下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv課件

1、第5章 下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6以IPv4為基礎的網(wǎng)絡體系局限凸現(xiàn)根據(jù)亞太網(wǎng)絡信息中心 互聯(lián)網(wǎng)研究科學家 在年月的最新預測，按照最近年 地址分配速度，互聯(lián)網(wǎng)地址分配機構 的地址將在年月耗盡IPv6的優(yōu)勢地址容量巨大 理論上有2128個地址，足夠為地球上每一粒沙子分配一個獨立地址具有更好的可運營可管理性支持鄰居發(fā)現(xiàn)和自動配置具有更好的移動性支持解決了Mobile IPv4三角路由問題解決了Mobile IPv4防火墻入口過濾問題路由優(yōu)化，結構簡化：取消了外地代理的概念解決了Mobile IPv4隧道軟狀態(tài)問題對IPv6的一些誤解IPv6的唯一驅動力是地址空間不足 地址空間不足僅僅是其中的一個原因

2、。若為解決地址空間不足，使用64位的地址就夠了。之所以采用128位地址，是因為它能提供更好的層次結構，這對高效的路由算法、地址自動配置來說是必不可少的。不需要全新的IPv6，只要對IPv4進行擴充就足夠 雖然在IPv4發(fā)展的過程中，人們總是通過一些巧妙的補丁方案解決它暴露出來的缺陷，但是可以說原始的TCP/IP框架已經(jīng)發(fā)展到了它的極限，已經(jīng)不可能再通過打補丁的方式來應付了。NAT技術已較好的解決了地址空間不足的問題，如p2p應用的問題已經(jīng)可以通過udp穿越等方法得到解決，bt等已經(jīng)可以在NAT后面連接，IPv6的優(yōu)勢不明顯。 NAT技術破壞了端到端的高性能通信模式，盡管很多P2P的applic

3、ation都可以很好的克服nat的穿越問題，但我們也看到，這些克服不是從tcp/ip協(xié)議的角度讓他本身避免或克服的，而是application自己考慮辦法來克服的，或者需要NAT 軟件能很好的讀懂a(chǎn)pplication的協(xié)議。這點是很不符合網(wǎng)絡分層設計的原則的，不但增加了重復勞動降低效率的機會，也提供給黑客更多的出現(xiàn)漏洞的機會。截至2008年12月，中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程核心網(wǎng)已經(jīng)完成建設任務，該核心網(wǎng)由6個主干網(wǎng)、兩個國際交換中心及相應的傳輸鏈路組成，6個主干網(wǎng)由在北京和上海的國際交換中心實現(xiàn)互聯(lián)。目前CERNET2、中國電信、中國網(wǎng)通中科院、中國移動、中國聯(lián)通和中國鐵通這6個主干網(wǎng)含國際

4、交換中心已全部完成驗收。已經(jīng)向互聯(lián)網(wǎng)標準組織IETF申請互聯(lián)網(wǎng)標準草案9項，已獲批準2項，這也是我國第一次進入互聯(lián)網(wǎng)核心標準領域。IPv6 地址表示128 位通過8個由冒號分開的分段來表示以十六進制書寫每個16-位分段實例：3ffe:3700:1100:0001:d9e6:0b9d:14c6:45eeIPv6 地址壓縮每個16-位分段中的開頭的零都可以壓縮實例：fe80:0210:1100:0006:0030:a4ff:000c:0097成為：fe80:210:1100:6:30:a4ff:c:97IPv6 地址壓縮一個或多個臨近的16-位分段中所有零的都可以用雙冒號表示（:）實例：ff02:

5、0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001成為：ff02:1但IPv6 地址壓縮雙冒號只能使用一次實例：2001:0000:0000:0013:0000:0000:0b0c:3701可以變成：2001:13:0:0:b0c:3701或：2001:0:0:13:b0c:3701但不能變成：2001:13:b0c:3701嵌入的IPv4地址一些轉換機制將IPv4地址嵌入到IPv6地址中嵌入的IPv4地址以帶點的十進制數(shù)表示:13.1.68.3:ffff:129.144.52.38fe80:5efe:172.24.240.30實例：IPv6 前綴壓縮2002:0000:00

6、00:18d0:0000:0000:0000:0000/60 可被表示為：2002:18d0:0:0:0:0/602002:0:0:18d0:/60 IPv6 地址類型單點發(fā)送 Unicast識別單一接口發(fā)送到單點發(fā)送地址的數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)竭@個地址識別出的接口任播 AnyCast識別一系列接口發(fā)送到任播地址的數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)竭@個地址識別出的最近接口（根據(jù)路由協(xié)議的定義）組播 Multicast識別一系列接口發(fā)送到組播地址的數(shù)據(jù)包被傳輸?shù)竭@個地址識別出的所有接口IPv6不帶有廣播地址IPv6使用“所有節(jié)點”組播識別地址類型未規(guī)定地址環(huán)回地址組播地址鏈路-本地單點發(fā)送地址站點-本地單點發(fā)送地址全球單點

7、發(fā)送/任播地址:/128:1/128ff00:/8fe80:/10fec0:/10其它類型IPv6 前綴全球單點發(fā)送地址FP= 格式前綴 （= 001，用于全球聚合的單點發(fā)送地址）TLA-ID= 最高級別的聚合標識符RES= 預留用于未來使用NLA= 下一個級別的聚合標識符SLA-ID=站點級別的聚合標識符接口 ID=接口標識符接口-IDFPTLA-IDResNLA-IDSLA-ID3138241664128 位公共拓撲站點拓撲接口標識符網(wǎng)絡部分節(jié)點部分TLA/NLA 格式（建議廢棄不用 RFC3587）全球單點發(fā)送地址 接口-ID001全球路由前綴子網(wǎng)3451664128位公共拓撲站點拓撲接

8、口標識符網(wǎng)絡部分節(jié)點部分全球路由前綴使用類似CIDR的分級體系每個人 （從公司到居民）都得到48-位前綴每個人都得到16-位子網(wǎng)空間也有例外（規(guī)模非常大的用戶及移動節(jié)點）新格式全球單點發(fā)送地址可更加簡便地更換ISP無需調整地址空間足夠的增長空間001只占總地址空間的1/816-位子網(wǎng)空間足以支持大多數(shù)用戶可簡化多歸更多信息，請參見RFC 3177前綴和子網(wǎng)長度為何是固定的？接口ID對鏈路來說是唯一的識別特定鏈路上的接口可動態(tài)獲得 IEEE地址采用MAC-to-EUI-64轉換其它地址采用其它的自動方法可用來形成鏈路-本地地址可用來形成帶有無狀態(tài)自動配置功能的全球地址組播地址格式組-ID1111

9、1111標記84112128 位scop4前3位設為 0最后一位定義地址類型：0 = 固定 （或眾所周知）1 = 本地分配 （或短期）定義地址范圍0預留節(jié)點本地范圍鏈路本地范圍站點本地范圍企業(yè)本地范圍E全局范圍F預留在2008全球IPv6高峰會議，中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心(CNNIC)主任毛偉透露，截至今年3月底，中國的IP地址數(shù)量已經(jīng)超過1.4億，位居世界第二位。 2006年，我國擁有9500萬IP地址，實際消耗量達到9800萬；2007年的時候實際消耗量達到1.35億，居世界第三位。今年則是超越了日本，居于美國之后；在IP地址人均占有量方面，我國還遠遠落后于歐美。 我國已獲得IPv4地址數(shù)量僅占

10、全球已分配總數(shù)量的4.5%，中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度非?？?，地址制約會有明顯影響。在IPv6地址申請方面，截至2007年11月，中國大陸IPv6地址擁有量排名世界第16(27塊)。德國最多，接近10000塊，我國IPv6地址數(shù)量僅為德國1/330。前16排名依次為德國、日本、法國、澳大利亞、韓國、意大利、臺灣、波蘭、英國、荷蘭、美國、挪威、瑞士、加拿大、阿根廷和中國大陸。 Destination AddressSource AddressVer IHLService TypeIdentificationFlagsOffsetTTLProtocolHeader ChecksumSource Addr

11、essDestination AddressOptions + PaddingTotal LengthVerFlow LabelPayload LengthNext HeaderHop LimitTraffic ClassIPv4 vs. IPv6 報頭IPv4 Packet HeaderIPv6 Packet Header32 bits攜帶零個、一個或多個擴展報頭的IPv6分組 IPv6 specification recommended order:IPv6 headerHop-by-hop options headerDestination options headerRouting h

12、eaderFragment headerAuthentication headerEncapsulation security payload headerDestination options headerIPv6 packet with all extension headersOctets:40VariableVariableVariableVariableVariableVariable820 (optional variable part)= Next header fieldIPv6 headerHop-by-hop options headerRouting headerFrag

13、ment headerAuthentication headerEncap security payload headerTCP headerApplication data Destination options header擴展選項報頭的格式選項的格式IPv6對移動通信的意義未來一體化的移動數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡將提供一個通用的移動應用平臺，實現(xiàn)應用與移動承載技術無關，并支持業(yè)務的跨系統(tǒng)間切換IPv6將在未來移動數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡中扮演重要角色GPRSGSM CSD3GWLANIPv6 Based移動數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡SMSMMS移動數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡移動數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡IPv6網(wǎng)絡移動Web服務器豐富的Web應用傳統(tǒng)I

14、P協(xié)議未考慮節(jié)點的移動性（路由和節(jié)點標識都靠IP地址）隨無線接入技術的發(fā)展（PAN、WLAN、WAN），支持節(jié)點移動是發(fā)展趨勢移動IP的引入無線終端在各種底層無線網(wǎng)絡之間的漫游IP over Everything數(shù)據(jù)、語音、視頻等多種類型業(yè)務的融合Everything over IP移動IP也稱為IP Mobility,移動IP需解決的問題接入路由器1通信對端移動節(jié)點接入路由器2ADDR1ADDR1 DATA移動節(jié)點由接入路由器1連接的子網(wǎng)1移動到接入路由器2連接的子網(wǎng)2子網(wǎng)1子網(wǎng)2接入路由器1通信對端移動節(jié)點接入路由器2ADDR2ADDR1 DATA子網(wǎng)1子網(wǎng)2IP地址的改變對于通信對端和上

15、層（IP層以上）是透明的移動節(jié)點需要一個在移動過程中保持不變的標識不中斷已經(jīng)建立的連接通信對端始終能夠找到移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址移動IP需解決的問題移動IP的基本術語家鄉(xiāng)地址(HoA: Home Address)：移動節(jié)點的標識，手動配置或者由家鄉(xiāng)網(wǎng)絡分配，通常不變轉交地址(CoA: Care-of Address)：移動節(jié)點位置的標識，由移動到的外地網(wǎng)絡分配，隨位置變化家鄉(xiāng)代理(Home Agent)：保存移動節(jié)點的家鄉(xiāng)地址和轉交地址之間的映射關系(綁定)通信對端(Correspond Node)：和移動節(jié)點進行通信的網(wǎng)絡節(jié)點，它可能是靜止的節(jié)點，也可能是移動節(jié)點HoA與CoA的對應關系稱為綁定(

16、Binding)知道移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址如何將IP分組發(fā)送到移動節(jié)點的轉交地址？IP分組先發(fā)送到家鄉(xiāng)代理，由家鄉(xiāng)代理發(fā)送給移動節(jié)點！移動IP基本過程包括以下三個步驟移動檢測移動節(jié)點檢測到自己移動到了外地網(wǎng)絡代理公告（移動IPv4）/路由器公告（移動IPv6）轉交地址配置移動IPv4外地代理轉交地址（即外地代理地址）(Foreign Agent CoA)配置轉交地址(Co-located CoA)移動IPv6全局可路由轉交地址（CoA）的綁定注冊到家鄉(xiāng)代理到通信對端移動IP的基本過程IPv4 Internet協(xié)議轉換IPv6孤島IPv6孤島IPv6 InternetIPv6 InternetIPv4

17、孤島IPv4孤島IPv6孤島IPv6孤島IPv6孤島IPv4 InternetIPv6與IPv4互通IPv4孤島IPv6 InternetIPv6網(wǎng)絡IPv6網(wǎng)絡純IPv6網(wǎng)絡遷 移 設 想遷移機制類型雙協(xié)議棧IPv4/IPv6 共存于一個設備隧道用于穿越 IPv4 覆蓋范圍的IPv6隧道貫穿之后，用于穿越IPv6覆蓋范圍的IPv4隧道貫穿6over4 和 4over6翻譯器IPv6 IPv4部署IPv6方式一:雙棧雙棧核心交換機IPv4/IPv6雙棧網(wǎng)絡IPv4 userIPv4/IPv6 userIPv6 user雙棧路由器IPv4網(wǎng)絡IPv6網(wǎng)絡雙協(xié)議棧通常只是 “雙層”， 而不是整個棧

18、物理/數(shù)據(jù)鏈路IPv6IPv4TCP/UDP應用0 x86DD0 x0800TCP/UDP部署IPv6方式二:隧道雙棧核心交換機IPv4網(wǎng)絡IPv4 userIPv4/IPv6 userIPv6 user雙棧路由器IPv6網(wǎng)絡IPv4網(wǎng)絡隧道技術隧道應用IPv4IPv4IPv6路由器到路由器主機到路由器 路由器到主機主機到主機IPv6IPv6IPv6IPv6IPv4IPv6IPv6設備商業(yè)化的路由器-Juniper T320、T640-Cisco12000系列-Cisco7507B-HITACHI GR2000-Nokia IP330-Quidway NE80-清華比威 12008-IPv6 Ready 認證 IPv6 Ready 認證又