《網(wǎng)絡(luò)地址IPv》課件

網(wǎng)絡(luò)地址IPvIPv（InternetProtocolVersion，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本）是為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同主機(jī)分配唯一地址的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，用于區(qū)分不同的設(shè)備。課程簡介課程目標(biāo)了解IP地址的概念，掌握IPv4和IPv6地址的結(jié)構(gòu)和分類，熟悉IPv6的應(yīng)用場景，了解IPv4向IPv6的過渡方案。課程內(nèi)容涵蓋IP地址的基礎(chǔ)知識、IPv4和IPv6地址的詳細(xì)介紹、IPv6的應(yīng)用及發(fā)展趨勢等。課程目標(biāo)使學(xué)生能夠理解IP地址的概念和作用，掌握IPv4和IPv6地址的配置和管理，為深入學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)打下基礎(chǔ)。目錄1.什么是IP地址？IP地址的定義IP地址的組成IP地址的分類2.IPv4地址IPv4地址的結(jié)構(gòu)IPv4地址的分類IPv4地址的分配3.IPv6地址引入IPv6的背景IPv6地址的結(jié)構(gòu)IPv6地址的分類4.IPv4與IPv6的區(qū)別地址空間地址結(jié)構(gòu)地址書寫報頭格式1.什么是IP地址？網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包是網(wǎng)絡(luò)通信的基本單位，包含源地址和目標(biāo)地址等信息。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器，通過IP地址識別不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)連接每臺連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都有唯一的IP地址，用于識別和連接到網(wǎng)絡(luò)。1.1IP地址的定義網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符IP地址是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中用于識別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的唯一標(biāo)識符。地址分配IP地址由網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)構(gòu)分配，確保每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有唯一的地址。通信關(guān)鍵IP地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間進(jìn)行通信的關(guān)鍵，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。1.2IP地址的組成1網(wǎng)絡(luò)號表示網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識符，用于區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)。2主機(jī)號表示網(wǎng)絡(luò)中特定主機(jī)的標(biāo)識符，用于區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)中的不同主機(jī)。3子網(wǎng)掩碼用于區(qū)分網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，并確定網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。1.3IP地址的分類11.類A地址網(wǎng)絡(luò)號占8位，主機(jī)號占24位，地址范圍為1.0.0.0~126.255.255.255。22.類B地址網(wǎng)絡(luò)號占16位，主機(jī)號占16位，地址范圍為128.0.0.0~191.255.255.255。33.類C地址網(wǎng)絡(luò)號占24位，主機(jī)號占8位，地址范圍為192.0.0.0~223.255.255.255。44.類D地址用于多播地址，地址范圍為224.0.0.0~239.255.255.255。2.IPv4地址IPv4地址是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4中使用的網(wǎng)絡(luò)地址。它是目前互聯(lián)網(wǎng)上最常用的地址類型，但在IPv6的不斷普及下，其地位正在逐漸被取代。2.1IPv4地址的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口IPv4地址是分配給網(wǎng)絡(luò)接口的。32位二進(jìn)制IPv4地址由32位二進(jìn)制數(shù)字組成。點(diǎn)分十進(jìn)制通常以點(diǎn)分十進(jìn)制形式表示，例如192.168.1.1。2.2IPv4地址的分類A類地址A類地址網(wǎng)絡(luò)號占8位，主機(jī)號占24位，可用于較大的網(wǎng)絡(luò)。B類地址B類地址網(wǎng)絡(luò)號占16位，主機(jī)號占16位，適用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。C類地址C類地址網(wǎng)絡(luò)號占24位，主機(jī)號占8位，適合小型網(wǎng)絡(luò)。D類地址D類地址用于組播，網(wǎng)絡(luò)號占4位，主機(jī)號占28位，適用于多播通信。2.3IPv4地址的分配1IANA負(fù)責(zé)全球IPv4地址空間的分配2RIR區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊管理機(jī)構(gòu)3國家/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商分配給最終用戶IPv4地址的分配遵循層級結(jié)構(gòu)，從IANA到區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊管理機(jī)構(gòu)（RIR），最后分配給各個國家/地區(qū)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商會將分配到的IPv4地址分配給最終用戶，例如企業(yè)、個人和機(jī)構(gòu)等。3.IPv6地址IPv6是一種新的網(wǎng)絡(luò)地址協(xié)議，用于解決IPv4地址枯竭的問題。IPv6比IPv4提供更廣泛的地址空間，支持更復(fù)雜的功能，并能滿足未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。3.1引入IPv6的背景IPv4地址空間枯竭隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶和設(shè)備的爆炸式增長，IPv4地址空間已接近枯竭，無法滿足未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。IPv4安全性問題IPv4協(xié)議存在一些安全漏洞，例如地址欺騙和網(wǎng)絡(luò)攻擊，影響了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。IPv6的優(yōu)勢IPv6具有更大的地址空間、更強(qiáng)的安全性、更靈活的地址管理機(jī)制等優(yōu)勢，能夠更好地滿足未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。3.2IPv6地址的結(jié)構(gòu)地址長度IPv6地址由128位組成，共16個字節(jié)。地址表示通常采用十六進(jìn)制表示，用冒號分隔，例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。3.3IPv6地址的分類單播地址唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的一個特定設(shè)備，用于一對一的通信。組播地址用于將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的多個接收者，實(shí)現(xiàn)一對多的通信。任播地址將數(shù)據(jù)包發(fā)送到一組設(shè)備中距離發(fā)送者最近的一個設(shè)備，適合于地理位置敏感的應(yīng)用。任何播地址用于廣播，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備，適用于網(wǎng)絡(luò)管理等特殊場景。IPv4與IPv6的區(qū)別IPv4和IPv6是兩種不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它們在地址空間、地址結(jié)構(gòu)、地址書寫、報頭格式等方面存在顯著差異。4.1地址空間4.3BIPv4有限的地址空間340萬億IPv6幾乎無限的地址空間IPv4地址空間有限，導(dǎo)致地址短缺。IPv6采用更大的地址空間，可以滿足未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求。4.2地址結(jié)構(gòu)IPv4和IPv6地址結(jié)構(gòu)不同，IPv4地址由32位二進(jìn)制數(shù)字組成，使用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。每個字節(jié)代表一個8位數(shù)字，每個字節(jié)之間用點(diǎn)號隔開，例如：192.168.1.1。IPv6地址由128位二進(jìn)制數(shù)字組成，使用十六進(jìn)制表示法，每個字節(jié)代表一個16位數(shù)字，每個字節(jié)之間用冒號隔開，例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。4.3地址書寫IPv4IPv6采用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法采用冒號分隔的十六進(jìn)制表示法例如：192.168.1.1例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:73344.4報頭格式IPv4和IPv6的報頭格式存在很大差異，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：IPv4的報頭長度固定為20字節(jié)，而IPv6的報頭長度可變，最小為40字節(jié)。IPv4的報頭包含14個字段，而IPv6的報頭包含8個字段，字段的含義和結(jié)構(gòu)也不盡相同。IPv4的報頭中包含校驗(yàn)和字段，用于檢測數(shù)據(jù)包在傳輸過程中是否損壞，而IPv6的報頭中沒有校驗(yàn)和字段，而是通過IPsec提供安全保障。5.IPv4向IPv6的過渡IPv4地址空間日益枯竭，IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，具有更大的地址空間和更強(qiáng)的功能，逐步取代IPv4成為必然趨勢。IPv4向IPv6的過渡是一個復(fù)雜的過程，需要協(xié)調(diào)各方努力，包括技術(shù)、政策、應(yīng)用等方面的調(diào)整。5.1過渡方案雙棧雙棧方案是指同時使用IPv4和IPv6協(xié)議，設(shè)備同時擁有IPv4和IPv6地址，能夠同時處理IPv4和IPv6數(shù)據(jù)包，并相互兼容，可以逐步向IPv6過渡。隧道技術(shù)隧道技術(shù)是指將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包中，通過IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸，到達(dá)目的地后解封裝，實(shí)現(xiàn)IPv6數(shù)據(jù)包的傳輸。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器是指將IPv4地址轉(zhuǎn)換為IPv6地址，或?qū)Pv6地址轉(zhuǎn)換為IPv4地址的設(shè)備，可以將IPv4網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備接入到IPv6網(wǎng)絡(luò)?；旌系刂坊旌系刂肥侵竿瑫r使用IPv4和IPv6地址的方案，可以實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6的混合使用，方便用戶逐步過渡。5.2隧道技術(shù)11.封裝IPv6數(shù)據(jù)包被封裝在IPv4報文中，然后通過IPv4網(wǎng)絡(luò)傳輸。22.隧道入口IPv6數(shù)據(jù)包進(jìn)入隧道，由隧道入口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行封裝。33.隧道出口到達(dá)隧道出口節(jié)點(diǎn)，解封裝IPv6數(shù)據(jù)包，將其發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。5.3雙棧技術(shù)定義雙棧技術(shù)是指在同一臺設(shè)備上同時配置IPv4和IPv6地址。設(shè)備能夠同時處理兩種協(xié)議的通信。優(yōu)點(diǎn)確保網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)過渡到IPv6，支持IPv4和IPv6共存。設(shè)備可以同時訪問IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)，提高互操作性。6.IPv6的應(yīng)用隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，IPv6的應(yīng)用場景越來越廣泛。IPv6提供更加豐富的地址空間，可以滿足未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。6.1新興應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)IPv6為物聯(lián)網(wǎng)提供更大的地址空間，支持海量設(shè)備連接。云計算IPv6支持云計算數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。5G網(wǎng)絡(luò)IPv6是5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸和低延遲。6.2IPv6在中國的應(yīng)用國家政策中國政府高度重視IPv6的推廣應(yīng)用，制定了相關(guān)政策和計劃。運(yùn)營商部署國內(nèi)主要運(yùn)營商已完成IPv6網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并積極開展IPv6業(yè)務(wù)的推廣。用戶普及隨著IPv6網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的提升，越來越多的用戶開始使用IPv6網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。應(yīng)用創(chuàng)新IPv6的應(yīng)用場景不斷擴(kuò)展，為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶