《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件第10章下一代因特網(wǎng)

1、第10章 下一代因特網(wǎng)知識(shí)要點(diǎn)IPv6P2P第3章 數(shù)據(jù)鏈路層（標(biāo)注 的標(biāo)題表示最基礎(chǔ)的內(nèi)容） 10.1 下一代網(wǎng)際協(xié)議 IPv6 (IPng)10.2 P2P 文件共享內(nèi)容導(dǎo)航第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1 下一代網(wǎng)際協(xié)議 IPv6 (IPng) 10.1.1 解決 IP 地址耗盡的措施 10.1.2 IPv6 的基本首部10.1.3 IPv6 的擴(kuò)展首部10.1.4 IPv6 的地址空間10.1.5 從 IPv6 向 IPv4 過渡10.1.6 ICMPv6第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1.1 解決 IP 地址耗盡的措施從計(jì)算機(jī)本身發(fā)展以及從因特網(wǎng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)傳輸速率來看，現(xiàn)在 IPv4 已很不適用。

2、最主要的問題就是 32 位的 IP 地址不夠用。要解決 IP 地址耗盡的問題的措施：采用無類別編址 CIDR，使 IP 地址的分配更加合理。采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 NAT 方法以節(jié)省全球 IP 地址。采用具有更大地址空間的新版本的 IP 協(xié)議 IPv6。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1.2 IPv6 的基本首部 IPv6 仍支持無連接的傳送所引進(jìn)的主要變化如下更大的地址空間。IPv6 將地址從 IPv4 的 32 位 增大到了 128 位。 擴(kuò)展的地址層次結(jié)構(gòu)。 靈活的首部格式。 改進(jìn)的選項(xiàng)。 允許協(xié)議繼續(xù)擴(kuò)充。 支持即插即用（即自動(dòng)配置） 支持資源的預(yù)分配。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的首部I

3、Pv6 將首部長度變?yōu)楣潭ǖ?40 字節(jié)，稱為基本首部(base header)。將不必要的功能取消了，首部的字段數(shù)減少到只有 8 個(gè)。取消了首部的檢驗(yàn)和字段，加快了路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的速度。在基本首部的后面允許有零個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部。所有的擴(kuò)展首部和數(shù)據(jù)合起來叫做數(shù)據(jù)報(bào)的有效載荷(payload)或凈負(fù)荷。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的一般形式 基本首部 擴(kuò)展首部 1 擴(kuò)展首部 N 數(shù) 據(jù) 部 分選項(xiàng)IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)有效載荷第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù)

4、限 制24有效載荷（擴(kuò)展首部 / 數(shù)據(jù)）IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效載荷（至 64 KB）第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位t）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24擴(kuò)展首部 / 數(shù)據(jù)IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效載荷（至 64 KB）有效載荷（擴(kuò)展首部 / 數(shù)據(jù)）第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部

5、40 B版本(version) 4 位。它指明了協(xié)議的版本，對(duì) IPv6 該字段總是 6。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B通信量類(traffic class) 8 位。這是為了區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的類別或優(yōu)先級(jí)。目前正在進(jìn)行不同的通信量類性能的實(shí)驗(yàn)。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù)

6、限 制24IPv6的基本首部40 B流標(biāo)號(hào)(flow label) 20 位。 “流”是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點(diǎn)到特定終點(diǎn)的一系列數(shù)據(jù)報(bào)， “流”所經(jīng)過的路徑上的路由器都保證指明的服務(wù)質(zhì)量。所有屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)報(bào)都具有同樣的流標(biāo)號(hào)。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B有效載荷長度(payload length) 16 位。它指明 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴(kuò)展首部都算在有效載荷之內(nèi)），其最大值是 64 KB。 第

7、3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下一個(gè)首部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B下一個(gè)首部(next header) 8 位。它相當(dāng)于 IPv4 的協(xié)議字段或可選字段。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B跳數(shù)限制(hop limit) 8 位。源站在數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)出時(shí)即設(shè)定跳數(shù)限制。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)將跳數(shù)限制字段中的值減

8、1。當(dāng)跳數(shù)限制的值為零時(shí)，就要將此數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B源地址 128 位。是數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送站的 IP 地址。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B目的地址 128 位。是數(shù)據(jù)報(bào)的接收站的 IP 地址。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1.3 IPv

9、6 的擴(kuò)展首部IPv6 把原來 IPv4 首部中選項(xiàng)的功能都放在擴(kuò)展首部中，并將擴(kuò)展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機(jī)來處理。數(shù)據(jù)報(bào)途中經(jīng)過的路由器都不處理這些擴(kuò)展首部（只有一個(gè)首部例外，即逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展首部）。這樣就大大提高了路由器的處理效率。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1.4 IPv6 的地址空間1. 地址的類型與地址空間 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：(1) 單播(unicast) 單播就是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。(2) 多播(multicast) 多播是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。(3) 任播(anycast) 這是 IPv6 增加的一種類型。任播的目的站是一組計(jì)算機(jī)，但數(shù)據(jù)

10、報(bào)在交付時(shí)只交付其中的一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)點(diǎn)與接口IPv6 將實(shí)現(xiàn) IPv6 的主機(jī)和路由器均稱為結(jié)點(diǎn)。IPv6 地址是分配給結(jié)點(diǎn)上面的接口。一個(gè)接口可以有多個(gè)單播地址。一個(gè)結(jié)點(diǎn)接口的單播地址可用來唯一地標(biāo)志該結(jié)點(diǎn)。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層冒號(hào)十六進(jìn)制記法(colon hexadecimal notation) 每個(gè) 16 位的值用十六進(jìn)制值表示，各值之間用冒號(hào)分隔。68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF零壓縮(zero compression)，即一連串連續(xù)的零可以為一對(duì)冒號(hào)所取代。 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以寫成

11、：FF05:B3 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層點(diǎn)分十進(jìn)制記法的后綴 0:0:0:0:0:0: 再使用零壓縮即可得出： :CIDR 的斜線表示法仍然可用。60 位的前綴 12AB00000000CD3 可記為： 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60或12AB:CD30:0:0:0:0/60或12AB:0:0:CD30:/60 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層2. 地址空間的分配IPv6 將 128 位地址空間分為兩大部分。第一部分是可變長度的類型前綴，它定義了地址的目的。第二部分是地址的其余部分，其長度也是可變的。 類型前綴地址的其他部分長度可變長度可變128 位第3章

12、數(shù)據(jù)鏈路層3. 特殊地址 未指明地址 這是 16 字節(jié)的全 0 地址，可縮寫為兩個(gè)冒號(hào)“:”。這個(gè)地址只能為還沒有配置到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 IP 地址的主機(jī)當(dāng)作源地址使用。環(huán)回地址 即 0:0:0:0:0:0:0:1（記為 :1）?；?IPv4 的地址 前綴為 0000 0000 保留一小部分地址作為與 IPv4 兼容的。本地鏈路單播地址 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層前綴為 0000 0000 的地址 前綴為 0000 0000 是保留一小部分地址與 IPv4 兼容的，這是因?yàn)楸仨氁紤]到在比較長的時(shí)期 IPv 4和 IPv6 將會(huì)同時(shí)存在，而有的結(jié)點(diǎn)不支持 IPv6。因此數(shù)據(jù)報(bào)在這兩類結(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就必須

13、進(jìn)行地址的轉(zhuǎn)換。 0000.0000 FFFF IPv4 地址80 位16 位32 位IPv4 映射的IPv6 地址第3章 數(shù)據(jù)鏈路層4. 全球單播地址的等級(jí)結(jié)構(gòu) IPv6 擴(kuò)展了地址的分級(jí)概念，使用以下三個(gè)等級(jí)：(1) 全球路由選擇前綴，占 48 位。 (2) 子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，占16 位。 (3) 接口標(biāo)識(shí)符，占 64 位。 第一級(jí)第三級(jí)接口標(biāo)識(shí)符（64 位）子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符（16 位）第二級(jí)全球路由選擇前綴（48 位）位 0 48 64 127 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1.5 從 IPv4 向 IPv6 過渡 向 IPv6 過渡只能采用逐步演進(jìn)的辦法，同時(shí)，還必須使新安裝的 IPv6 系統(tǒng)能夠向后兼

14、容。IPv6 系統(tǒng)必須能夠接收和轉(zhuǎn)發(fā) IPv4 分組，并且能夠?yàn)?IPv4 分組選擇路由。雙協(xié)議棧(dual stack)是指在完全過渡到 IPv6 之前，使一部分主機(jī)（或路由器）裝有兩個(gè)協(xié)議棧，一個(gè) IPv4 和一個(gè) IPv6。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層用雙協(xié)議棧進(jìn)行從 IPv4 到 IPv6 的過渡 雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4 網(wǎng)絡(luò)ABCDEF流標(biāo)號(hào)：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分流標(biāo)號(hào)：無源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)源地址：A目的地址：F數(shù)據(jù)部分源地址：A目的地址：F數(shù)據(jù)部分IPv4 數(shù)據(jù)報(bào)第3章 數(shù)據(jù)鏈

15、路層IPv4 網(wǎng)絡(luò)IPv6IPv6ABCDEFIPv4 數(shù)據(jù)報(bào)IPv4 數(shù)據(jù)報(bào)IPv4網(wǎng)絡(luò) IPv6IPv6ABEF隧道源地址：B目的地址：EIPv6數(shù)據(jù)報(bào)雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv4 網(wǎng)絡(luò)流標(biāo)號(hào)：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)流標(biāo)號(hào)：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)源地址：B目的地址：EIPv6數(shù)據(jù)報(bào)使用隧道技術(shù)從 IPv4 到 IPv6 過渡 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.1.6 ICMPv6ICMPv6 的報(bào)文格式和 IPv4 使用的 ICMP 的相似，即前 4 個(gè)字節(jié)的字

16、段名稱都是一樣的。但 ICMPv6 將第 5 個(gè)字節(jié)起的后面部分作為報(bào)文主體。ICMPv6 的報(bào)文劃分為四大類差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文提供信息的報(bào)文多播聽眾發(fā)現(xiàn)報(bào)文鄰站發(fā)現(xiàn)報(bào)文 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層10.2 P2P 文件共享 自從因特網(wǎng)能夠提供音頻/視頻服務(wù)后，寬帶上網(wǎng)用戶數(shù)也急劇增長。很多用戶使用寬帶接入的目的就是為了更快地下載音頻/視頻文件。P2P 工作方式受到廣大網(wǎng)民的歡迎。這種工作方式解決了集中式媒體服務(wù)器可能出現(xiàn)的瓶頸問題。在 P2P 工作方式下，所有的音頻/視頻文件都是在普通的因特網(wǎng)用戶之間傳輸。這是相當(dāng)于有很多分散在各地的媒體服務(wù)器向其他用戶提供所要下載的音頻/視頻文件。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層N

17、apster最早出現(xiàn)的 P2P 技術(shù)，可提供免費(fèi)下載 MP3 音樂。Napster 能夠搜索音樂文件，能夠提供檢索功能。所有的音樂文件地址集中存放在一個(gè) Napster 目錄服務(wù)器中。使用者可很方便地下載需要的 MP3 文件。用戶要及時(shí)向 Napster 的目錄服務(wù)器報(bào)告自己存有的音樂文件。當(dāng)用戶想下載某個(gè) MP3 文件時(shí)，就向目錄服務(wù)器發(fā)出詢問。目錄服務(wù)器檢索出結(jié)果后向用戶返回存放此文件的 PC 機(jī)的 IP 地址。Napster 的文件傳輸是分散的，但文件的定位則是集中的。這種集中式目錄服務(wù)器的缺點(diǎn)就是可靠性差。Napster 被判決屬于“間接侵害版權(quán)”，因此在 2000 年 7 月底 Napster 網(wǎng)站就被迫關(guān)閉了。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層GnutellaGnutella 是第二代 P2P 文件共享程序，它全分布方法定位內(nèi)容的P2P 文件共享應(yīng)用程序。 。Gnutella 與 Napster 最大的區(qū)別就是不使用集中式的目錄服務(wù)器，而是使用洪泛法在大量 Gnutella 用戶之間進(jìn)行查詢。為了不使查詢的通信量過大，Gnutella 設(shè)計(jì)了一種有限范圍的洪泛查詢。這樣可以減少傾注到因特網(wǎng)的查詢流量，但由于查詢的范圍受限，因而這也影響到查詢定位的準(zhǔn)確性。 第3章 數(shù)據(jù)鏈路層第三代 P2P 共享文件程序e