CH下一代因特網(wǎng)電子簡(jiǎn)明PPT課件

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)明教程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)明教程第 10 章 下一代因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議第1頁/共30頁第第 10 章章 下一代因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議10.1 解決 IP 地址耗盡的措施10.2 IPv6 的基本首部10.3 IPv6 的擴(kuò)展首部10.4 IPv6 的地址空間 10.4.1 地址的類型與地址空間 10.4.2 地址空間的分配 10.4.3 特殊地址 10.4.4 全球單播地址的等級(jí)結(jié)構(gòu)10.5 從 IPv4 向 IPv6 過渡 第2頁/共30頁10.1 解決 IP 地址耗盡的措施 從計(jì)算機(jī)本身發(fā)展以及從因特網(wǎng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)傳輸速率來看，現(xiàn)在 IPv4 已很不適用。 最主要的問題就是 32 位的 IP 地

2、址不夠用。 要解決 IP 地址耗盡的問題，最根本的辦法就是采用具有更大地址空間的新版本的 IP 協(xié)議 IPv6。 第3頁/共30頁10.2 IPv6 的基本首部 IPv6 仍支持無連接的傳送，所引進(jìn)的主要變化如下 更大的地址空間。IPv6 將地址從 IPv4 的 32 位 增大到了 128 位。 靈活的首部格式。 改進(jìn)的選項(xiàng)。 支持即插即用（即自動(dòng)配置） 支持資源的預(yù)分配。 IPv6 首部改為 8 字節(jié)對(duì)齊 第4頁/共30頁IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的首部 IPv6 將首部長(zhǎng)度變?yōu)楣潭ǖ?40 字節(jié)，稱為基本首部(base header)。 將不必要的功能取消了，首部的字段數(shù)減少到只有 8 個(gè)。 取消了

3、首部的檢驗(yàn)和字段，加快了路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的速度。 在基本首部的后面允許有零個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部。 所有的擴(kuò)展首部和數(shù)據(jù)合起來叫做數(shù)據(jù)報(bào)的有效載荷(payload)或凈負(fù)荷。 第5頁/共30頁IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的一般形式 基本首部 擴(kuò)展首部 1 擴(kuò)展首部 N 數(shù) 據(jù) 部 分選項(xiàng)IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)有效載荷第6頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24有效載荷（擴(kuò)展首部 / 數(shù)據(jù)）IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效載荷（至 64 KB）第7頁/共30頁041631版

4、本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位t）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24擴(kuò)展首部 / 數(shù)據(jù)IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效載荷（至 64 KB）有效載荷（擴(kuò)展首部 / 數(shù)據(jù)）第8頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B版本(version) 4 位。它指明了協(xié)議的版本，對(duì) IPv6 該字段總是 6。 第9頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源

5、地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B通信量類(traffic class) 8 位。這是為了區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的類別或優(yōu)先級(jí)。目前正在進(jìn)行不同的通信量類性能的實(shí)驗(yàn)。 第10頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B流標(biāo)號(hào)(flow label) 20 位。 “流”是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點(diǎn)到特定終點(diǎn)的一系列數(shù)據(jù)報(bào)， “流”所經(jīng)過

6、的路徑上的路由器都保證指明的服務(wù)質(zhì)量。所有屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)報(bào)都具有同樣的流標(biāo)號(hào)。 第11頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B有效載荷長(zhǎng)度(payload length) 16 位。它指明 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴(kuò)展首部都算在有效載荷之內(nèi)），其最大值是 64 KB。 第12頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下一個(gè)首部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度

7、跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B下一個(gè)首部(next header) 8 位。它相當(dāng)于 IPv4 的協(xié)議字段或可選字段。 第13頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B跳數(shù)限制(hop limit) 8 位。源站在數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)出時(shí)即設(shè)定跳數(shù)限制。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)將跳數(shù)限制字段中的值減1。當(dāng)跳數(shù)限制的值為零時(shí)，就要將此數(shù)據(jù)報(bào)丟棄。 第14頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信

8、 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B源地址 128 位。是數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送站的 IP 地址。 第15頁/共30頁041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 個(gè) 首 部流 標(biāo) 號(hào)12通 信 量 類（128 位）（128 位）有 效 載 荷 長(zhǎng) 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B目的地址 128 位。是數(shù)據(jù)報(bào)的接收站的 IP 地址。 第16頁/共30頁10.3 IPv6 的擴(kuò)展首部 IPv6 把原來 IPv4 首部中選項(xiàng)的功能都放在擴(kuò)展首部中，并將擴(kuò)展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機(jī)來處理。 數(shù)據(jù)報(bào)途中經(jīng)過的路由

9、器都不處理這些擴(kuò)展首部（只有一個(gè)首部例外，即逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展首部）。 這樣就大大提高了路由器的處理效率。 第17頁/共30頁六種擴(kuò)展首部 在 RFC 2460 中定義了六種擴(kuò)展首部： 逐跳選項(xiàng) 路由選擇 分片 鑒別 封裝安全有效載荷 目的站選項(xiàng) 第18頁/共30頁有效載荷有效載荷IPv6 的擴(kuò)展首部 基本首部下一個(gè)首部= TCP/UDP基本首部下一個(gè)首部= 路由選擇路由選擇首部下一個(gè)首部= 分片分片首部下一個(gè)首部= TCP/UDPTCP/UDP 首部和數(shù)據(jù) (TCP/UDP 報(bào)文段）TCP/UDP 首部和數(shù)據(jù) (TCP/UDP 報(bào)文段）無擴(kuò)展首部有擴(kuò)展首部第19頁/共30頁10.4 IPv6 的地

10、址空間10.4.1 地址的類型與地址空間 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：(1) 單播(unicast) 單播就是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。(2) 多播(multicast) 多播是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。(3) 任播(anycast) 這是 IPv6 增加的一種類型。任播的目的站是一組計(jì)算機(jī)，但數(shù)據(jù)報(bào)在交付時(shí)只交付其中的一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)。 第20頁/共30頁結(jié)點(diǎn)與接口 IPv6 將實(shí)現(xiàn) IPv6 的主機(jī)和路由器均稱為結(jié)點(diǎn)。 IPv6 地址是分配給結(jié)點(diǎn)上面的接口。 一個(gè)接口可以有多個(gè)單播地址。 一個(gè)結(jié)點(diǎn)接口的單播地址可用來唯一地標(biāo)志該結(jié)點(diǎn)。 第21頁/共30頁冒號(hào)十六進(jìn)制

11、記法(colon hexadecimal notation) 每個(gè) 16 位的值用十六進(jìn)制值表示，各值之間用冒號(hào)分隔。68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF 零壓縮(zero compression)，即一連串連續(xù)的零可以為一對(duì)冒號(hào)所取代。 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以寫成： FF05:B3 第22頁/共30頁點(diǎn)分十進(jìn)制記法的后綴 再使用零壓縮即可得出： CIDR 的斜線表示法仍然可用。第23頁/共30頁10.4.2 地址空間的分配 IPv6 的地址空間的分配見 2006 年 2 月發(fā)表的 RFC 4291。第24頁/共30頁10.4.3 特殊

12、地址 未指明地址 這是 16 字節(jié)的全 0 地址，可縮寫為兩個(gè)冒號(hào)“:”。這個(gè)地址只能為還沒有配置到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 IP 地址的主機(jī)當(dāng)作源地址使用。環(huán)回地址 即 0:0:0:0:0:0:0:1（記為 :1）?；?IPv4 的地址 前綴為 0000 0000 保留一小部分地址作為與 IPv4 兼容的。本地鏈路單播地址 第25頁/共30頁前綴為 0000 0000 的地址 前綴為 0000 0000 是保留一小部分地址與 IPv4 兼容的，這是因?yàn)楸仨氁紤]到在比較長(zhǎng)的時(shí)期 IPv 4和 IPv6 將會(huì)同時(shí)存在，而有的結(jié)點(diǎn)不支持 IPv6。 因此數(shù)據(jù)報(bào)在這兩類結(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就必須進(jìn)行地址的轉(zhuǎn)換。

13、0000.0000 FFFF IPv4 地址80 位16 位32 位IPv4 映射的IPv6 地址IPv4 地址放在 IPv6 地址的最低 32 位處 第26頁/共30頁10.4.4 全球單播地址的等級(jí)結(jié)構(gòu) IPv6 擴(kuò)展了地址的分級(jí)概念，使用以下三個(gè)等級(jí)：(1) 全球路由選擇前綴，占 48 位。 (2) 子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，占16 位。 (3) 接口標(biāo)識(shí)符，占 64 位。 第一級(jí)第三級(jí)接口標(biāo)識(shí)符（64 位）子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符（16 位）第二級(jí)全球路由選擇前綴（48 位）位 0 48 64 127 第27頁/共30頁10.5 從 IPv4 向 IPv6 過渡 向 IPv6 過渡只能采用逐步演進(jìn)的辦法，同時(shí)，還必須使新安裝的 IPv6 系統(tǒng)能夠向后兼容。 IPv6 系統(tǒng)必須能夠接收和轉(zhuǎn)發(fā) IPv4 分組，并且能夠?yàn)?IPv4 分組選擇路由。 雙協(xié)議棧(dual stack)是指在完全過渡到 IPv6 之前，使一部分主機(jī)（或路由器）裝有兩個(gè)協(xié)議棧，一個(gè) IPv4 和一個(gè) IPv6。