下一代因特网技术

Time:25th,April,2015下一代因特网技术下一代网际协议IPv6多协议标记交换MPLS1下一代的网际协议IPv6

1.1解决IP地址耗尽的根本措施CIDR，NAT支撑着现有的Internet；随着物联网的到来，IPV4的地址紧张问题会日益突出。到2011年2月，IPv4的地址已经耗尽，ISP已经不能再申请到新的IP地址块了。解决IP地址耗尽的根本措施就是采用具有更大地址空间的新版本的IP，即IPv6。IETF(国际互联网工程任务组

)早在1992年6月就提出要制定下一代的IP,即IPng(IPNextGeneration)。IPng现正式称为IPv6。1998年12月发表的RFC2460~2463已成为因特网草案标准协议。1.2IPv6的基本首部更大的地址空间。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位。（如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对

话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网

）灵活的首部格式。扩展的地址层次结构。改进的选项。支持即插即用（即自动配置）允许协议继续扩充。支持资源的预分配。提高安全性(身份认证和隐私权是IPV6的关键特性)。IPv6数据报的首部IPv6将首部长度变为固定的40字节，称为基本首部。将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有8个。在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部基本首部

扩展首部1

扩展首部N…数据部分选项IPv6数据报有效载荷IPv6数据报041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24有效载荷（扩展首部/数据）IPv6的基本首部（40B）IPv6的有效载荷（至64KB）041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B版本(version)——4位。它指明了协议的版本，对IPv6该字段总是6。041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B通信量类(trafficclass)——8位。这是为了区分不同的IPv6数据报的类别或优先级。041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B流标号(flowlabel)——20位。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B有效载荷长度(payloadlength)——16位。它指明IPv6数据报除基本首部以外的字节数，其最大值是64KB。041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B下一个首部(nextheader)——8位。它相当于IPv4的协议字段或可选字段。041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B跳数限制(hoplimit)——8位。041631版本位目的

地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B源地址——128位。是数据报的发送站的IP地址。目的地址——128位。是数据报的接收站的IP地址。1.3IPv6的扩展首部

1.扩展首部及下一个首部字段IPv6把原来IPv4首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。沿途经过的路由器都不处理这些扩展首部。六种扩展首部在RFC2460中定义了六种扩展首部：逐跳选项路由选择分片鉴别封装安全有效载荷目的站选项课件制作人：谢希仁有效载荷有效载荷IPv6的扩展首部基本首部下一个首部=TCP/UDP基本首部下一个首部=路由选择路由选择首部下一个首部=分片分片首部下一个首部=TCP/UDPTCP/UDP首部和数据

(TCP/UDP报文段）TCP/UDP首部和数据

(TCP/UDP报文段）无扩展首部有扩展首部1.4IPv6的地址空间

1.地址的类型与地址空间IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：(1)单播(unicast)单播就是传统的点对点通信。(2)多播(multicast)多播是一点对多点的通信。(3)任播(anycast)这是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个（寻找最近服务）。地址表达IPv6地址长度4倍于IPv4地址，表达起来的复杂程度也是IPv4地址的4倍。IPv6地址的基本表达方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一个4位十六进制整数。例如:CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:20202.地址空间的分配IPv6将128位地址空间分为两大部分。第一部分是可变长度的类型前缀，它定义了地址的目的。第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。

类型前缀地址的其他部分长度可变长度可变128位3.特殊地址未指明地址：这是16字节的全0地址，可缩写为两个冒号“::”。这个地址只能为还没有配置到一个标准的IP地址的主机当作源地址使用。环回地址：即0:0:0:0:0:0:0:1（记为::1）。基于IPv4的地址：前缀为00000000保留一小部分地址作为与IPv4兼容的。本地链路单播地址：前缀为1111111010,有些组织的网络使用TCP/IP协议，但没有链接到因特网上，链接到这样网络上的主机就可以使用这种本地地址进行通信（链路本地地址，是从MAC映射而的，链路本地地址就是二层地址，因此它不会在三层网络设备如路由器之间通信）。4.全球单播地址的等级结构IPv6扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级：(1)全球路由选择前缀，占48位。

(2)子网标识符，占16位。

(3)接口标识符，占64位。第一级第三级接口标识符（64位）子网标识符（16位）第二级全球路由选择前缀（48位，45可用）位04864127第一级，即为网络前缀，相当于网络号第二级，如果没有划分子网，则子网号全为0第三级，直接将网卡的48位硬件地址作为IP地址的最后64位，无需ARP协议0xFFFE低24位cccccc1gcccccccccccccccc1111111111111110cccccc0gcccccccccccccccc位

082447位

08244063IEEE802地址低24位I/G位G/L位G/L=1把以太网地址转换为IPv6地址1.5从IPv4向IPv6过渡向IPv6过渡只能采用逐步演进的办法，同时，还必须使新安装的IPv6系统能够向后兼容。IPv6系统必须能够接收和转发IPv4分组，并且能够为IPv4分组选择路由。双协议栈(dualstack)是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4和一个IPv6。用双协议栈进行

从IPv4到IPv6的过渡双协议栈IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4网络ABCDEF流标号：X源地址：A目的地址：F……

数据部分流标号：无源地址：A目的地址：F……

数据部分双协议栈IPv6/IPv4…IPv6数据报IPv6数据报源地址：A目的地址：F……数据部分源地址：A目的地址：F……数据部分IPv4数据报2多协议标记交换MPLS

(MultiProtocolLabelSwitching)在20世纪80年代，出现了一种思路：用面向连接的方式取代IP的无连接分组交换方式，这样就可以利用更快捷的查找算法，而不必使用最长前缀匹配的方法来查找路由表。这种基本概念就叫做交换(switching)。MPLS是一种IP增强技术，通过在专网中采用固定长度标签(label)达到改善IP路由器的转发速率的目的.2.1MPLS的产生背景标号转发接口

0110213101S1S2S3S1的转发表为了实现交换，可以利用面向连接的概念，使每个分组携带一个叫做标记(label)的整数。当分组到达交换机时，交换机读取分组的标记，并用标记值来检索分组转发表。10MPLS的特点支持面向连接的服务质量支持流量控制，平衡网络负载有效的支持虚拟专用网VPN2.2MPLS的工作原理

1.基本工作过程MPLS对打上固定长度“标记”的分组用硬件进行转发，使分组转发过程中省去了每到达一个结点都要查找路由表的过程，因而分组转发的速率大大加快。采用硬件技术对打上标记的分组进行转发称为标记交换。“交换”也表示在转发分组时不再上升到第三层用软件分析IP首部和查找转发表，而是根据第二层的标记用硬件进行转发。MPLS协议的基本原理MPLS域普通IP分组LDPLDPLDPMPLS入口结点打上标记去除标记MPLS出口结点标记交换标记交换ABCD普通路由器标记交换路由器LSR打上标记的分组标记交换MPLS的基本工作过程(1)MPLS域中的各LSR使用专门的标记分配协议LDP交换报文，并找出标记交换路径LSP。各LSR根据这些路径构造出分组转发表。(2)分组进入到MPLS域时，MPLS入口结点把分组打上标记，并按照转发表将分组转发给下一个LSR。(3)以后的所有LSR都按照标记进行转发。每经过一个LSR，要换一个新的标记。(4)当分组离开MPLS域时，MPLS出口结点把分组的标记去除。再以后就按照一般分组的转发方法进行转发。基于MPLS转发数据报MPLS中的几个重要概念

1.等价转发类FEC2.虚电路合并“转发等价类”就是路由器按照同样方式对待的分组的集合。FEC例子：所有源地址和目的地址相同的IP包具有某种服务质量需求的IP数据包目的IP地址与某个特定IP地址前缀匹配的包FEC可以有不同的粒度。细粒度的例子是为特定源主机和目的主机之间的特定应用指派的FEC。与特定出口LSR相关联的FEC则是细粒度的例子。许多应用流聚合到出口LSR离