《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)(第5版)》第12章-IPv6技術(shù)

1第12章

IPv6技術(shù)

本章要點(diǎn)◆

了解IPv6的基本概念，IPv4向IPv6演進(jìn)的必然性◆

掌握IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv6的作用◆

掌握IPv6的地址分類和地址配置技術(shù)◆

掌握IPv4向IPv6的過渡策略及各種技術(shù)的特點(diǎn)◆

了解Internet2和NGI2第12章

IPv6技術(shù)目錄

12.1IPv6（IPng）基本概念12.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv612.3IPv6的地址和地址配置12.4

IPv4向IPv6過渡的策略

12.5下一代Internet312.1IPv6（IPng）基本概念12.1.1

IPv4的危機(jī)

1)IPv4的地址空間

2002年9月已將58%的地址分配給了用戶，還有12%的D類、E類地址和2%的特殊地址不能分配給用戶；地址分配不均衡。

1.有限的地址空間

2.路由表越來越大

3.缺乏服務(wù)質(zhì)量保證以IPv4為核心技術(shù)的Internet獲得巨大成功，隨著Internet的進(jìn)一步發(fā)展，IPv4越來越顯示出它的局限性，需要IPv4進(jìn)行升級(jí)。

2)IPv4網(wǎng)絡(luò)解決地址緊缺的方法

非傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域路由CIDR、子網(wǎng)劃分和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT等技術(shù),只能暫時(shí)緩解IPv4地址緊張，但無法根本解決地址問題。

3)新技術(shù)應(yīng)用使IP地址空間更緊張

移動(dòng)和寬帶技術(shù)的發(fā)展要求更多的IP地址。4IETF成立IPNG工作組1993199419951996199920012003下一代IP協(xié)議（IPv6）推薦版本完成IPv6的協(xié)議文本成立全球IPv6實(shí)驗(yàn)床-6BONEIPv6基本協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化IPv6關(guān)聯(lián)協(xié)議修訂和完善繼續(xù)完善部分IPv6相關(guān)技術(shù)草案12.1IPv6（IPng）基本概念12.1.2

IPv6的發(fā)展和特性

1998啟動(dòng)了IPv6教學(xué)科研網(wǎng)6REN2002中國(guó)啟動(dòng)CNGI

lIPv6的發(fā)展過程

12.1IPv6（IPng）基本概念12.1.2

IPv6的發(fā)展和特性

l巨大的地址空間l全新的地址配置方式l靈活的頭部格式l簡(jiǎn)化了協(xié)議，加快了分組的轉(zhuǎn)發(fā)l對(duì)QoS有更好的支持l內(nèi)置的安全性l全新的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議l可擴(kuò)展性lIPv6特征12.1IPv6（IPng）基本概念12.1.3

IPv6基本術(shù)語(yǔ)

l節(jié)點(diǎn)l路由器l主機(jī)l上層協(xié)議l局域網(wǎng)段l鏈路

l子網(wǎng)l網(wǎng)絡(luò)l鄰節(jié)點(diǎn)l鏈路最大傳輸單元（MTU）

l路徑最大傳輸單元712.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv612.2.1

IPv6基本頭部

812.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv612.2.2

IPv6擴(kuò)展頭部

l逐跳選項(xiàng)頭部

l目標(biāo)選項(xiàng)頭部

l路由頭部

l分段頭部

l認(rèn)證頭部

l封裝安全有效載荷頭部lIPv6協(xié)議使用ICMPv6協(xié)議作控制協(xié)議，ICMPv6的NextHeader值為58。lICMPv6主要有兩類功能網(wǎng)絡(luò)層故障匯報(bào)。如：DestinationUnreachable信息類匯報(bào)。如網(wǎng)絡(luò)層故障診斷如ping的基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)層功能如：路由器發(fā)現(xiàn)12.2.3

ICMPv6

IPv4中的ARP和IGMP協(xié)議已被組合到ICMPv6中，RARP協(xié)議已從第六版協(xié)議簇中刪除。第四版和第六版的網(wǎng)絡(luò)層比較如圖所示。

912.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv612.2.3

ICMPv6

◆

常見的ICMPv6信息報(bào)文

l目標(biāo)不可達(dá)（DestinationUnreachable）消息l數(shù)據(jù)包超長(zhǎng)（PacketTooBig）消息

l超時(shí)（TimeExceeded）消息

l參數(shù)問題（ParameterProblem）消息

l回送請(qǐng)求報(bào)文（EchoRequest）

l回送應(yīng)答報(bào)文（Echoreply）消息

1012.3

IPv6的地址和地址配置12.3.1

IPv6地址表示

lIPv6地址=前綴+接口標(biāo)識(shí)前綴：相當(dāng)于v4地址中的網(wǎng)絡(luò)ID；接口標(biāo)識(shí)：相當(dāng)于v4地址中的主機(jī)ID

地址極其豐富。地球上的每一粒沙子都可以有一個(gè)IPv6地址！每16位劃分為一段，每段轉(zhuǎn)換為一個(gè)4位十六進(jìn)制數(shù)，共分為8段，段與段之間用冒號(hào)分隔。例如：FEDC:BA98:7654:686E:0000:1180:096A:1234

1.首選格式1112.3

IPv6的地址和地址配置12.3.1

IPv6地址表示

2.零壓縮表示法

地址中有好多個(gè)連續(xù)的0，表示時(shí)可將不必要的0去掉。例如：

FF05:0000:36AD:0000:0000:0000:0000:3C

可以表示成：FF05:0:36AD::3C

3.以IPv4地址作為后綴（內(nèi)嵌）前面部分用冒號(hào)十六進(jìn)制表示，后綴用點(diǎn)分十進(jìn)制的IPv4地址。例如：0:0:0:0:0:FFFF:192.168.0.2

（或表示為::FFFF:192.168.0.2）

1212.3

IPv6的地址和地址配置12.3.2

IPv6地址分類

1.單播地址

1)可聚合全球單播地址2)鏈路本地地址3)站點(diǎn)本地地址4)其它單播地址

lIPv4兼容地址

lIPv4映射地址

l6to4地址

1312.3

IPv6的地址和地址配置2.組播地址

3.任播地址

4.特殊地址地址類型二進(jìn)制前綴IPv6標(biāo)識(shí)未指定00...0(128bits)::/128回送地址00...1(128bits)::1/128組播11111111FF00::/8鏈路本地地址1111111010FE80::/10網(wǎng)點(diǎn)本地地址1111111011FEC0::/10全局單播（其他）12.3.2

IPv6地址分類

1412.3

IPv6的地址和地址配置◆

接口ID的生成方法：由IEEEEUI－64規(guī)范自動(dòng)生成。設(shè)備隨機(jī)生成。保護(hù)主機(jī)的私密性手工配置。在服務(wù)器和重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上配置◆

EUI－64規(guī)范將48比特的MAC地址轉(zhuǎn)化為64比特的接口ID48比特的MAC地址轉(zhuǎn)化后的64比特的接口ID12.3.3

IPv6地址配置

1512.3

IPv6的地址和地址配置12.3.3

IPv6地址配置

l手工配置

l無狀態(tài)自動(dòng)配置

l有狀態(tài)自動(dòng)配置1612.4

IPv4向IPv6過渡的策略12.4.1

IPv4向IPv6過渡進(jìn)程

1.IPv6發(fā)展初級(jí)階段

2.IPv4和IPv6共存階段

3.IPv6占主導(dǎo)地位階段

1712.4

IPv4向IPv6過渡的策略12.4.2

IPv6過渡技術(shù)

1.雙協(xié)議棧

3.網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)

應(yīng)用層協(xié)議TCPUDPIPv6協(xié)議、IPv4協(xié)議物理網(wǎng)絡(luò)

2.隧道技術(shù)

1812.4

IPv4向IPv6過渡的策略12.4.3

IPv6對(duì)于中國(guó)的機(jī)會(huì)由于歷史的原因，中國(guó)分到的IPv4地址數(shù)一共才約900萬個(gè)，而美國(guó)斯坦福大學(xué)是1700萬個(gè)，IBM公司則達(dá)到3300萬個(gè)。IPv6為中國(guó)提供了一個(gè)縮小差距的良機(jī)。

l首先能分配到更多的地址。中國(guó)將會(huì)分配到足夠的IPv6地址；

l其次提高了研究和開發(fā)的能力。IPv6使中國(guó)可以和世界重新站在同一起跑線上，參與世界范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)；

l另外還具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。中國(guó)更容易首先接受IPv6，從而可以推動(dòng)IPv6研究、產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用的全面進(jìn)步，使中國(guó)在下一代國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置；

lIPv6對(duì)于其他亞洲國(guó)家（如日本和韓國(guó)等）也是一個(gè)巨大的機(jī)遇。本章小結(jié)19（1）IPv6的地址長(zhǎng)度由IPv4的32位擴(kuò)展到128位，使地址空間增大了296倍，IPv6允許地球表面每平方米擁有7×1023個(gè)IP地址。這樣龐大的地址空間可以滿足Internet的不斷增長(zhǎng)，即使為所有的移動(dòng)電話和家用電器等都分配一個(gè)IP地址也足夠了。（2）IPv6分組由一個(gè)IPv6基本頭部、多個(gè)擴(kuò)展頭部和一個(gè)上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元組成。擴(kuò)展頭部是在基本頭部之后的可選頭部，它可以有一個(gè)或多個(gè)，也可以沒有。本章小結(jié)20（3）IPv4利用ICMP為IP提供差錯(cuò)報(bào)告和控制機(jī)制；IPv6使用ICMPv6作為控制協(xié)議，它遵循ICMP相同的策略。原來IPv4中的ARP和IGMP協(xié)議已被組合到ICMPv6中，RARP協(xié)議已從第6版協(xié)議簇中刪除，因?yàn)镽ARP不經(jīng)常使用。（4