第14章IPv6

1、1 1 1 1 1第第15章章 IPv615.1 IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式數(shù)據(jù)報(bào)格式15.2 IPv6擴(kuò)展首部擴(kuò)展首部15.3 IPv6地址地址15.4 向向IPv6過(guò)渡過(guò)渡2 2 2 2 2和和IPv4相比，相比，IPv6具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：具有以下一些優(yōu)點(diǎn)： 更大的地址空間更大的地址空間 更好的首部格式更好的首部格式 新的選項(xiàng)新的選項(xiàng) 允許擴(kuò)充允許擴(kuò)充 支持資源分配支持資源分配 支持更多的安全性支持更多的安全性3 3 3 3 315.1 IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式數(shù)據(jù)報(bào)格式版本號(hào)版本號(hào)業(yè)務(wù)流類別業(yè)務(wù)流類別流標(biāo)記流標(biāo)記有效負(fù)載長(zhǎng)度有效負(fù)載長(zhǎng)度下一首部下一首部跳數(shù)限制跳數(shù)限制源地址（源地址（128位）位）目的

2、地址（目的地址（128位）位）有效負(fù)載有效負(fù)載（0多個(gè)擴(kuò)展首部多個(gè)擴(kuò)展首部+高層數(shù)據(jù)）高層數(shù)據(jù)）基本首部基本首部0 4 12 16 24 314 4 4 4 4IPv6首部和首部和IPv4首部的比較首部的比較IPv4IPv4首首部部IPv6IPv6首首部部版本版本號(hào)號(hào)= =4 4版本版本號(hào)號(hào)= =6 6服務(wù)類型字段（服務(wù)類型字段（TOSTOS）通信量等級(jí)通信量等級(jí)字段，流標(biāo)字段，流標(biāo)記記字段字段首部首部長(zhǎng)度和總長(zhǎng)度字段長(zhǎng)度和總長(zhǎng)度字段有效載荷長(zhǎng)度字段有效載荷長(zhǎng)度字段分片重組標(biāo)識(shí)符、標(biāo)志以分片重組標(biāo)識(shí)符、標(biāo)志以及片偏移字段及片偏移字段分片擴(kuò)展分片擴(kuò)展首部首部中包含標(biāo)識(shí)符、標(biāo)志以中包含標(biāo)識(shí)符、標(biāo)志

3、以及片偏移字段及片偏移字段生存時(shí)間（生存時(shí)間（TTLTTL）跳數(shù)限制跳數(shù)限制首部首部校驗(yàn)和校驗(yàn)和無(wú)校驗(yàn)和，由上層協(xié)議負(fù)責(zé)校驗(yàn)無(wú)校驗(yàn)和，由上層協(xié)議負(fù)責(zé)校驗(yàn)3232位源和目的地址位源和目的地址128128位源和目的地址位源和目的地址選項(xiàng)選項(xiàng)基本首部基本首部不不含含選項(xiàng)，選項(xiàng)由逐跳選項(xiàng)，選項(xiàng)由逐跳選項(xiàng)選項(xiàng)擴(kuò)展擴(kuò)展首部首部、路由選擇路由選擇擴(kuò)展擴(kuò)展首部首部和目的和目的站點(diǎn)選項(xiàng)站點(diǎn)選項(xiàng)擴(kuò)展擴(kuò)展首部首部決定決定5 5 5 5 515.2 IPv6擴(kuò)展首部擴(kuò)展首部 一個(gè)一個(gè)IPv6信息包可以有信息包可以有0個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部，個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部，每一個(gè)擴(kuò)展首部都是通過(guò)前一個(gè)首部中的下每一個(gè)擴(kuò)展首部都是通過(guò)前一個(gè)

4、首部中的下一個(gè)首部字段來(lái)確定。一個(gè)首部字段來(lái)確定?；臼撞繑U(kuò)展首部1擴(kuò)展首部n數(shù)據(jù)可選6 6 6 6 6 I IP Pv v6 6 基基本本首首部部 下下一一首首部部= =T TC CP P T TC CP P 首首部部+ +數(shù)數(shù)據(jù)據(jù) I IP Pv v6 6 基基本本首首部部 下下一一首首部部= =路路由由 路路由由選選擇擇首首部部 下下一一首首部部= =分分片片 分分片片首首部部 下下一一首首部部= =T TC CP P TCP首首部部+數(shù)數(shù)據(jù)據(jù) I IP Pv v6 6 基基本本首首部部 下下一一首首部部= =路路由由 路路由由選選擇擇首首部部 下下一一首首部部= =T TC CP P

5、T TC CP P 首首部部+ +數(shù)數(shù)據(jù)據(jù) 無(wú)無(wú)擴(kuò)擴(kuò)展展首首部部 有有1個(gè)個(gè)擴(kuò)擴(kuò)展展首首部部 有有2個(gè)個(gè)擴(kuò)擴(kuò)展展首首部部 7 7 7 7 7 IPv6IPv6的下一個(gè)首部字段既可能是一個(gè)擴(kuò)展首部類型，的下一個(gè)首部字段既可能是一個(gè)擴(kuò)展首部類型，也可能是有效負(fù)載的協(xié)議類型。也可能是有效負(fù)載的協(xié)議類型。8 8 8 8 8目前的目前的IPv6IPv6規(guī)范定義了規(guī)范定義了6 6種擴(kuò)展首部種擴(kuò)展首部： 逐跳選項(xiàng)首部逐跳選項(xiàng)首部 路由選擇首部路由選擇首部 分片首部分片首部 認(rèn)證首部認(rèn)證首部 加密安全首部加密安全首部 目的站點(diǎn)選項(xiàng)首部目的站點(diǎn)選項(xiàng)首部9 9 9 9 9一、路由選擇首部一、路由選擇首部 IPv6

6、路由選擇首部代替了路由選擇首部代替了IPv4中所實(shí)現(xiàn)的源中所實(shí)現(xiàn)的源路由路由。 該首部攜帶數(shù)據(jù)包需經(jīng)過(guò)的中轉(zhuǎn)地址表，地該首部攜帶數(shù)據(jù)包需經(jīng)過(guò)的中轉(zhuǎn)地址表，地址表給出一條嚴(yán)格或者是松散的源路由。址表給出一條嚴(yán)格或者是松散的源路由。1010101010二、分片擴(kuò)展首部二、分片擴(kuò)展首部 在在IPv6中，只允許由源節(jié)點(diǎn)分片。在發(fā)送任中，只允許由源節(jié)點(diǎn)分片。在發(fā)送任意長(zhǎng)度的包之前，必須檢查由源節(jié)點(diǎn)到目的意長(zhǎng)度的包之前，必須檢查由源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑，計(jì)算出可以無(wú)需分片而發(fā)送的節(jié)點(diǎn)的路徑，計(jì)算出可以無(wú)需分片而發(fā)送的最大長(zhǎng)度的包。最大長(zhǎng)度的包。如果要發(fā)送超出此長(zhǎng)度的包，如果要發(fā)送超出此長(zhǎng)度的包，就必須由源

7、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分片。就必須由源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分片。簡(jiǎn)化了中間節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化了中間節(jié)點(diǎn)對(duì)包的處理。對(duì)包的處理。下一下一首部首部保留保留片片偏移值偏移值保留保留 M標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)1111111111三、目的站點(diǎn)選項(xiàng)首部三、目的站點(diǎn)選項(xiàng)首部 其余的擴(kuò)展首部都是出于某一個(gè)特定的理由其余的擴(kuò)展首部都是出于某一個(gè)特定的理由而定義的，而目的站點(diǎn)選項(xiàng)擴(kuò)展首部則是允而定義的，而目的站點(diǎn)選項(xiàng)擴(kuò)展首部則是允許為目的節(jié)點(diǎn)而定義的新選項(xiàng)。到目前為止，許為目的節(jié)點(diǎn)而定義的新選項(xiàng)。到目前為止，除了除了填充選項(xiàng)填充選項(xiàng)，在已發(fā)布的，在已發(fā)布的RFC中尚未定義中尚未定義任何目的站點(diǎn)選項(xiàng)。任何目的站點(diǎn)選項(xiàng)。1212121212四、逐跳選項(xiàng)首部四、逐跳選

8、項(xiàng)首部 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，即即每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)包的路由器都檢查逐跳選項(xiàng)每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)包的路由器都檢查逐跳選項(xiàng)中的中的信息。信息。 到目前為止定義了兩個(gè)選項(xiàng)：巨型數(shù)據(jù)選項(xiàng)到目前為止定義了兩個(gè)選項(xiàng)：巨型數(shù)據(jù)選項(xiàng)和路由器提示選項(xiàng)。和路由器提示選項(xiàng)。1313131313五、身份驗(yàn)證首部五、身份驗(yàn)證首部 有兩個(gè)目的：證實(shí)報(bào)文的發(fā)送者并保證數(shù)據(jù)有兩個(gè)目的：證實(shí)報(bào)文的發(fā)送者并保證數(shù)據(jù)的完整性。的完整性。六、封裝安全性數(shù)據(jù)六、封裝安全性數(shù)據(jù) 提供保密性并防止竊聽(tīng)。提供保密性并防止竊聽(tīng)。141414141415.3 IPv6地址地址一、一、IPv6的地址表示方法的地址

9、表示方法 優(yōu)先選用的形式是優(yōu)先選用的形式是X:X:X:X:X:X:X:X，8個(gè)個(gè)用冒號(hào)隔開(kāi)的用冒號(hào)隔開(kāi)的16進(jìn)制的整數(shù)。如：進(jìn)制的整數(shù)。如：FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210 允許一定程度的允許一定程度的縮寫(xiě)縮寫(xiě)。例如：。例如：1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A 1080:0:0:0:8:800:200C:417A 規(guī)范還引入了另一個(gè)簡(jiǎn)化措施，在一個(gè)地址內(nèi)部，規(guī)范還引入了另一個(gè)簡(jiǎn)化措施，在一個(gè)地址內(nèi)部，一連串值為一連串值為0的的16位數(shù)可以用兩個(gè)冒號(hào)表示。位數(shù)可以用兩個(gè)冒號(hào)表示。1080: :8:800:2

10、00C:417A1515151515 雙冒號(hào)約定在地址中只能用一次雙冒號(hào)約定在地址中只能用一次。例如，。例如，0:0:0:BA98:7654:0:0:0可以縮寫(xiě)成可以縮寫(xiě)成 : :BA98:7654:0:0:0或者或者 0:0:0:BA98:7654: :，但是不能表示成，但是不能表示成 : :BA98:7654: : 。 某些某些IPv6地址地址可以通過(guò)在可以通過(guò)在IPv4地址之前加上地址之前加上96個(gè)零得到個(gè)零得到?？梢詫⒆詈蟮??？梢詫⒆詈蟮?2位保留為點(diǎn)分位保留為點(diǎn)分十進(jìn)制形式：十進(jìn)制形式：: :10.0.0.11616161616二、二、IPv6地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu) 一個(gè)典型的一個(gè)典型的I

11、Pv6地址中若干起始位組成的可地址中若干起始位組成的可變長(zhǎng)度域被稱為變長(zhǎng)度域被稱為格式前綴格式前綴(Format Prefix，F(xiàn)P)。根據(jù)這些格式前綴形成的地址分配如下。根據(jù)這些格式前綴形成的地址分配如下圖圖:171717171718181818181、可聚集全球單播地址、可聚集全球單播地址 可聚集全球單播地址是可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)可聚集全球單播地址是可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)的地址，格式前綴為行路由轉(zhuǎn)發(fā)的地址，格式前綴為001。IPv6支支持更高效的層次尋址和路由機(jī)制。持更高效的層次尋址和路由機(jī)制。19191919192、 IPv6組播地址組播地址 IPv6組播地址組播地址格式前綴為格式前

12、綴為11111111，此外還包，此外還包括標(biāo)志、范圍和組括標(biāo)志、范圍和組ID字段。字段。 在在4個(gè)標(biāo)志位中，只有第個(gè)標(biāo)志位中，只有第4位在位在IPv6規(guī)范中有規(guī)范中有定義，其他定義，其他3位都是保留位，并且必須初始化位都是保留位，并且必須初始化為為0，第第4位位T是是暫時(shí)暫時(shí)(Transient)的英文縮寫(xiě)。的英文縮寫(xiě)。永久分配永久分配的地址是眾所周知的地址，由全球的地址是眾所周知的地址，由全球因特網(wǎng)編號(hào)權(quán)威機(jī)構(gòu)來(lái)分配，而因特網(wǎng)編號(hào)權(quán)威機(jī)構(gòu)來(lái)分配，而臨時(shí)地址臨時(shí)地址則則不是永久分配的。不是永久分配的。20202020203、泛播地址、泛播地址 IPv6泛泛播地址播地址又稱為又稱為任意點(diǎn)傳送地址

13、，一個(gè)任意點(diǎn)傳送地址，一個(gè)泛泛播地址播地址被分配給一組接口。發(fā)往被分配給一組接口。發(fā)往泛泛播地址播地址的包傳送到該地址標(biāo)識(shí)的一組接口中的一個(gè)的包傳送到該地址標(biāo)識(shí)的一組接口中的一個(gè)接口，該接口是根據(jù)路由算法度量距離為最接口，該接口是根據(jù)路由算法度量距離為最近的一個(gè)接口。近的一個(gè)接口。 使用泛播方式，主機(jī)可以找到最近的名字服使用泛播方式，主機(jī)可以找到最近的名字服務(wù)器、文件服務(wù)器或時(shí)間服務(wù)器。務(wù)器、文件服務(wù)器或時(shí)間服務(wù)器。21212121214、本地單播地址、本地單播地址 傳送范圍限于本地，又分為鏈路本地地址和傳送范圍限于本地，又分為鏈路本地地址和網(wǎng)點(diǎn)本地地址兩類，分別適用于單條鏈路和網(wǎng)點(diǎn)本地地址兩

14、類，分別適用于單條鏈路和一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)：一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)： 1) 鏈路本地地址的鏈路本地地址的格式前綴為格式前綴為1111111010，用，用于于同一鏈路的相鄰結(jié)點(diǎn)間通信同一鏈路的相鄰結(jié)點(diǎn)間通信。 2) 網(wǎng)點(diǎn)本地地址的網(wǎng)點(diǎn)本地地址的格式前綴為格式前綴為1111111011，相，相當(dāng)于當(dāng)于10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和和 192.168.0.0/16等等IPv4私用地址空間。私用地址空間。222222222215.4 向向IPv6過(guò)渡過(guò)渡IETF已經(jīng)設(shè)計(jì)了幾種策略使過(guò)渡時(shí)期更加平滑。已經(jīng)設(shè)計(jì)了幾種策略使過(guò)渡時(shí)期更加平滑。 雙協(xié)議棧雙協(xié)議棧 隧道技術(shù)隧道技術(shù)2323232323一、雙協(xié)議

15、棧一、雙協(xié)議棧 IETF推薦，所有的主機(jī)在完全過(guò)渡到版本推薦，所有的主機(jī)在完全過(guò)渡到版本6之前要使用雙協(xié)議棧。也就是說(shuō)，一個(gè)站點(diǎn)之前要使用雙協(xié)議棧。也就是說(shuō)，一個(gè)站點(diǎn)必須同時(shí)運(yùn)行必須同時(shí)運(yùn)行IPv4和和IPv6，直到整個(gè)，直到整個(gè)Internet都使用都使用IPv6。 當(dāng)把分組向目的端發(fā)送時(shí)，為了確定應(yīng)使用當(dāng)把分組向目的端發(fā)送時(shí)，為了確定應(yīng)使用哪一個(gè)版本，源主機(jī)要向哪一個(gè)版本，源主機(jī)要向DNS查詢。若查詢。若DNS返回返回IPv4地址，源主機(jī)就發(fā)送地址，源主機(jī)就發(fā)送IPv4分組。若分組。若DNS返回返回IPv6地址，源主機(jī)就發(fā)送地址，源主機(jī)就發(fā)送IPv6分組。分組。2424242424二、隧道技術(shù)二、隧道技術(shù) 當(dāng)兩個(gè)使用當(dāng)兩個(gè)使用IPv6的計(jì)算機(jī)彼此要通信而分組的計(jì)算機(jī)彼此要通信而分組要通過(guò)使用要通過(guò)使用IPv4的區(qū)域時(shí)，就要使用隧道技的區(qū)域時(shí)，就