IPv6 基础知识简介课件.ppt
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1、2022/12/21,IPv6基础知识简介,培训目标,学完本课程后,您应该能:了解IPv6 基础协议特点了解IPv6 基础模块的基本原理掌握IPv6 基础模块的配置方法,Page 2,目 录,Page 3,IPv6 产生的背景IPv6 地址IPv6 报文结构ICMPv6 协议IPv6 邻居发现协议IPv6 Path MTU无状态的地址分配有状态的地址分配:DHCPV6用户接入认证:PPPoEv6DNS6,1、IPv6的产生背景,以IPv4为基础的应用对IP地址的巨大需求,宽带技术、移动IP和物联网的发展要求更多的IP地址,而IPv4地址资源短缺。2011年2月,IANA(The Interne
2、t Assigned Numbers Authority,互联网分配编号资源机构)一次性分配了最后仅存的5个/8地址块,每个RIR(Regional Internet Registries,二级地址分配机构,全球总共5个区域RIR)分得一个地址块。IPv4地址分配的状态,可在此查阅:http:/www.iana.org/assignments/ipv4-address-space/ipv4-address-space.txtCIDR, VLSM , NAT, 混合地址等技术只能暂时缓解IPv4地址紧张,但无法根本解决地址问题。,Page 4,根本原因:IPv4地址的短缺,1、IPv6的产生背景
3、,Page 5,Page 6,IPv6的技术特点,128位的地址长度新的地址分类和地址分配方案简化、高效的报文结构内置的安全特性用组播代替广播更好的支持移动性自动地址配置方便IPv6网络的部署提供多种过渡机制,目 录,Page 7,IPv6 产生的背景IPv6 地址IPv6 报文结构ICMPv6 协议IPv6 邻居发现协议IPv6 Path MTU无状态的地址分配有状态的地址分配:DHCPV6用户接入认证:PPPoEv6DNS6,Page 8,2、IPv6 地址-IPv6地址的表示,IPv6地址的表示用十六进制表示,如:FE08:.4位十六进制数一组,中间用 “ : ” 隔开,共8组(共16个
4、字节、128bit)2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF以零开头组可以省略前面的0,连续多个全0的组可用“:”表示,如:2001:410:0:1:45FF (注意:“:”只能出现一次)地址前缀长度用“/xx”来表示,如:1:1/64同一个地址不同表示法的例子2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF/642001:410:0:1:0:0:0:45FF/642001:410:0:1:45FF/64,Page 9,2、IPv6 地址分类,单播地址(Unicast ): 标识一个接口,目的为单播地址的报文会被送到被标识的接
5、口。未指定地址:全0地址 :,回环地址::1,全球单播地址 例2001:A304:6101:1:E0:F726:4E58 内嵌IPv4地址的IPv6地址, 例:10.153.70.200,0:0:0:0:0:FFFF:10.153.70.200链路本地地址,用于本地链路寻址,自动地址配置和邻居发现,以FE80开头, 例FE80:E0:F726:4E58站点本地地址(4291已废弃),站点内寻址,以FEC0开头, 例FEC0:E0:F726:4E58组播地址(Multicast Address)任播地址(Anycast Address),Page 10,2、IPv6 单播地址-地址的组成,IPv
6、6地址组成:前缀 + 接口标识前缀:通常带有注册者、提供商和授权的信息、子网信息,相当于IPv4地址中的网络ID。接口标识:相当于IPv4地址中的主机ID地址 2001:A304:6101:1:E0:F726:4E58 /64 的构成如下:,E0:F726:4E58,接口标识,IPv6地址,2001:A304:6101:1,前缀,Page 11,2、IPv6 地址IPv6接口ID的生成方式,依据IEEE-EUI-64自动生成:将48比特的MAC地址转化为64比特的接口ID48比特的MAC地址(前24位是Organizationally Unique Identifiers (OUI),c是公司
7、标识,第7bit 是(U/L)位,0表示本地唯一的,1表示全球唯一,第8bit 是(I/G)位,m就是扩展标识符)转化后的64比特的接口ID(在中间插入FFFE,将表示Universal/Local (U/L)位由0改成1,)RFC 4291: IP Version 6 Addressing Architecture. (Obsoletes RFC3513) (Updated by RFC5952, RFC6052) (Status: DRAFT STANDARD),Page 12,Hardware address is 00e0-fa17-8100Quidway-GigabitEtherne
8、t1/0/0disp ipv6 inter GigabitEthernet 1/0/0GigabitEthernet1/0/0 current state : UPIPv6 protocol current state : UPIPv6 is enabled, link-local address is FE80:2E0:FAFF:FE17:8100 No global unicast address configured Joined group address(es): FF02:1:FF17:8100 FF02:2 FF02:1 MTU is 1500 bytes,2、IPv6 地址IP
9、v6接口ID的生成方式,Page 13,2、IPv6 地址IPv6接口ID的生成方式,设备随机生成(设备接口索引、时间等生成)手工配置,Page 14,2、IPv6 地址IPv6组播地址,组播地址:标识多个接口,目的为组播地址的报文会被送到被标识的所有接口。最高8位为FF,表示这是一个组播地址Flags 永久标志0RP0:永久多播地址0RP1:临时多播地址 Scope 应用范围0001:接口本地范围,单个接口范围有效,仅用于多播的Loopback操作0010:链路本地范围0100:管理本地范围,管理员配置的0101:站点本地范围1000:组织本地范围,属于同一个组织的多个站点范围1110:全局
10、范围其他的为保留或未定义,可由管理员来定义附加的多播范围Group ID:组播组ID,Page 15,2、IPv6 地址IPv6组播地址,预定义的All Nodes Addresses组播地址:FF01:0:0:0:0:0:0:1 (interface-local) FF02:0:0:0:0:0:0:1 (link-local).预定义的All Routers Addresses组播地址:FF01:0:0:0:0:0:0:2 (interface-local) FF02:0:0:0:0:0:0:2 (link-local).FF05:0:0:0:0:0:0:2 (site-local).Sol
11、icited-Node多播地址:IPv6的ND模块中用于报文目的地址、IPv6重复地址检测(DAD)用于目的地址:FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXXXX:XXXX取单播/任播地址的接口ID的后24Bits,Page 16,2、IPv6 地址IPv6任播地址,该地址是一组接口上的地址,典型的情况下它们属于不同的节点。发送到一个任播地址的信息包只会发送到这组接口中最近的一个节点。任播地址没有独立的地址空间,它们使用单播地址的格式。通常我们认为任播地址的格式是一个用前缀表示的格式,如111:,如果该地址被赋予了多个节点,那么就自动成为任播地址。任播地址目前很多规定还处于讨论阶段,仅有的
12、一些应用的都是具体针对某一领域的,如移动IPv6中的应用。配置地址时须使用 anycast关键字,以此区别单播和任播,Page 17,2、IPv6 地址地址配置,启动IPv6报文转发功能,配置接口的IPv6地址,Page 18,2、IPv6 地址地址配置,检查地址配置结果,Page 19,目 录,IPv6 产生的背景IPv6 地址IPv6 报文结构ICMPv6 协议IPv6 邻居发现协议IPv6 Path MTU无状态的地址分配有状态的地址分配:DHCPV6用户接入认证:PPPoEv6DNS6,Page 20,3、IPv6 报文结构基本报文头,Page 21,3、IPv6 报文结构扩展头的组织
13、,IPv6的基本报头里面携带了转发所需要的基本信息,而原来IPv4中的选项部分被放在扩展报头中,逐跳选项头路由头分段头目的选项头身份验证头( AH )封装安全性净荷( ESP )头,Page 22,3、IPv6 报文结构优势,IPv6将选项信息放在扩展报头中,基本报头就可以固定为40个字节不是所有的扩展头都需要转发路由器查看和处理的。路由器转发时根据基本报头中Next Header值来决定是否要处理扩展头当根据扩展头的类型判定不需要转发路由器处理该扩展头时,转发路由器将直接根据基本报头作转发,提高效率。,Page 23,目 录,IPv6 产生的背景IPv6 地址IPv6 报文结构ICMPv6
14、协议IPv6 邻居发现协议IPv6 Path MTU无状态的地址分配有状态的地址分配:DHCPV6用户接入认证:PPPoEv6DNS6,Page 24,4、ICMPv6 协议,ICMPv6 是IPv6的基础协议之一邻居发现、PathMTU发现机制均是基于ICMPv6协议报文实现的ICMPv6由ICMPv4(RFC792)而来,做了一部分的改动,但报文基本格式和用法是一样的ICMPv6的Next Header值为58ICMPv6的RFC编号2463,Page 25,4、ICMPv6 协议报文格式,Type:ICMPv6消息的类型Code:代码,取决于Type值,可将某一类型的ICMPv6消息细分
15、为更具体的用途Checksum:校验和,校验的部分包括了ICMPv6数据和IPv6的包头部分(IPv6包头不含校验)Data:ICMPv6数据,Page 26,4、ICMPv6 协议报文类型,ICMPv6 错误消息(RFC 2463) Type 1 目的地不可达 Type 2 数据包过大 Type 3 超时(包括Hop Limit超时,和分片重组超时) Type 4 参数问题ICMPv6通告消息 (RFC 2463) Type 128 Echo Request Type 129 Echo Reply,Page 27,4、ICMPv6 协议报文类型,用于邻居发现的ICMPv6 消息(RFC246
16、1) 133 路由器请求 134 路由器公告 135 邻居请求 136 邻居公告 137 重定向 用于多播听众发现协议(MLDv1-RFC2710,v2-RFC3810) 130 多播听众查询 131 多播听众报告 132 多播听众退出 143 多播听众报告v2,Page 28,4、ICMPv6 协议ICMPv6与ICMPv4 报文类型对比,ICMPv6 ICMPv4,Page 29,目 录,IPv6 产生的背景IPv6 地址IPv6 报文结构ICMPv6 协议IPv6 邻居发现协议:NDIPv6 Path MTU无状态的地址分配有状态的地址分配:DHCPV6用户接入认证:PPPoEv6DNS
17、6,Page 30,5、IPv6 邻居发现协议,使用ICMPv6报文实现其功能确定邻居的链路层地址重复地址检测发现链路上的路由器重定向,133 路由器请求 134 路由器公告 135 邻居请求 136 邻居公告 137 重定向,Page 31,5、IPv6 邻居发现协议-确定邻居的链路层地址,使用NS和NA的交互过程 邻居请求NS使用组播,比ARP效率高邻居公告NA返回则直接使用单播,NS,ICMP Type = 135Src = ADst = solicited-node multicast of BData = link-layer address of AQuery = What is
18、your link address?,我要找B去喝茶,它在哪个角落混?,我在这,赶紧请我吃饭!,NA,ICMP Type = 136Src = BDst = AData = link-layer address of B,5、IPv6 ND-确定邻居的链路层地址,Page 32,Page 33,5、IPv6 邻居发现协议-重复地址检测,重复地址检测(DAD) 使用NS和NA交互的过程,2000:1,新配置地址 2000:1,XDuplicated!,5、IPv6 邻居发现协议-重复地址检测,Page 34,如果发生地址冲突,将会收到从冲突地址发来的RA报文,,Page 35,5、IPv6 邻居
19、发现协议地址自动配置,无状态地址自动配置需要在多播链路上进行,使用重复地址检测来保证地址的唯一非多播链路,如PPP,有相应的协商机制来配置地址以及验证地址的唯一性,Page 36,5、IPv6 邻居发现协议link-local地址自动配置,主机和路由器在接口初始化时都会自动生成 Link-local地址接口ID通常使用EUI-64格式生成需要作重复地址检测,5、IPv6 邻居发现协议邻居的状态,Page 37,Page 38,5、IPv6 邻居发现协议非link-local地址自动配置,非Link-local地址的自动配置只应用于主机主机需要从路由器公告获取前缀信息接口ID通常使用EUI-64
20、格式生成需要作重复地址检测,主机根据RA公告的前缀+自己的接口ID生成IPv6 地址.,Page 39,5、IPv6 邻居发现协议路由器发现(定时发送),链路上的路由器会定期的发送RA(默认不启动RA的发送,需在接口下执行undo ipv6 nd ra halt),ICMP Type = 134Src = router link-local addressDst = all-nodes multicast address (FF02:1)Data = Router lifetime, Cur hop limit, Autoconfig flag, options(prefix、MTU).,收到
21、RA的主机将加入默认路由器列表中收到RA的路由器将检查RA内容的一致性,Page 40,5、IPv6 邻居发现协议路由器发现(响应请求发送),主机接口初始化时发RS,路由器回应RA,注:回复的RA可以直接单播给请求的主机,也可以多播到所有节点,ICMP Type = 133Src = self interface addressDst = all-router multicast address (FF02:2),Page 41,5、IPv6 邻居发现协议重定向,主机A的默认路由器为R1,当A要给主机B发送数据时:,R1,R2,没有重定向的情况,Page 42,5、IPv6 邻居发现协议重定向
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