計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第10

第10章IPv6網(wǎng)絡(luò)機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-44520-3本章學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求了解IPv6技術(shù)的發(fā)展歷程理解IPv6協(xié)議的基本內(nèi)容理解ICMPv6的特點(diǎn)熟悉IPv6過(guò)渡中的三種基本技術(shù)掌握IPv6協(xié)議格式描述方法IPv6地址格式的描述比較IPv6與IPv4兩種協(xié)議的方法10.1IPv6協(xié)議概述10.1.1IPv4協(xié)議存在的問(wèn)題10.1.2IPv6協(xié)議的發(fā)展歷程10.1.1IPv4協(xié)議存在的問(wèn)題地址空間的局限性缺乏對(duì)安全性的支持IPv4網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)配置很復(fù)雜缺乏對(duì)服務(wù)質(zhì)量的支持缺乏對(duì)移動(dòng)性的支持IPv4路由問(wèn)題10.1.2IPv6協(xié)議的發(fā)展歷程早在20世紀(jì)90年代初期，Internet工程任務(wù)組IETF就開(kāi)始著手下一代Internet協(xié)議的制定工作1991年12月IETF發(fā)布RFC1287文檔“未來(lái)的Internet體系結(jié)構(gòu)”，該文檔內(nèi)容包括對(duì)于Internet將來(lái)發(fā)展的基本估計(jì)1992年6月IETF公開(kāi)征求對(duì)IPng的建議1993年成立IPngArea工作組1994年12月IPngArea給出對(duì)下一代Internet協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)議的RFC1726文檔，提出17條評(píng)議標(biāo)準(zhǔn)1994年7月IETF決定以SIPP作為IPng的基礎(chǔ)，對(duì)SIPP進(jìn)行了改進(jìn)1995年由Cisco公司的SteveDeering和Nokia公司的RobertHinden起草完成IPv6協(xié)議1998年12月發(fā)布了IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)RFC24601999年完成了IETF要求的協(xié)議審定和測(cè)試10.2IPv6協(xié)議格式10.2.1IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元10.2.2IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議的比較10.2.3IPv6協(xié)議的擴(kuò)展首部10.2.1IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元由固定首部(baseheader)和有效載荷(payload)組成，有效載荷又包括擴(kuò)展首部(extensionheader)和數(shù)據(jù)部分。固定首部有40字節(jié)，包含有8個(gè)字段有多個(gè)可選擴(kuò)展首部的IPv6數(shù)據(jù)報(bào)一般格式擴(kuò)展首部是可選的，擴(kuò)展首部的長(zhǎng)度可變，之后是數(shù)據(jù)部分IPv6中下一個(gè)首部字段的一些可能取值10.2.2IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議的比較IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議是互相不兼容的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，IPv6是在IPv4基礎(chǔ)上的改進(jìn)IPv6協(xié)議首部與IPv4協(xié)議首部的比較10.2.3IPv6協(xié)議的擴(kuò)展首部擴(kuò)展首部的用法擴(kuò)展首部的標(biāo)識(shí)擴(kuò)展首部的順序10.3IPv6地址10.3.1IPv6地址標(biāo)識(shí)方法10.3.2IPv6地址空間和IPv6前綴10.3.3IPv6地址的分類10.3.4IPv6地址的一般格式10.3.1IPv6地址標(biāo)識(shí)方法IPv6地址長(zhǎng)度是128位，包括16個(gè)字節(jié)。為了便于記憶、識(shí)別和應(yīng)用規(guī)定IPv6地址有3種格式：首選格式壓縮表示格式內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址格式地址的例子例如一個(gè)128位二進(jìn)制位的IPv6地址：00100000000000010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111把128位二進(jìn)制位的IPv6地址每16位劃分為一個(gè)位段，每一個(gè)位段用4位十六進(jìn)制整數(shù)表示，各組之間由冒號(hào)(:)間隔，注意這里的冒號(hào)需要在英文輸入方式下輸入，得出該IPv6地址首選格式：2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff10.3.2IPv6地址空間和IPv6前綴IPv6地址前綴表示方法與IPv4地址中的CIDR一樣IPv6地址前綴格式為：IPv6地址/前綴長(zhǎng)度IPv6地址與前綴長(zhǎng)度之間以斜杠“/”區(qū)分前綴長(zhǎng)度是一個(gè)十進(jìn)制值指定該地址中最左邊的用于組成前綴的比特?cái)?shù)指出了地址中有多少位屬于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)10.3.3IPv6地址的分類單播地址用來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的單一網(wǎng)絡(luò)接口多播地址用來(lái)標(biāo)識(shí)一組網(wǎng)絡(luò)接口(通常屬于不同的節(jié)點(diǎn))。一個(gè)多播地址確定一組IPv6接口

任播地址

用來(lái)標(biāo)識(shí)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，這些接口通常屬于不同的節(jié)點(diǎn)

向一個(gè)任播地址發(fā)送的數(shù)據(jù)包將只會(huì)被發(fā)往這些接口中距離最近的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口特殊地址及取消廣播地址的原因10.3.4IPv6地址的一般格式一個(gè)典型的IPv6地址由三個(gè)部分組成：全球路由前綴GRP(GlobalRoutingPrefix)、子網(wǎng)ID(subnetID)和接口ID(interfaceID)

IPv6主機(jī)地址的接口標(biāo)識(shí)符基于IEEEEUI-64格式。該格式基于已存在的MAC地址來(lái)創(chuàng)建64位接口標(biāo)識(shí)符，這樣的標(biāo)識(shí)符在本地和全球范圍是惟一的10.4ICMPv610.4.1ICMPv6概述10.4.2ICMPv6對(duì)ICMPv4的改進(jìn)10.4.3ICMPv6報(bào)文的一般格式10.4.1ICMPv6概述ICMPv6是IPv6的Internet控制報(bào)文協(xié)議，它屬于IPv6協(xié)議的一個(gè)組成部分，和IPv6協(xié)議一起工作，IPv6網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均要實(shí)現(xiàn)ICMPv6ICMPv6實(shí)現(xiàn)并提供的主要功能有：錯(cuò)誤報(bào)告；網(wǎng)絡(luò)診斷；鄰居發(fā)現(xiàn)；多播實(shí)現(xiàn)；重定向ICMPv6的控制信息主要有兩種：差錯(cuò)報(bào)文和查詢ICMPv6報(bào)文作為IPv6分組的數(shù)據(jù)載荷10.4.2ICMPv6對(duì)ICMPv4的改進(jìn)ICMPv6協(xié)議實(shí)現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)中的ICMP、ARP、IGMP協(xié)議的功能，ICMPv6協(xié)議刪除了一些不再使用的過(guò)時(shí)報(bào)文類型，定義了一些新的功能和報(bào)文ICMPv6與ICMPv4報(bào)文類型的比較10.4.3ICMPv6報(bào)文的一般格式在每個(gè)ICMPv6報(bào)文之前是一個(gè)IPv6固定首部和可選的擴(kuò)展首部位于ICMPv6首部之前的那個(gè)首部的下一個(gè)首部(NextHeader)字段的值為58，標(biāo)識(shí)后面為ICMPv6報(bào)文

10.5IPv6過(guò)渡技術(shù)10.5.1IPv6過(guò)渡技術(shù)概述10.5.2雙棧技術(shù)10.5.3隧道技術(shù)10.5.4轉(zhuǎn)換（翻譯）技術(shù)10.5.1IPv6過(guò)渡技術(shù)概述過(guò)渡是指某一事物從一種狀態(tài)逐步演化為另一種狀態(tài)，或者逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪皇挛镞^(guò)渡的特征有兩個(gè)：過(guò)渡需要一個(gè)過(guò)程，需要一定的時(shí)間在過(guò)渡過(guò)程中，事物發(fā)生了質(zhì)的變化，逐漸不同于原來(lái)的事物過(guò)渡完成以后，演變成為新的事物在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)IPv4和IPv6會(huì)共存在一個(gè)環(huán)境中，要提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換過(guò)程IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡可以分為4個(gè)階段IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡階段IPv4的海洋將會(huì)逐漸變小，而IPv6的小島將會(huì)越來(lái)越多，逐步連接成IPv6海洋，最終實(shí)現(xiàn)IPv6完全取代IPv4過(guò)渡時(shí)期采用的3種主要技術(shù)IETF推薦的轉(zhuǎn)換機(jī)制有：雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)、翻譯技術(shù)10.5.2雙棧技術(shù)采用雙棧技術(shù)的節(jié)點(diǎn)上同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧。這是使IPv6節(jié)點(diǎn)保持與純IPv4節(jié)點(diǎn)兼容最直接的方式10.5.3隧道技術(shù)隧道技術(shù)的設(shè)計(jì)思路是：將IPv6分組作為無(wú)結(jié)構(gòu)意義的數(shù)據(jù)部分，封裝在IPv4數(shù)據(jù)報(bào)中，構(gòu)成IPv4分組，在IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸為了標(biāo)識(shí)IPv4分組攜帶（封裝）的是IPv6分組，IPv4分組中協(xié)議字段的值設(shè)置為41自動(dòng)隧道的例子自動(dòng)隧道的建立和拆除是動(dòng)態(tài)的

隧道技術(shù)中的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)歷3個(gè)過(guò)程第一，在隧道的起始節(jié)點(diǎn)對(duì)IPv6分組進(jìn)行封裝第二，在隧道中傳輸封裝后的IPv4分組第三，在隧道的末尾節(jié)點(diǎn)對(duì)IPv4分組進(jìn)行解封得到IPv6分組10.5.4轉(zhuǎn)換（翻譯）技術(shù)轉(zhuǎn)換(翻譯)技術(shù)讓純IPv6節(jié)點(diǎn)能夠和純IPv4節(jié)點(diǎn)相互通信轉(zhuǎn)換(翻譯)技術(shù)有時(shí)也稱為IP層協(xié)議首部轉(zhuǎn)換在實(shí)現(xiàn)時(shí)，轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)除了要進(jìn)行IPv4地址和IPv6地址轉(zhuǎn)換，還要進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換和翻譯，NAT-PT翻譯技術(shù)對(duì)應(yīng)的技術(shù)文檔是RFC2766NAT最初用于解決IPv4地址短缺問(wèn)題，通過(guò)維護(hù)一個(gè)地址轉(zhuǎn)換表，把內(nèi)網(wǎng)的專用IP地址映射到外網(wǎng)的IP地址對(duì)于IPv4向IPv6過(guò)渡機(jī)制來(lái)講，這里的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)可以分別對(duì)應(yīng)IPv4網(wǎng)絡(luò)或IPv6網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換與協(xié)議轉(zhuǎn)換NAT-PT是一種純IPv4節(jié)點(diǎn)和純IPv6節(jié)點(diǎn)之間的互通方式無(wú)狀態(tài)IP/ICMP轉(zhuǎn)換SIIT技術(shù)是對(duì)IP協(xié)議和ICMP協(xié)議