IPV6协议简介解析ppt课件.pps
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1、IPv6简介,下一代Internet网络郭东伟(博士)吉林大学计算机科学与技术学院http:/skywind.name,IPv6简介,2,目 录,IPv4的辉煌和局限IPv6概述IPv6协议简介协议格式及扩展头地址空间分配ICMPv6和其他支撑协议IPv6的新技术IPv4IPv6共存与移植IPv6的挑战,IPv6简介,3,Internet Protocols的早期历史,1964年,Paul Baran提出分组交换理论1969年,ARPANet建立(4个结点)1972年,展示了40个结点的ARPANet1972年,Bob Kahn提出开放结构互联概念1974年,Kahn和Vint Cerf发表T
2、CP协议1978年,TCP/IP(Version 4)正式应用(RFC791)1983年, ARPANet全面移植到TCP/IP83-85年,TCP/IP与Unix的集成与推广,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,4,Internet的发展,80年代,局域网技术蓬勃发展1984年,NSFNet开始建立1990年,NSFNet取代ARPANet1991年,NSFNet升级到T3(45M)速率,支持3500个子网1995年,Internet实现商业化FTP,HTTP,EMail等协议不断涌现,特别是HTTP协议的贡献巨大,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,5,IP协议的成功经验,IP的设计原则在
3、统一寻址空间下,进行路由选择,以最大努力提供无连接的数据报投递服务,但不保证可靠到达可靠性由上层协议及应用程序提供分层体系结构支持各种链路从军用到商用的成功转换各种应用层协议相互推动,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,6,TCP/IP协议模型的问题和缺陷,模型没有明确区分服务、接口和协议不具有通用性,不能描述其他协议没有定义、划分物理层和数据链路层Internet飞速发展带来的问题地址空间不足,划分效率低下路由瓶颈安全性问题网络实时服务质量问题,特别在多媒体应用中对移动通信等新业务需求的支持困难,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,7,IPv4面临的核心问题,地址空间不足可用地址不足子网数目
4、不足分配方式不合理IPv4地址分配:美国64%,亚洲地区8%最新统计数据,中国上网用户12300万人,域名总数为2,950,500个,IPv4地址数达到了84,786,688个。IP&GDP基本匹配,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,8,IPv4面临的核心问题,路由技术支持不够路由表膨胀分组之间无相关性路由器的额外负担(IP分段,头校验等),IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,9,全球路由表增长情况,IPv4的辉煌和局限,http:/,IPv6简介,10,IPv4面临的其他问题,服务质量与最大努力投递配置复杂安全性问题“即插即用”与移动计算,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,11,IPv4
5、的补丁和修改,子网划分与地址细分使用(子网掩码)子网内部层次化组织,方便使用网络地址转换(NAT)无类域间选路(CIDR)按交换(ISP)分配(C类)地址,允许地址聚集,减少路由表条目动态主机配置协议(DHCP)服务类型与IP选项网络层的安全性,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,12,NAT的局限性,NAT过分强调C/S结构模式,服务器和客户端具有不同的拓扑结构不能够直接支持Peer-to-Peer应用如BT类应用的各种NAT穿越技术新的应用需要在NAT服务器上进行配置,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,13,CIDR与DHCP,按交换(ISP)分配(C类)地址,允许地址聚集,减少路由表条
6、目一些已分配IP的不兼容性DHCP的局限性DHCP地址范围与可变性同一网段中只能有一个DHCP服务器动态配置的IP应用上有一定限制,IPv4的辉煌和局限,IPv6简介,14,IPv6的提出,1991年,IETF成立ROAD小组解决路由寻址问题1993年,开始选择IPng( IP Next Generation)1994年,在4种草案中选择SIPP进行扩展1995年底,确定IPng的协议规范,正式命名为IPv6(RFC 1752,1809)1998年,对IPv6进行修正(RFC 2460等 )名词IPng和IPv6目前的使用区别,IPv6概述,IPv6简介,15,IP的版本演化,0IPMarch
7、 1977 version (deprecated)1IPJanuary 1978 version (deprecated)2IPFebruary 1978 version A (deprecated)3IPFebruary 1978 version B(deprecated)4IPv4September 1981 version (current widespread)5STStream Transport (not a new IP, little use)6IPv6December 1998 version (formerly SIP, SIPP)7CATNIP IPng evaluat
8、ion (formerly TP/IX; deprecated) 8PipIPng evaluation (deprecated)9TUBAIPng evaluation (deprecated)10-15 unassigned,IPv6概述,IPv6简介,16,IPv6的术语,节点(node):实现IPv6的设备路由器(router):对IPv6分组进行存储转发的设备主机(host):不是router的node链路(link):通信设备或媒介,如Ethernet或其他协议邻居(neighbor):同一链路上相连的节点接口(interface):节点连接链路的软硬件地址(address):单个
9、或多个接口的IPv6层标识分组(packet):IPv6层数据单元,包括报头和有效数据,IPv6概述,IPv6简介,17,IPv6的设计目标,扩展地址,方便路由简化报头格式网络管理更加简单内置的安全性考虑考虑不同用户对不同服务质量的要求新的多播(Multicast)寻址方案一种新的集群通信地址方式anycast若干技术有利于移动计算的实现,IPv6概述,IPv6简介,18,扩展的地址和路由能力,极大扩展的地址空间和更加结构化的地址层次地址空间从32位扩展到128位路由设计完全层次化支持多播路由的扩展性Anycast模式可以控制路由器流量,IPv6概述,IPv6简介,19,简化报头格式,固定长度
10、,内容简化的报头简化路由器处理过程使用扩展头模式进行选项设定扩展头可灵活设定,支持不同需要,IPv6概述,IPv6简介,20,IPv6相关协议,扩展的ICMPv6包含原ICMP,IGMP,ARP,DHCP(一部分)的功能新的路由协议传输层协议TCPng与UDPDNS扩展应用层协议,IPv6概述,IPv6简介,21,IPv6协议简介,报头格式扩展头地址路由协议简介ICMPV6MAC层类型为86DD,默认MTU为1500,IPv6协议简介,IPv6简介,22,IPv4协议报头格式,IPv6协议简介报头,IPv6简介,23,报头简化措施,固定长度,固定格式去掉报头校验和去掉IP分段变化的IP选项去掉
11、服务类型TOS,IPv6协议简介报头,IPv6简介,24,IPv6协议报头格式,IPv6协议简介报头,IPv6简介,25,IPv6协议报头说明,Version:固定为6通信类型:标记不同类型的包,可以由路由器进行非默认处理。目前尚未标准化流标签:支持资源预定,保证服务质量有效负荷:不包括头的净长度(16位)下一个头:描述下一层协议或扩展头跳数极限:数据报被丢弃前的最大跳数信源地址和信宿地址,IPv6协议简介报头,IPv6简介,26,报头的扩展,扩展头(Extension Headers):可选的IP层信息在单独报头中编码,放在基本报头和高层协议之间一个固定报头,0到若干个扩展报头保证报头简单有
12、效和提供灵活扩展能力的折衷扩展头的类型和高层协议(如TCP)统一编码,IPv6协议简介扩展头,IPv6简介,27,扩展头类型-1,跳到跳选项报头(Hop-by-Hop Options)携带投递路径上需要每一个节点检查的信息路由报头(Router)提供信源选路能力分段报头(Fragment)支持信源分段,而不是路由器分段信宿选项报头(Destination Options)用于携带只由信宿节点检查的信息,IPv6协议简介扩展头,IPv6简介,28,扩展头类型-2,认证报头(Authentication)RFC2402提供原始数据认证,并提供对重播放的保护封装安全负荷报头(Encapsulatin
13、g Security Payload)RFC2406提供对负荷数据的安全保护,IPv6协议简介扩展头,IPv6简介,29,多个扩展头的次序,IPv6基本报头跳到跳选项报头信宿选项报头1路由报头分段报头认证报头封装安全负荷报头信宿选项报头2高层协议报头,各扩展报头可以不出现除信宿选项报头外,至多出现一次信宿选项报头可以出现两次出现时要按照此次序可以无下一个报头,IPv6协议简介扩展头,IPv6简介,30,扩展报头及协议编码,IPv6协议简介扩展头,IPv6简介,31,扩展头的基本格式,下一个报头:8位报头长度:8位扩展头自定义内容某些扩展头支持类型长度编码(Type-Length-Value)的
14、选项,提供灵活性,IPv6协议简介扩展头,IPv6简介,32,IPv6的地址空间,128位的地址,1038每个人可以组成目前Internet大小的内网地球上每m2约有61023个地址地址分配管理地址路由映射RFC1884RFC2373RFC3513,IPv6协议简介地址,IPv6简介,33,IPv6地址表示法,128bit用:分为8节,每节用16进制表示可以省略每节中的前导0连续的全0节可以省略,使用:表示:可以出现在头或尾但:只能出现一次在IPv4和IPv6混合环境下,后四个字节可使用IPv4表示法地址前缀长度在地址后使用/加长度,IPv6协议简介地址,IPv6简介,34,IPv6地址表示法
15、举例,FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:32101080:0:0:0:8:800:200C:417A(省略前导0)1080:8:800:200C:417A(上例的缩写)FF01:0:0:0:0:0:0:101可简写为FF01:1010:0:0:0:0:0:0:1可简写为:10:0:0:0:0:0:0:1可简写为:0:0:0:0:0:0:13.1.68.3(IPv4混合地址)可简写为:13.1.68.312AB:0:0:CD30:/60(以下为地址前缀)12AB:0:0:CD30:123:4567:89AB:CDEF/60,IPv6协议简介地址,IPv6简介,
16、35,地址空间分配方案,保留地址和未分配地址的区别保留地址包括为IPv4兼容的地址空间,IPv6协议简介地址,IPv6简介,36,地址类型,单播(unicast)某一个接口的标识符。送往这个单播地址的包被传送到这个地址标识的接口上单播地址由前缀001标识,并组合EUI-64地址任意播(anycast)一组接口(一般属于不同节点)的标识符。送往这个多播地址的包被传送到这个地址标识的某一个接口上(根据路由距离量度最近的一个)。任意播地址占据单播地址空间,不能从字面区分多播(multicast)一组接口(一般属于不同节点)的标识符。送往这个多播地址的包被传送到这个地址标识的所有接口上多播地址由前缀1
17、1111111标识不再有广播地址,IPv6协议简介地址,IPv6简介,37,单播地址,单播地址标识了一个单独的IPv6接口。一个节点可以有多个接口,每个接口必须有一个关联的单播地址。主机可以简单的将单播地址看作是128位的全球唯一标识符路由器将其区分为子网前缀和接口标识符,前缀位数由路由器决定接口标识符基于IEEE EUI-64格式,保证本地和全球唯一,IPv6协议简介地址,IPv6简介,38,单播地址的分类,可聚集全球单播地址特殊地址未指定地址(:0)本地回环地址(:1)嵌入IPv4的IPv6地址链路本地地址站点本地地址NASP和IPX保留地址,IPv6协议简介地址,IPv6简介,39,可聚
18、集全球单播地址,TLA ID: 顶极聚集标识符(全球分配)NLA ID: 下一级聚集标识符(ISP、机构分配)SLA ID: 站点级聚集标识符(机构分配)Interface ID: 接口标识符相当于IPv4的主机地址,IPv6协议简介地址,IPv6简介,40,接口标识符的形成,由EUI-64地址形成。Ethernet的接口标识符基于硬件MAC地址的扩充如34-56-78-9A-BC-DE扩充为34-56-78-FF-FE-9A-BC-DE使用伪随机数自动配置通过DHCP配置手工配置其他方法,IPv6协议简介地址,IPv6简介,41,嵌入IPv4的IPv6地址,IPv4-compatible I
19、Pv6 address在IPv4路由结构上动态创建IPv6隧道RFC199380位0,16位0,32位IPv4地址:202.98.0.68IPv4-mapped IPv6 address表示仅仅支持IPv4,不支持IPv6的节点80位0,16位1,32位IPv4地址:FFFF:202.98.0.68,IPv6协议简介地址,IPv6简介,42,本地单播地址,不接入Internet的网络分配的地址链路本地地址单一链路上的地址分配用于自动配置、邻居发现或没有路由器1111111010,54位0,64位Interface ID路由器不向其他链路转发这些地址(信源和信宿)的包站点本地地址(过渡中)一个站
20、点(子网)内不需要全局前缀的地址分配1111111011,38位0,16位子网ID, 64位Interface ID路由器不向其他站点转发这些地址(信源和信宿)的包,IPv6协议简介地址,IPv6简介,43,任意播Anycast,Anycast地址取自单播空间,可分配给多个本地接口, Anycast地址不能分配给主机只有Anycast接口本身能够识别出来是任意播地址,其他设备作为普通地址处理Anycast地址不能作为信源在Anycast地址中前缀长度标识地址范围Anycast可用于表示:属于特定ISP的路由器集合和某一子网相连的路由器集合某一路由域入口的路由器集合,IPv6协议简介地址,IPv
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