续发送3(默认值)次NS报文后，未收到其他节点的NA响应报文，A认为网络中不存在IP地址冲突，A并主动发送NA报文IPv6

DAD45DAD检测NA报文特征(冲突节点B回应给节点A的NA报文)Source-IP冲突节点IP

B节点IPDestination-IP所有节点组播IPFF02::1Source-MAC发送节点MACB节点MACDestination-MAC目的节点MACA节点的MAC若网络中存在地址冲突，冲突节点B会在收到A的NS报文后，回应NA报文给A，此时NA报文特征如下IPv6-链路层地址解析46IPv6网络中通过ICMPv6邻居请求消息NS和邻居通告消息NA实现同一链路上邻居节点的链路层地址的相互学习，取代IPv4网络中的ARP协议IPv6-链路层地址解析47链路层地址解析NS报文特征(A->B)类似ARP请求Source-IPA节点IPFE80::B065:1546:551E:4C83Destination-IPB节点IP的组播IP根据B节点的单播IP计算而来FF02::1:FFC4:AF40Source-MACA节点MACA节点MACDestination-MAC组播MAC前16位为固定3333，后32位取D-IP的最后32位3333.FFC4.AF40IPv6-链路层地址解析48链路层地址解析NA报文特征(A<-B)类似ARP应答Source-IPB节点IPFE80::2D0:D0FF:FEC4:AF40Destination-IPA节点IPFE80::B065:1546:551E:4C83Source-MACB节点MACB节点MACDestination-MACA节点MACA节点MACIPv6-邻居可达性检测49在获取到邻居节点的链路层地址后，通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA可以验证邻居节点是否可达。1、节点发送NS消息，其中目的地址是邻居节点的IP