IPv6地址表達(dá)方式、尋址模型和地址空間.doc

IPv6地址表達(dá)方式、尋址模型和地址空間本章在介紹IPv6尋址之前，首先介紹一些與使用IP尋址來標(biāo)識和定位IP網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)相關(guān)的問題。 多年以來， IP地址被認(rèn)為是可以在IP網(wǎng)絡(luò)上最終唯一并持久的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符。近年中，尤其是隨著下一代IP技術(shù)的發(fā)展，對于IP地址的這種觀點(diǎn)正在改變。如果我們?nèi)韵襁^去2 0年中所使用的方法來分配網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)地址，那將是一種不必要和低效的辦法。 本章在介紹了RFC 2373(IPv6尋址體系結(jié)構(gòu))中描述的IP尋址體系結(jié)構(gòu)之后，將首先介紹一些與IP尋址相關(guān)的議題。然后將介紹幾種可能的地址分配方法。本章將IPv6尋址分成了以下幾個(gè)部分： 1 2 8位地址的結(jié)構(gòu)和命名及IPv6地址的不同類型(單播、組播和泛播)。 IPv6的設(shè)計(jì)者們可以只是簡單地在IPv4尋址體系結(jié)構(gòu)中擴(kuò)大地址空間。但是這樣一來將使我們喪失一個(gè)改進(jìn)IP的巨大機(jī)會。對于整個(gè)尋址體系結(jié)構(gòu)的修改所帶來的巨大機(jī)會，不僅體現(xiàn)在提高地址分配的效率上，同時(shí)也體現(xiàn)在提高IP選路性能上。本章將介紹這些改進(jìn)，第8章對于IPv6選路議題將有更加詳細(xì)的介紹。而地址分配、移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動配置將在第11章中有詳細(xì)講解。 RFC 2373于1 9 9 8年7月發(fā)表，并廢棄了最早于1 9 9 5年1 2月發(fā)表的RFC 1884(IPv6尋址體系結(jié)構(gòu))。其中大部分變化源自在最初的R F C發(fā)布后的兩年半中被認(rèn)為是必需要進(jìn)行澄清、更正和修改之處。 地址 IPv4與IPv6地址之間最明顯的差別在于長度： IPv4地址長度為3 2位，而IPv6地址長度為1 2 8位。RFC 2373中不僅解釋了這些地址的表現(xiàn)方式，同時(shí)還介紹了不同的地址類型及其結(jié)構(gòu)。IPv4地址可以被分為2至3個(gè)不同部分(網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符、節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符，有時(shí)還有子網(wǎng)標(biāo)識符)，IPv6地址中擁有更大的地址空間，可以支持更多的字段。 IPv6地址有三類、單播、組播和泛播地址。下一節(jié)將對此作更詳細(xì)的介紹。單播和組播地址與IPv4的地址非常類似；但I(xiàn)Pv6中不再支持IPv4中的廣播地址，而增加了一個(gè)泛播地址。本節(jié)介紹的是IPv6的尋址模型、地址類型、地址表達(dá)方式以及地址中的特例。 地址表達(dá)方式 IPv4地址一般以4部分間點(diǎn)分的方法來表示，即4個(gè)數(shù)字用點(diǎn)分隔。例如， 下面是一些合法的IPv4地址，都用十進(jìn)制整數(shù)表示： 10.5.3.1 127.0.0.1 201.199.244.101 IPv4地址也時(shí)常以一組4個(gè)2位的十六進(jìn)制整數(shù)或4個(gè)8位的二進(jìn)制整數(shù)表示，但后一種情況較少見。 IPv6地址長度4倍于IPv4地址，表達(dá)起來的復(fù)雜程度也是IPv4地址的4倍。IPv6地址的基本表達(dá)方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一個(gè)4位十六進(jìn)制整數(shù)( 16位)。每一個(gè)數(shù)字包含4位，每個(gè)整數(shù)包含4個(gè)數(shù)字，每個(gè)地址包括8個(gè)整數(shù)，共計(jì)1 2 8位( 448 = 128 )。例如，下面是一些合法的IPv6地址： CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020 1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B 2000:0:0:0:0:0:0:1 請注意這些整數(shù)是十六進(jìn)制整數(shù)，其中A到F表示的是1 0到1 5。地址中的每個(gè)整數(shù)都必須表示出來，但起始的0可以不必表示。 這是一種比較標(biāo)準(zhǔn)的IPv6地址表達(dá)方式，此外還有另外兩種更加清楚和易于使用的方式。 某些IPv6地址中可能包含一長串的0 (就像上面的第二和第三個(gè)例子一樣)。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中允許用“空隙”來表示這一長串的0。換句話說，地址 2000:0:0:0:0:0:0:1 可以被表示為： 2000:1 這兩個(gè)冒號表示該地址可以擴(kuò)展到一個(gè)完整的1 2 8位地址。在這種方法中，只有當(dāng)1 6位組全部為0時(shí)才會被兩個(gè)冒號取代，且兩個(gè)冒號在地址中只能出現(xiàn)一次。 在IPv4和IPv6的混合環(huán)境中可能有第三種方法。IPv6地址中的最低3 2位可以用于表示IPv4地址，該地址可以按照一種混合方式表達(dá)，即X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，其中X表示一個(gè)1 6位整數(shù)，而d表示一個(gè)8位十進(jìn)制整數(shù)。例如，地址 0:0:0:0:0:0:10.0.0.1 就是一個(gè)合法的IPv4地址。把兩種可能的表達(dá)方式組合在一起，該地址也可以表示為： :10.0.0.1 由于IPv6地址被分成兩個(gè)部分子網(wǎng)前綴和接口標(biāo)識符，因此人們期待一個(gè)IP節(jié)點(diǎn)地址可以按照類似CIDR地址的方式被表示為一個(gè)攜帶額外數(shù)值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩碼。即，IPv6節(jié)點(diǎn)地址中指出了前綴長度，該長度與IPv6地址間以斜杠區(qū)分，例如： 1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B/60 這個(gè)地址中用于選路的前綴長度為60位。 尋址模型 IPv6尋址模型與IPv4很相似。每個(gè)單播地址標(biāo)識一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)接口。IP地址被指定給網(wǎng)絡(luò)接口而不是節(jié)點(diǎn)，因此一個(gè)擁有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的節(jié)點(diǎn)可以具備多個(gè)IPv6地址，其中任何一個(gè)IPv6地址都可以代表該節(jié)點(diǎn)。盡管一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口能與多個(gè)單播地址相關(guān)聯(lián)，但一個(gè)單播地址只能與一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)聯(lián)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口必須至少具備一個(gè)單播地址。 這里有一個(gè)非常重要的聲明和一個(gè)非常重要的例外。這個(gè)聲明與點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的使用有關(guān)。在IPv4中，所有的網(wǎng)絡(luò)接口，其中包括連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)與路由器的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路(用許多撥號Internet連接中)，都需要一個(gè)專用的IP地址。隨著許多機(jī)構(gòu)開始使用點(diǎn)到點(diǎn)鏈路來連接其分支機(jī)構(gòu)，每條鏈路均需要其自己的子網(wǎng),這樣一來消耗了許多地址空間。在IPv6中，如果點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的任何一個(gè)端點(diǎn)都不需要從非鄰居節(jié)點(diǎn)接受和發(fā)送數(shù)據(jù)的話，它們就可以不需要特殊的地址。即，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)主要是傳遞業(yè)務(wù)流，則它們并不需要具備IPv6地址。 為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口分配一個(gè)全球唯一的單播地址的要求阻礙了IPv4地址的擴(kuò)展。一個(gè)提供通用服務(wù)的服務(wù)器在高需求量的情況下可能會崩潰。因此， IPv6地址模型中又提出了一個(gè)重要的例外：如果硬件有能力在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口上正確地共享其網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的話，那么多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口可以共享一個(gè)IPv6地址。這使得從服務(wù)器擴(kuò)展至負(fù)載分擔(dān)的服務(wù)器群成為可能，而不再需要在服務(wù)器的需求量上升時(shí)必須進(jìn)行硬件升級。 下面將要討論的組播和泛播地址也與網(wǎng)絡(luò)接口有關(guān)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口可以具備任意類型的多個(gè)地址。 地址空間 RFC 2373中包含了一個(gè)IPv6地址空間“圖”，其中顯示了地址空間是如何進(jìn)行分配的，地址分配的不同類型，前綴(地址分配中前面的位值)和作為整個(gè)地址空間的一部分的地址分配的長度。 在IPv6地址分配中需要注意幾點(diǎn)。首先，在RFC 1884中，地址空間的四分之一被用于兩類不同地址：八分之一是基于供應(yīng)商的單播地址，而另八分之一是基于地理位置的單播地址。人們希望地址的分配可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商或者用戶所在網(wǎng)絡(luò)的物理位置進(jìn)行?；诠?yīng)商的集聚，正如它最初的名字一樣，要求網(wǎng)絡(luò)從提供Internet接入的供應(yīng)商那里得到可集聚的IP地址。但是，這種方法對于具有距離較遠(yuǎn)的分支機(jī)構(gòu)的大型機(jī)構(gòu)來說并不是一種完美的解決辦法，因?yàn)槠渲性S多分支機(jī)構(gòu)可能會使用不同的供應(yīng)商?；诠?yīng)商的集聚將為這些大單位帶來更多的IP地址管理問題。 Steve Deering提議把基于地理位置的地址分配方法作為SIP( SIPP的前身，在第4章中有介紹)中的一種辦法。這些地址與基于供應(yīng)商的地址不同，以一種非常類似IPv4的方法分配地址。這些地址與地理位置有關(guān)，且供應(yīng)商將不得不保留額外的路由器來支持IPv6地址空間中可集聚部分外的這些網(wǎng)絡(luò)。 ISP實(shí)際上并不贊同這個(gè)解決方案，因?yàn)楣芾砘诘乩砦恢玫膶ぶ穼⒋蟠笤黾訌?fù)雜性(和花費(fèi))。另一方面，