IPv6技术与应用——中国电信广州研究院(1).ppt
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1、IPv6技术与应用,中国电信股份公司广州研究院,2,内容提要,IPv6技术发展背景IPv6技术及相关协议IPv6过渡机制IPv6发展与应用IPv6实施策略,3,IPv6提出背景,IETF IPv6 工作组在90年代初成立,最初目的是解决地址增长危机问题,但是:CIDR,NAT,提出其它考虑:QoS、Routing、Security、Mobility、PerformanceIPv4 32 位地址=4 billion hosts37%IPv4地址空间还没有分配尽管使用下面的技术,但是地址紧张局面仍然存在PPP/DHCP 地址分配NAT(网络地址转换)CIDR(无类域间路由)32位地址空间的实际应用
2、上限:250 million devices(RFC 3194),4,为什么需要大的地址空间?,Internet 用户数量600M用户(Q4 CY2002),945M(CY 2004)仅占全球人口的10-15%如何解决全球?(9B in CY 2050)Mobile Internet 引入了新一代的Internet设备PDA(20M in 2004),Mobile Phones(1.5B in 2003),Tablet PC其它新兴技术,eg:3G,802.11,交通 移动网络 10亿(1B)汽车数量(至2008年)飞机上网,eg.Lufthansa 火车,eg.Narita express家
3、用消费、工业电器工具,5,新型Internet电器大量出现,Source:N+I Tokyo,July 2002,6,端到端网络应用的需求,Internet最初对任何应用提供 end-to-end连接取代了ALG(Decnet/SNA gateway)今天,NAT/NAT-PT的使用重新网络失去了end-to-end连接特性Peer-to-Peer(P2P)应用大量出现重新提出了end-to-end要求,如IP Telephony,Fax,Video ConfMobile,Residential,Distributed GamingRemote monitoringInstant messen
4、ger,新“永远在线”的应用对网络重新提出了的end-to-end需求,GlobalAddressingRealm,7,3GPP 移动无线网络,ISP,针对GPRS(data>P)可以使用IPv6在 2G和3G R3+规范已作 specifications但目前只有少数IPv6(或双栈)手持机原型在UTRAN中,由ATM迁移至 IP(v6),PDN,IPv4,SSD,IPv4/v6,IPv6(e.g.IMS),SSG,NMS,BTS(2G),NodeB(3G),RNC(3G),BSC(2G),GRX(GTP),CG,AAA,DHCP,DNS,GGSN(3G),CDN arch.,GGSN(
5、2G),BG,CN(GTP),RAN,CN,RAN,DNS,8,IPv6 实现一个无处不在的IP网络,连接 Everything 至Internet简单的即插即用、安全性随时随地享受 Internet服务宽带,无线,全球各地,Internet业务深入到人类社会活动的各方面(Play,Learn,and Live on the Internet for Everybody)P2P应用&C/S应用全球可达家庭信息服务实现一个全面信息服务的Internet,9,IPv6地址分配,ISP申请IPv6地址仍由APNIC,ARIN 和 RIPE NCC分配APNIC2001:0200:/23&2001:0
6、C00:/23ARIN2001:0400:/23RIPE NCC2001:0600:/23&2001:0800:/236Bone3FFE:/166to4 tunnels2002:/16企业从ISP获取IPv6地址相关地址分配政策请参考http:/www.apnic.org/ipv6,10,内容提要,IPv6技术发展背景IPv6协议及相关标准IPv6过渡机制IPv6发展与应用IPv6实施策略,IPv6-变化了什么?!,扩展了地址空间地址长度扩展到 16字节数量(340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456)包头格式简化固定长度,可选包头使
7、用链式结构IPv6 包头(40 bytes)是IPv4包头(20 bytes,no option)两倍长度 在IP网络层没有Checksum.没有 hop-by-hop分片 具有路径(Path)MTU发现功能 64 位对齐 认证和私密性保护IPsec 是必选项 没有更多的广播,12,IPv4&IPv6 数据包头比较,IPv4 Header,IPv6 Header,-fields name kept from IPv4 to IPv6-fields not kept in IPv6-Name&position changed in IPv6-New field in IPv6,Legend,13
8、,IPv6寻址,IPv6寻址规则已经过多次RFC标准修订目前寻址结构由RFC 3513定义(废弃RFC 2373)地址类型:Unicast:One to One(Global,Link local,Site local,Compatible)Anycast:One to Nearest(Allocated from Unicast)Multicast:One to ManyReserved一个接口可以分配任何类型(unicast,anycast,multicast)多个IPv6地址没有 Broadcast地址-使用 Multicast地址,14,IPv6 地址表示,用16进制来表示,每个字段域
9、16bit,使用冒号隔开2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B 一个字段域中前面的0可以省略:2031:0:130F:0:0:9C0:876A:130B 连续为0的字段表示为:,但只在地址中使用一次:2031:0:130F:9C0:876A:130B2031:130F:9C0:876A:130B0:0:0:0:0:0:0:1=:10:0:0:0:0:0:0:0=:IPv4-兼容的地址表示为:0:0:0:0:0:0:192.168.30.1=:192.168.30.1=:C0A8:1E01,15,IPv6 地址,前缀格式(Prefix Format(PF)
10、)分配PF=0000 0000:ReservedPF=001:可聚类 Global Unicast 地址PF=1111 1110 10:Link Local 地址(FE80:/10)PF=1111 1110 11:Site Local 地址(FEC:/10)PF=1111 1111:Multicast 地址(FF00:/8)其它前缀目前没有分配(approx.7/8th of total)所有前缀格式必须支持EUI-64 bits interface ID 设置除Multicast以外,16,可聚类 Global Unicast地址,可聚类 Global Unicast 地址是:是 IPv6中
11、通用的地址层次性、结构化设计以达到汇聚的作用参见RFC 3513,Interface ID,Global Routing Prefix,SLA,001,64 bits,3,45 bits,16 bits,Provider,Site,Host,17,地址分配策略,IANA 分配 2001:/16 给注册机构每个注册机构获得/23 prefix 以前所有的ISP获取一个/35 prefix新的政策是注册机构分配/32 prefix给ISPISP分配/48 prefix to客户(or potentially/64)ftp:/ftp.cs.duke.edu/pub/narten/ietf/globa
12、l-ipv6-assign-2002-06-26.txt,2001,0410,ISP prefix,Site prefix,LAN prefix,/32,/48,/64,Registry,/23,RFC2450,Interface ID,18,Interface IDs,unicast 地址中低 64-bit域可通过几种方式赋予:从一个64-bit EUI-64自动配置,或者从一个48-bit MAC 地址(e.g.,Ethernet)扩展获得自动生产伪随机数(可解决私密性)通过 DHCP分配手工配置,19,层次化寻址与汇聚,巨大的地址空间可以实现:在全球路由表中通告 汇聚的地址前缀.高效和可
13、扩展的路由选择.但是 Multi-Homing应用破坏了这种模型,ISP2001:0410:/32,Customerno 2,IPv6 Internet2001:/16,2001:0410:0002:/48,2001:0410:0001:/48,Customerno 1,Only announces the/32 prefix,20,Link-local 地址在自动配置时使用,并且在没有路由器存在的时候 Site-local 地址不具有全局可达性,类似于IPv4 私有地址空间RFC3513规定了 54 bits用作 SLA域,但SLA地址可能将重新修改,Link-Local&Site-Loca
14、l Unicast 地址,1111 1110 10,0,interface ID,1111 1110 11,interface ID,SLA*,21,6to4(RFC 3056)WAN tunnelingISATAP(Draft)Campus tunneling,6to4 和 ISATAP 地址,2002,Public IPv4 address,/48,/64,/16,Interface ID,SLA,2001,0410,ISP prefix,Site prefix,/32,/48,/64,Registry,/23,IPv4 Host address,00 00 5E FE,32 bits,3
15、2 bits,22,Multicast 地址(RFC 3513),Multicast 在1对多的情况下使用.,Group ID,0,1111 1111,128 bits,8 bits,8 bits,F,F,Scope=,1=node 2=link 5=site 8=organization E=global,Flags,scope,Flags=,T=0 a permanent IPv6 Multicast address.T=1 a transient IPv6 multicast address,T,0,0,0,0,23,其它 IPv6 地址,24,6Bone地址,6Bone address
16、 space defined in RFC2471 uses 3FFE:/16A pTLA receives a/28 prefixA site receives a/48 prefixA LAN receives a/64 prefixGuidelines for routing on 6bone-RFC2772,Interface ID,3ffe,pTLA prefix,site prefix,LAN prefix,/28,/48,/64,25,IPv6 包头选项(RFC 2460),中间节点一般只处理IPv6目的地址域,除了Hop-by-Hop Option选项出现,可降低处理开销。消除
17、了IPv4中40字节的选项限制,IPv6的限制取决于整个包长,或Path MTU。,26,IPv6 包头选项(RFC 2460),当前定义的包头以下面的顺序出现 IPv6 headerHop-by-Hop Options headerDestination Options headerRouting headerAuthentication header(RFC 1826)Encapsulating Security Payload header(RFC 1827)Destination Options headerupper-layer header,27,IPv6和Path MTU 发现,
18、定义:link MTU一个链路上的最大传输单元path MTU 沿着路径的链路MTU的最小值Minimum link MTU for IPv6 is 1280 octets(68 octets for IPv4)Path MTU发现功能是用于发现路径上超过1280字节的MTU:首先假定为第一跳链路的MTU为path MTU如果一个包达到不适合的链路,将发送 ICMP“packet too big”给源地址,并通告这条链路的MTU;MTU在源节点存储下来。最小实现中当数据包小于1280个字节时,可省略路径MTU发现功能。,28,邻居发现(RFC 2461),也是通过 ICMPv6来实现的(RFC
19、 2463)结合了几个 IPv4协议(ARP,ICMP,)邻居发现:确定同一链路邻居的链路层地址,重复地址检测发现邻居路由器,跟踪邻居状态定义5种类型 ICMPv6 数据包Router Solicitation/Router AdvertisementsNeighbor Solicitation/Neighbor AdvertisementsRedirect,At boot time,an IPv6 host build a Link-Local address,then its global IPv6 address(es)from RA,RA indicates SUBNET PREFIX
20、,IPv6 自动配置,无状态Stateless(RFC2462)主机自动配置其Link-Local地址主机节点向路由器发送Router solicitation信息,路由器发送RA来进行配置.有状态StatefulDHCPv6(在 IETF进行定义)重新编址Renumbering在RA中,对前面的地址前缀宣告给定一个短时间的生命周期,然后再通告一个新的地址前缀.这个协议(RFC 2894),允许域内路由器学习和回收地址前缀。,SUBNET PREFIX+MAC ADDRESS,SUBNET PREFIX+MAC ADDRESS,SUBNET PREFIX+MAC ADDRESS,SUBNET
21、PREFIX+MAC ADDRESS,30,Stateless 自动配置,引导中的节点发出Router 请求,请求 RAs 来配置接口.,1-ICMP Type=133(RS)Src=:Dst=All-Routers multicast Addressquery=please send RA,2.RA,2.RA,1.RS,2-ICMP Type=134(RA)Src=Router Link-local AddressDst=All-nodes multicast addressData=options,prefix,lifetime,autoconfig flag,31,重复地址检测,ICMP
22、 type=135 Src=0(:)Dst=Solicited-node multicast of A Data=link-layer address of A Query=what is your link address?,A,B,重复地址检测(DAD)使用 neighbor solicitation 来验证配置的地址是否存在。,32,IPv6路由协议,与IPv4一样,IPv6有两种类型的路由协议:IGP and EGP,并使用最长前缀(longest-prefix match)路由算法。IGPRIPng(RFC 2080)OSPFv3(RFC 2740)Integrated IS-ISv
23、6(draft-ietf-isis-ipv6-02)Cisco EIGRP for IPv6EGP:MP-BGP4(RFC 2858 and RFC 2545),33,OSPFv3 概要,OSPFv3(RFC 2740)针对 for IPv6设计的 OSPF以 OSPFv2为基础,进行了一些扩展分发 IPv6 prefixes直接通过IPv6运行Ships-in-the-night with OSPFv2,34,与 OSPFv2的区别,运行在链路上,而不是子网 每个链路可以有多个instance不是特有的IPv6拓扑 Router ID Link ID标准的认证机制IPSec使用link lo
24、cal 地址Generalized flooding scope两个新的LSA类型,35,IS-IS 路由协议,IETF IS-IS for IP Internets 工作组http:/www.ietf.org/html.charters/isis-charter.html ISO 10589 规定 OSI IS-IS路由协议用于CLNS路由选择Tag/Length/Value(TLV)options to enhance the protocolA Link State protocol with a 2 level hierarchical architecture.RFC 1195 增加
25、了IP支持能力,也成为集成IS-IS(I/IS-IS)IS-IS运行在数据链路层上要求配置 CLNPDraft RFC 定义在ISIS如何增加IPv6地址族http:/www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-isis-ipv6-05.txtDraft RFC 在 IS-IS种引入了多拓扑的概念http:/www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-isis-wg-multi-topology-06.txt,36,支持IPv6的IS-IS,增加2 个Tag/Length/Values来支持IPv6路由IPv6 可达性 T
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- IPv6 技术 应用 中国电信 广州 研究院
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