計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件：3_6_11 IPv6協(xié)議

1、第六章 網(wǎng)絡(luò)層與IP協(xié)議第十一節(jié) IPv6協(xié)議一、IPv6協(xié)議的基本概念 IPv4的局限性地址數(shù)量的不足 ；復(fù)雜的報(bào)頭，難以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充或選擇機(jī)制； 對(duì)報(bào)頭服務(wù)數(shù)量的限制 ；缺少安全與保密方法 。IPv6的主要特征 新的協(xié)議頭格式 頭部長(zhǎng)度變?yōu)楣潭ǎ黾恿丝蛇x的擴(kuò)展頭部，取消了頭部的檢驗(yàn)和字段，加快了路由器處理速度 ；巨大的地址空間 地址長(zhǎng)度從32位增大到128位，地址空間大約為3.4*1038，增大了296倍；有效的分級(jí)路由結(jié)構(gòu) 地址劃分為適應(yīng)路由的層次結(jié)構(gòu)，適應(yīng)了現(xiàn)代Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) ；支持地址自動(dòng)配置 簡(jiǎn)化了使用，提高了效率；內(nèi)置安全性 IPv6支持IPSec協(xié)議，為網(wǎng)絡(luò)安全性

2、提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的解決方案；更好地支持QoS 協(xié)議頭定義了通信流類型字段來區(qū)分其優(yōu)先級(jí)，可以更好地支持QoS；協(xié)議更加簡(jiǎn)潔 ICMPv6具備了ICMPv4的所有基本功能，合并了ICMP、IGMP與ARP等多個(gè)協(xié)議的功能，使協(xié)議體系變得更加簡(jiǎn)潔；可擴(kuò)展性 協(xié)議添加新的擴(kuò)展協(xié)議頭，可以很方便地實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。二、IPv6地址IPv6地址表示方法IPv6的128位地址按每16位劃分為一個(gè)位段，每個(gè)位段被轉(zhuǎn)換為一個(gè)4位的十六進(jìn)制數(shù)，并用冒號(hào)隔開，這種表示法稱為冒號(hào)十六進(jìn)制表示法；用二進(jìn)制格式表示的一個(gè)IPv6地址： 00100001110110100000000000000000000000000000

3、000000101l11001110110000001010101010000000000000111111111110000010001001110001011010將這個(gè)128位的地址按每16位劃分為8個(gè)位段: 0010000111011010 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000001010101010 0000000000001111 1111111000001000 1001110001011010將每個(gè)位段轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，并用冒號(hào)隔開，結(jié)果應(yīng)該是: 21DA:0000:0000:0000:02AA:000F

4、:FE08:9C5A零壓縮法與雙冒號(hào)表示法零壓縮法根據(jù)前導(dǎo)零壓縮法，上面地址簡(jiǎn)化表示為： 21DA:0:0:0:2AA:F:FE08:9C5A；雙冒號(hào)表示法如果幾個(gè)連續(xù)位段的值都為0，則這些0可以簡(jiǎn)寫為:，前面的結(jié)果又可以簡(jiǎn)化寫為： 21DA:2AA:F:FE08:9C5A。雙冒號(hào)在一個(gè)地址中只能出現(xiàn)一次。例如：地址0:0:0:2AA:12:0:0:0，不能將它表示為:2AA:12:。如何確定雙冒號(hào)之間被壓縮0的位數(shù)要確定雙冒號(hào)代表被壓縮的多少位0，可以數(shù)一下地址中還有多少個(gè)位段，然后用8減去這個(gè)數(shù)，再將結(jié)果乘以16；例如在地址FF02:3:5中有3個(gè)位段(FF02、3和5)； 可以根據(jù)公式計(jì)

5、算：(8-3)16=80； :之間表示有80位二進(jìn)制數(shù)字0被壓縮。IPv6前綴（format prefix）IPv6不支持子網(wǎng)掩碼，它只支持前綴長(zhǎng)度表示法；前綴是地址的一部分，用作IPv6路由或子網(wǎng)標(biāo)識(shí)；IPv6前綴可以用“地址/前綴長(zhǎng)度”來表示，與IPv4中的無類別域間路由CIDR表示方法基本類似；例如，21DA:D3:/48是一個(gè)路由前綴；而21DA:D3:0:2F3B:/64是一個(gè)子網(wǎng)前綴。目前定義的IPv6單播地址中，用于標(biāo)識(shí)子網(wǎng)與子網(wǎng)中的主機(jī)的位數(shù)都是64。三、IPv6分組結(jié)構(gòu)與基本報(bào)頭 每個(gè)IPv6分組都有一個(gè)IPv6基本報(bào)頭。基本報(bào)頭長(zhǎng)度固定為40個(gè)字節(jié)；IPv6數(shù)據(jù)包可以沒有擴(kuò)

6、展報(bào)頭，也可以有一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭，擴(kuò)展報(bào)頭可以具有不同的長(zhǎng)度。IPv6基本報(bào)頭結(jié)構(gòu)041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24有效載荷（擴(kuò)展報(bào)頭 / 數(shù)據(jù)）IPv6 基本報(bào)頭40 BIPv6 有效載荷取消了報(bào)頭的檢驗(yàn)和字段，加快了路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的速度。041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B版本(version) 4 位。指明協(xié)議的版本

7、，對(duì) IPv6 該字段總是 6。 041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B通信類型(traffic class) 8 位。區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的類別或優(yōu)先級(jí)。041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B流標(biāo)記(flow label) 20 位。 表示分組屬于源結(jié)點(diǎn)和目標(biāo)結(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)特定數(shù)據(jù)包序列，需要由中

8、間IPv6路由器進(jìn)行特殊處理。用于非默認(rèn)的QoS連接，例如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（音頻和視頻）的連接?！傲鳌笔腔ヂ?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)041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B有效載荷長(zhǎng)度(payload length) 16 位。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。041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位

9、）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B下一個(gè)報(bào)頭(next header) 8 位。當(dāng)出現(xiàn)擴(kuò)展報(bào)頭時(shí)，標(biāo)識(shí)后面第一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的類型。當(dāng)沒有擴(kuò)展報(bào)頭時(shí)，相當(dāng)于 IPv4 的協(xié)議字段或可選字段。值關(guān)鍵字協(xié)議類型3GGPGateway-to-Gateway4IPIP in IP6TCPTCP8EGPExterior Gateway Protocol9IGPInterior Gateway Protocol17UDPUDP45IDRPInter-Domain Routing Protocol46RSVPReServation reserVation Protocol48M

10、HRPMobile Host Routing50SIPP-ESPSIPP-Encap Security Payload51SIPP-AHSIPP-Authentication Header58ICMPv6ICMPv6 041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B跳數(shù)限制(hop limit) 8 位。表示IPv6分組可以通過的最大路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)將其值減1。當(dāng)跳數(shù)限制的值為零時(shí)，丟棄此數(shù)據(jù)分組。041631版 本位目 的 地 址源 地 址下

11、 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B源地址 128 位。是分組發(fā)送站的 IPv6 地址。041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 報(bào) 頭流 標(biāo) 記12通 信 類 型（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6 基本報(bào)頭40 B目的地址 128 位。是分組接收站的 IPv6 地址。簡(jiǎn)化的IPv6基本報(bào)頭結(jié)構(gòu)示例四、IPv6擴(kuò)展報(bào)頭“下一個(gè)報(bào)頭”字段值與擴(kuò)展報(bào)頭類型的關(guān)系“下一個(gè)報(bào)頭”字段值擴(kuò)展報(bào)頭類型0hop-by-hop option header

12、43routing header44fragment header50authentication header51authentication header60destination option headerIPv6報(bào)頭的結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展報(bào)頭類型路由選項(xiàng)報(bào)頭用于指出在分組從源結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的過程中，需要經(jīng)過的一個(gè)或多個(gè)中間結(jié)點(diǎn)路由器。分段選項(xiàng)報(bào)頭用于支持在分組從源結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的過程中，是否需要對(duì)分組進(jìn)行分片；IPv6 把原來 IPv4 首部中選項(xiàng)的功能都放在擴(kuò)展報(bào)頭中，并將擴(kuò)展報(bào)頭留給路徑兩端的源站和目的站的主機(jī)來處理，途中經(jīng)過的路由器都不處理（逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭例外）。提高路由器的處理效率

13、。由“下一個(gè)報(bào)頭”字段組成的指針鏈有效載荷是TCP協(xié)議數(shù)據(jù)“下一個(gè)報(bào)頭”字段值為6，表示該分組沒有擴(kuò)展報(bào)頭，它的有效載荷是TCP協(xié)議包的數(shù)據(jù)；只有一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的IPv6報(bào)頭結(jié)構(gòu)如果分組只有一個(gè)路由擴(kuò)展報(bào)頭，則IPv6基本報(bào)頭“下一個(gè)報(bào)頭”字段值應(yīng)為43，表示該分組的有效載荷第一部分為路由擴(kuò)展報(bào)頭；有兩個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的IPv6報(bào)頭結(jié)構(gòu)如果分組有兩個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭，第1個(gè)是路由擴(kuò)展報(bào)頭，第2個(gè)是身份認(rèn)證擴(kuò)展報(bào)頭；五、IPv4到IPv6的過渡的基本方法雙IP層或雙協(xié)議棧雙協(xié)議層和雙協(xié)議棧結(jié)構(gòu)隧道技術(shù)通過IPv4隧道傳輸IPv6分組的機(jī)制隧道配置分為路由器-路由器、主機(jī)-路由器或路由器-主機(jī)、主機(jī)-主機(jī)等3種情

14、況，以及手動(dòng)配置的隧道與自動(dòng)配置的隧道等2種類型;通過IPv4隧道傳輸IPv6分組結(jié)構(gòu)：路由器-路由器隧道主機(jī)-路由器隧道主機(jī)-主機(jī)隧道6over4（IPv4多播隧道）六、IP安全協(xié)議IPSec（Internet Protocol Security）即Intenet安全協(xié)議，是IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，Internet Engineering Task Force）在開發(fā)IPv6時(shí)，為保證IP數(shù)據(jù)包安全而設(shè)計(jì)的，基本目的是把密碼學(xué)的安全機(jī)制引入IP協(xié)議；IPSec用于向IPv4與IPv6提供互操作、高質(zhì)量與基于密碼的安全性，提供的安全服務(wù)包括訪問控制、完整性、數(shù)據(jù)原始認(rèn)證等；IPSec服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)層提供，并向高