[互联网]高级计算机网络IPV6技术2.ppt

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1、IPv6技术(2),任播地址任播地址标识了一组接口，当数据报发送给该地址时，路由选择算法将挑选距离最近的接口来接受该数据报任播地址用于标注一组路由器,发送者利用路由扩展报头,将任播地址作为一个路由序列一部分,从多个路由器中挑选最短路由来传送数据报任播地址只用于目的地址，并且只分配给路由器,IP v6主机地址分配 在IPv6主机中，允许为单一的接口分配多个IPv6地址；而在IPv4主机中，一个网络接口只能分配一个IPv4地址IPv6主机可以分配下列单播地址：链路本地地址：用于每个接口 单播地址：用于每个接口，可以是站点本地地址、1个或多个全局地址回环地址：用于回环接口,每个IPv6主机至少有两个

2、用于接收数据报的地址：一是用于本地链路通信的链路本地地址，二是可路由的站点本地地址或全局地址 每个IPv6主机将在下列多播地址上侦听通信：节点本地范围的所有节点地址链路本地范围的所有节点地址在每个接口上被请求的节点地址在每个接口上加入组的多播地址,IP v6路由器地址分配 IPv6路由器可分配下列单播地址:链路本地地址:用于每个接口 单播地址:用于每个接口，可以是站点本地地址、1个或多个可聚集全局单播地址回环地址:用于回环接口IPv6 路由器可以分配下列任播地址:子网路由器任播地址:用于每个子网其它任播地址(可选),每个IPv6路由器将在下列多播地址上侦听通信：节点本地范围的所有节点地址节点本

3、地范围的所有路由器地址链路本地范围的所有节点地址链路本地范围的所有路由器地址 站点本地范围路所有路由器地址 在每个接口上被请求的节点地址(用于每个单播地址)在每个接口上加入组的地址,在IPv6中,可以在不使用状态配置协议(如DHCPv6)的情况下自动配置地址在缺省情况下，IPv6主机可为每个接口配置一个链路本地地址主机还可使用ND的“路由器发现”消息来确定路由器的地址、附加地址和其它配置参数,IPv6 地址自动配置,(1)具有本地链路地址的单个子网,IPv6 网络配置实例,这种子网是指同一个网段(即链路或子网)上至少有两个节点上安装了 IPv6 协议，并且没有中间路由器 在缺省情况下，IPv6

4、主机将为每个以太网接口配置链路本地地址链路本地地址前缀是FE80:/64，IPv6地址中低64位是接口标识符，从网络接口中48位 MAC地址派生出来,(2)在IPv6网络下的IPv6通信,该网络有两个独立的网络段，它们之间通过一个IPv6路由器连接，每个网络段配有IPv6主机，主机之间通过路由器转发IPv6数据报在缺省情况下，IPv6主机将为每个网络接口配置链路本地地址,该地址前缀是FE80:/64IPv6地址中的接口标识符由网络接口中48位MAC地址派生出来,主机可以通过链路本地地址与路由器进行通信，但彼此之间不能通信由路由器公布其它站点本地前缀，主机A和主机B使用站点本地前缀自动配置站点本

5、地地址，该地址由网络接口中48 位 MAC 地址派生出来当主机拥有站点本地地址后，彼此之间就可通过路由器进行通信了,(3)在IPv4网络下的IPv6通信,在IPv4网络下不同子网节点之间进行IPv6通信时，可以采用下列方法：使用 IPv4 兼容地址 使用站点内自动隧道寻址协议(ISATAP)地址使用 6 over 4,由于它要求IPv4网络必须提供多播功能，而大多数IPv4网络不支持多播，一般不使用,使用 IPv4 兼容地址 IPv4兼容地址由IPv4公用地址派生，为在现有IPv4网络进行IPv6通信提供一种方法当使用IPv4兼容地址时，IPv6通信不要求IPv6 路由器，而是使用 IPv4

6、报头封装它的通信在缺省情况下，IPv6主机为“自动隧道伪接口”(接口 ID 2)上的 IPv4 公用地址自动配置IPv4兼容地址,IPv4兼容地址格式是:w.x.y.z，其中w.x.y.z是分配给主机网络接口的IPv4公用地址主机IPv6自动创建一个路由,并使用“自动隧道伪接口”转发所有IPv4兼容地址的通信,这些通信使用IPv4报头封装在封装IPv4报头时，协议号字段设为41，表明报文载荷是IPv6数据报，而IPv4源和目的地址取自于IPv6报头的源和目的IPv4兼容地址中的 IPv4 地址,(4)在6to4站点上的IPv6通信,在使用6to4时,IPv6报文用IPv4报头进行封装,并通过I

7、Pv4网络进行通信在使用6to4主机时,有如下通信类型：同一站点中的两个6to4主机可以通过IPv6路由结构进行通信，报文可以到达站点中的所有主机6to4主机可以通过IPv4 Internet与其它站点中的6to4主机通信,本地站点6to4路由器用IPv4报头来封装IPv6报文，然后通过Internet发送到目的站点对应的6to4路由器该6to4路由器将删除 IPv4 报头，通过IPv6 路由结构将 IPv6 数据报转发到合适的 6to4 主机,4.IPv6 报文格式,IP v6报头中的各个字段含义如下：版本号：4位,IP v6版本取值为6通信流类别：8位，表示该数据报的优先级或类别流标签：2

8、0位，与优先级一起共同标识该数据报的QoS级载荷长度：16位，以字节为单位表示有效载荷长度,后续报头：8位，标识紧接在IPv6后的后续扩展报头的类型跳步限制：8位，允许数据报跨越路由器的个数，每经过一个路由器被减1，直到减至0后，该数据报被丢弃源IP地址：128位，发送数据报的源主机IP地址目的IP地址：128位，接收数据报的目的主机IP地址,IPv6通过扩展报头来增强协议的功能,扩展报头是可选的。如果选择了扩展报头，则位于IP v6报头之后IPv6定义了多种扩展报头，如逐次跳步、路由、分段、封装、安全认证以及目的端选项等，除了逐次跳步扩展报头外，其它的扩展报头由端点解释，中间点并不检查这些内

9、容,一个数据报中可包含多个扩展报头，由扩展报头的后续报头字段指出下一个扩展报头的类型或TCP报头和数据段下面是一个带有多个扩展报头的IPv6数据报中的例子,ICMPv6是IPv6必须实现的协议之一,ICMPv6功能与ICMPv4基本相同，但进行了优化和改进与ICMPv4相同，ICMPv6报文也是封装在IP数据报的负载中进行发送的,5.ICMP6 协议,在ICMPv6 报头中标识了不同类型的 ICMPv6 消息：目标不可达：错误消息，通知发送主机数据报不能被传输数据包太大：错误消息，通知发送主机要转发的数据报太大超时：错误消息，通知发送主机 IPv6 数据报的“跳步限制”已过期,参数问题：错误消

10、息，通知发送主机在处理 IPv6 报头或 IPv6 扩展报头时发生了错误回送请求：用来确定在网络上是否有可用的IPv 6节点回送响应：用来响应“ICMPv6回送请求”消息ping6命令就是通过ICMPv6回送请求消息/回送响应消息对实现的,ICMPv6还为其它协议提供了框架结构：邻居发现(ND)协议：由5个ICMPv6消息组成，用来管理链路上的节点之间的通信，ND取代了ARP协议、ICMPv4“路由器发现”和“重新定向”消息，并提供了其它的功能多播听众发现(MLD)协议：由3个 ICMPv6消息组成，取代了IPv4中的Internet组管理协议(IGMP v2)对子网多播成员的管理功能,5.N

11、D协议,ND协议提供一组过程，用于确定相邻节点之间的关系。ND过程如下：路由器搜索：主机用来搜索本地路由器(等价于ICMPv4中的路由器发现功能)，并自动配置默认路由器(等价于IPv4中的默认网关)前缀搜索：主机用来搜索本地目标的网络前缀,参数搜索：主机用来搜索其它操作参数，包括最大传输单位(MTU)、默认跳步限制 地址自动配置：为DHCPv6之类的有状态地址配置服务器接口配置 IP 地址地址解析：节点用来将相邻节点的IPv6地址解析成MAC地址(等价于 IPv4 中的ARP协议),确定下一个hop：节点用来确定转发数据报的下一个hop地址，它可以是相邻路由器地址或者是数据报的目的地址邻居无法

12、建立连接检测：节点用来确定无法发送或接收IPv6数据报的相邻节点，它提供一种机制，用来确定相邻主机或路由器在本地网络段上是不可用的,重复地址检测：节点用来确定相邻节点是否存在重复地址重定向功能：路由器用来通知主机最佳路径(等价于ICMPv4中的重定向功能)主机使用ND可以实现下列功能：搜索相邻路由器 搜索地址、地址前缀和其它配置参数,路由器使用ND可以实现下列功能：通告它们的存在、主机配置参数以及所处链路的网络前缀 通知主机有更好的下一个跳步地址，以便转发特定目标的数据报节点使用ND可以实现下列功能：解析相邻节点的MAC地址，以及确定相邻节点的MAC地址所发生的变化 确定IPv6数据报是否发送

13、给邻居，以及是否收到来自邻居的数据报,IGMP协议提供了IP网络的多播功能，为IP主机支持多播功能定义了地址和主机扩展，最初是为IPv4开发的，同样应用于IPv6在多播通信中，由单个地址发送，多个主机接收，一般要建立一个多播组，所谓多播组是指在一个特定的多播地址上监听通信的一组主机,6.MLD协议,多播通信一般具有如下特性：组成员是动态的，允许主机在任何时候加入或离开组组成员通过发送组成员消息加入多播组，IPv6通过MLD协议来发现网段上的组成员组的大小不受限制，成员可以扩展到多个网段组成员信息由支持多播通信的路由器来转发,IPv6多播地址是保留地址，从地址前缀0 xFF开始分配每个多播组用单

14、一IPv6多播地址来识别，每个组所保留的IPv6地址被该组所有主机成员共享,这些主机成员将监听和接收发送到组地址的IPv6消息 IPv6多播地址被映射到一组保留的MAC多播地址上,IPv4地址匮乏问题已成为当前Internet发展的很大障碍，而IPv6可以提供的地址数目几乎是天文数字，能够有效地解决地址匮乏问题欧洲和亚洲一直是IPv6的积极倡导者，欧洲的诺基亚、爱立信等厂商积极研发IPv6产品,日本的NTT早在2002年4月1日就推出了商用IPv6网关业务，提供基于IPv6的Internet接入,7.IPv6的应用与发展,美国最初对发展IPv6比较消极，因为美国拥有全世界约74%的IPv4地址，平均每人有10个IP地址，其余26%的IPv4地址由其它国家分享例如，MIT拥有的IPv4地址数量比整个中国还要多，美国人几乎感觉不到IP地址匮乏带来的压力相反，基于IPv4的Internet推动了美国新经济的发展，带来了丰厚的利润,后来，美国在Internet2和军方的全球信息网格(GIG)计划中开始全面采用和部署IPv6，推动了IPv6技术应用和发展中国也是IPv6的积极倡导者，开发了用于构建IPv6网的关键设备，如IPv6路由器、交换机、网络终端设备、网络测试设备等，建设了IPv6试验网，推动了IPv6的研究和应用,