《計算機網絡技術基礎》項目6認識IPv6地址

項目6認識IPv6地址2011年2月3日，國際互聯網名稱和編號分配公司發(fā)布的新聞公報表示，在該日于美國邁阿密舉行的一個會議上，最后所剩的5組IPv4地址被分配給了全球5大區(qū)域互聯網注冊管理機構，第一代互聯網地址的“池子”已經全空了。IPv4提供了近43億IP地址，為互聯網近幾十年的發(fā)展做出了輝煌的成就，提供了重要基礎，然而由于網絡規(guī)模的不斷膨脹，超出了原先的預期，互聯網未來發(fā)展將系于在全球范圍內普及下一代互聯網通信協(xié)議，即IPv6。而IPv6將提供的地址比IPv4提供的地址多40億倍。2025/2/242理解IPv6的必要性和優(yōu)點。理解IPv6地址的分類。掌握IPv6地址的簡寫。掌握IPv6地址的簡單配置。2025/2/243IPv6地址概述IPv6地址的分類從IPv4到IPv6的過渡2025/2/244IPv6地址概述2025/2/245IPv6是“InternetProtocolVersion6”的縮寫，是當前IP協(xié)議IPv4的替代版。IPv4是20世紀70年代末期產生的，經過近三、四十年的互聯網絡膨脹式發(fā)展，一些不可解決的問題也暴露出來了，比如IPv4地址資源的枯竭問題，ARP攻擊問題，還有就是網絡技術的新發(fā)展對IP協(xié)議提出了新的要求。由此互聯網任務組（InternetEngineeringTaskForce，IETF）成立的IPNG（IPNextGeneration）工作組在1994年提出了下一代網絡協(xié)議IPv6的推薦版本，并于1999年開始分配IPv6地址。相對于IPv4的32位二進制地址空間，IPv6由128位的二進制地址空間組成，從理論上講會有2128=3.4×1038，打一個比方來說，如果把所有的IPv6地址都均勻地覆蓋到地球表面，那么一個手指印大小的一平方厘米的面積上可以分配7×1019個地址，也就是說在我們可以想象的未來很長時間里IPv6資源都是不可能用完的。IPv6地址的豐富資源也為我們智能生活空間技術的發(fā)展提供了支撐，我們可以盡可能多地為生活空間中的設備配置IP地址，比如攝像頭、空調、電視機、電磁爐等等，以實現對這些設備的智能控制與管理。概述2025/2/246IPv6地址有128位二進制位，所以再用IPv4的點分十進制方法表示就顯的地址太長而不合適了。IPv6地址用十六進制表示，分為8段，中間用“：”隔開，例如：2001：0da8：0207：0000：0000：0000：0000：8207字段如果是以0開頭則0可以省略，全0的段可用“：：”表示，但是在一個IPv6地址中只能出現一次“：：”（為什么？）。由此，同一個地址可以使用不同的表示法：2001：0da8：0207：0000：0000：0000：0000：82072001：da8：207：0：0：0：0：82072001：da8：207：：8207IPv6地址的表示2025/2/247IPv6的地址的結構為：網絡前綴+接口ID，網絡前綴相當于IPv4中的網絡位，接口ID相當于IPv4中的主機位。由于IPv6地址空間足夠大，所以大多數的網絡前綴都定為64位。例如，2001：da8：207：：8207/64表示該地址的前64位為網絡前綴（網絡地址位）。接口ID（主機地址位）一般通過一種叫做“EUI-64”機制來生成。EUI-64機制使用接口本地的48位MAC地址，中間插入16位二進制數（值為FFFE）形成64位接口ID值。因而接口ID可以自動生成。每一個接口的MAC地址本就全球唯一，由EUI-64形成的接口ID即使沒有網絡前綴，也是全球唯一。從WindowsVista開始，Windows使用隨機生成的接口ID，而不是使用EUI-64。IPv6的地址的結構2025/2/248IPv6地址的分類2025/2/249IPv6地址根據其功能和使用范圍，可以分類為單播地址、組播地址和任播地址。IPv6中沒有廣播地址的概念。單播地址能唯一代表一個接口。一個單播地址只能設定在一個接口上，但是一個接口可以設定多種單播地址。根據單播地址的用途又可以分為鏈路本地地址、唯一本地地址、全球單播地址和嵌入IPv4地址的IPv6地址。任播地址也代表一組接口，但是與組播地址不同的是，以任播地址為目的地的數據包會由路由導向組中“最優(yōu)”的一個接口，而不是所有組中的接口都會收到。概述2025/2/2410唯一本地地址相當于IPv4中的私有網絡地址，可以在不同私有網絡間重復使用。使用特定的前綴FD00::/8。唯一本地地址2025/2/2411全球單播地址相當于IPv4中的公網地址，目前所有2000::/3范圍內的地址都是全球單播地址。全球單播地址2025/2/2412嵌入IPv4地址的IPv6地址是為從IPv4到IPv6過渡使用的一種地址，是將32位的IPv4地址用0或指定數補全128位后形成IPv6地址的外形。嵌入IPv4地址的IPv6地址2025/2/2413組播地址代表一組接口，目的地址是組播地址的數據包會被屬于該組的所有接口所接收。IPv4中廣播地址的功能由組播地址實現。組播地址2025/2/2414任播地址也代表一組接口，但是與組播地址不同的是，以任播地址為目的地的數據包會由路由導向組中“最優(yōu)”的一個接口，而不是所有組中的接口都會收到。IPv6中沒有為任播地址規(guī)定單獨的地址范圍，任播地址和單播地址使用相同的地址范圍。任播地址2025/2/2415：：即為0:0:0:0:0:0:0:0，表示未指定地址，相當于IPv4中的0.0.0.0。：：1即為0:0:0:0:0:0:0:1，表示回環(huán)地址，相當于IPv4中的127.0.0.1。：：與：：12025/2/2416從IPV4到IPV6的過渡2025/2/2417由于目前的網絡主要以IPv4用戶和設備為主，從IPv4到v6的過渡不可能一次性實現，這必須是一個循序漸進的過程，能否順利地實現從IPv4到IPv6的過渡也是IPv6能否取得成功的一個重要因素。實際上，IPv6在設計的過程中就已經考慮到了IPv4到IPv6的過渡問題，并提供了一些特性使過渡過程簡化。例如，IPv6地址可以使用IPv4兼容地址，自動由IPv4地址產生，即在32位的IPv4地址前面補0至128位，形成IPv6地址。從IPv4到IPv6的過渡2025/2/2418（1）雙協(xié)議棧技術雙協(xié)議棧技術是指在設備上同時使用IPv4和IPv6兩種協(xié)議。該類設備既擁有IPv4地址，又擁有IPv6地址；既可以收發(fā)IPv4數據包，又可以收發(fā)IPv6數據包；既支持IPv4網絡，又支持IPv6網絡。（2）隧道技術這種技術猶如信封里面套信封，即把IPv6數據報封裝在IPv4數據包中，這樣就可以實現IPv6網絡之間穿越IPv4網絡進行通信。（3）協(xié)議轉換技術這種技術是在網絡中配置具備IPv4和IPv6協(xié)議轉換功能的轉換設備，修改協(xié)議報文頭，使IPv4網絡與IPv6網絡能夠互通。解決過渡問題主要的三種技術2025/2/2419在本項目中，我們對IPv6的知識做了了解，包括IPv6的書寫方式、分類，以及從IPv4到IPv6的過渡問題。包括物聯網在內的各類新領域對鏈接的爆炸