IPv6协议格式解析

IPv6协议格式一、地址格式二、报文格式一、地址格式IPv6地址格式•IPv6地址=前缀+接口标识–前缀：相当于v4地址中的网络ID–接口标识：相当于v4地址中的主机ID•128位长，用冒号将128比特分割成8个16比特的部分，每个部分包括4位的16进制数字。•地址前缀长度用“/xx”来表示•举例：–3ffe:3700:1100:0001:d9e6:0b9d:14c6:45ee/64IPv6地址缩写•每个16位的分段中开头的零可以省略•一个或多个相邻的全零的分段可以用双冒号::表示•双冒号只能使用一次•以下是同一个地址不同表示法的例子：–0001:0123:0000:0000:0000:ABCD:0000:0001/96–1:123:0:0:0:ABCD:0:1/96–1:123::ABCD:0:1/96IPv6地址分类•单播地址（UnicastAddress）•组播地址（MulticastAddress）•任播地址（AnycastAddress）•特殊地址地址类型二进制前缀IPv6标识未指定00...0(128bits)::/128环回地址00...1(128bits)::1/128组播11111111FF00::/8链路本地地址1111111010FE80::/10站点本地地址1111111011FEC0::/10全局单播（其他）单播地址•识别单一接口–发送到单点发送地址的数据包被传输到这个地址识别出的接口•IPv6单播地址分类（根据地址范围）：–全局单播地址例2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58–链路本地地址例FE80::E0:F726:4E58–站点本地地址例FEC0::E0:F726:4E58全局单播地址•全球唯一地址（类似于IPV4的公有地址）•带有全球地址的数据包可被转发到全球网络的任何部分全局单播地址层次结构全局路由前缀子网ID接口ID45位16位64位001•任何人（企业或个人）都可以获得一个48位前缀•任何人都可以拥有16位的子网空间2000::/3链路本地地址•用于单个链路，可进行自动地址配置、邻居发现或在没有路由器时进行单个链接编址•带有链路-本地源或目的地址的数据包不转发到其它链路链路本地地址结构0接口ID1111111010FE80::/10站点本地地址•用于单个站点内部编址•带有站点-本地源或目的地址的数据包不转发到其它站点•相当于V4网络中的私有地址（RFC1918）站点本地地址结构0接口ID1111111011FEC0::/10IPv6地址分配•IPv6地址空间的最小地址分配块为32比特•每个用户可以获得48比特地址前缀•用户只有一个网络和子网时，可以得到64bits地址前缀–移动设备•仅有一台联网设备时，可以分配128bits地址前缀–拨号345166400129bits16bits16bits64bitsLIR/32接口ID客户站点/48子网/64设备/128接口ID•对链路来说是唯一的•可动态获得–IEEE采用MAC-to-EUI-64转换–其它地址采用其它的自动方法•可用来形成链路-本地地址•可用来形成带有无状态自动配置功能的全球地址EUI-64规范•将48比特的MAC地址转化为64比特的接口ID–由设备自动生成–MAC唯一，所以接口ID也唯一•步骤：–在MAC地址的公司ID（高24位）和节点ID(低24位）中间插入FFFE–将U/L位（从高位开始的第7位）设置为“1”组播地址•Flags–前3位设为0–最后一位定义地址类型•0=固定或众所周知•1=本地分配或短期•Scope–表示组播组的范围•GroupID–组播组ID0预留1节点本地范围2链路本地范围5站点本地范围8企业本地范围E全局范围F预留预定义的组播地址IPv6预定义组播地址IPv4预定义组播地址组播组节点本地范围FF01::1224.0.0.1所有节点地址FF01::2224.0.0.2所有路由器地址链路本地范围FF02::1224.0.0.1所有节点地址FF02::2224.0.0.2所有路由器地址FF02::5224.0.0.5所有OSPF路由器FF02::6224.0.0.6所有OSPF指派路由器FF02::9224.0.0.9所有RIP路由器FF02::13224.0.0.13所有PIM路由器站点本地范围FF05::2224.0.0.2所有路由器全局FF0x::101224.0.1.1NTP协议预定义的组播组•Node-local–所有节点的组播地址：FF01:0:0:0:0:0:0:1–所有路由器的组播地址：FF01:0:0:0:0:0:0:2•Link-local–所有节点的组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:1–所有路由器的组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:2–Solicited-Node组播地址：FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX–所有OSPF路由器组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:5–所有OSPF的DR路由器组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:6–所有RIP路由器组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:9–所有PIM路由器组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:13请求节点组播地址(Solicited-Node)•IPv6中特有的组播地址–每个节点必须为分配给它的每个单播和任播地址加入的一个组播地址，用于DAD地址重复检测（RFC2373)•Solicited-Node组播地址生成过程–接口ID的后24位：XX:XXXX–前缀FF02:0:0:0:0:1:FF–FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX例：主机的MAC地址为00-02-b3-1e-83-29IPv6地址为fe80::0202:b3ff:fe1e:8329请求节点组播地址:ff02::1:ff1e:8329IPv6地址新类型—任播（Anycast）•被分配给多个接口，仅用于路由器•发往任播地址的数据包被路由转发给分配了任播地址的接口中距离最近的一个•同单播地址相同，不能做为源地址使用特殊地址•未指定地址(UnspecifiedAddress)–0:0:0:0:0:0:0:0=::/128–作为源地址使用，并不能被路由器转发•Loopback地址–0:0:0:0:0:0:0:1=::1/128•内嵌IPv4地址的IPv6地址–用于与传统网络之间的互联互通，以使IPv4网络和IPv6网络之间能进行无缝通信，这里使用的IPv4地址必须是全球唯一IPv4单播地址。–IPv4兼容的IPv6地址–IPv4映射的IPv6地址节点所需要的地址•主机节点需要如下地址来标识自己–Link-Local地址–手工或自动配置的单播地址–loopback地址–“All-Nodes”和“Solicited-Node”及其它所属于的组播地址•路由器节点除了以上地址，还要有–“Subnet-Router”及路由器上配置的任播地址–“All-Routers”组播地址二、报文格式IPv6报头格式DestinationAddress128bitsSourceAddress128bitsVerIHLServiceTypeIdentificationFlagsOffsetTTLProtocolHeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptions+PaddingTotalLengthVer4bitsFlowLabel20bitsPayloadLength16bitsNextHeader8bitsHopLimit8bitsTrafficClass8bitsIPv4PacketHeaderIPv6PacketHeader32bitsIPv6报头和IPv4比较版本号服务类型头长度总长度标识标志片偏移生存时间协议号头校验和源地址目的地址选项填充版本号源地址目的地址流标签传输级别负荷长度NextHeaderHopLimitIPv6报头IPv4报头IPv6报头和IPv4比较基本IPv4报头：20字节12个字段基本IPv6报头：40字节8个字段IPv6报文结构的特点效率/规范/安全/优质:•取消IP层的校验:减少重复操作,由上层完成数据校验.•取消中间接点的分片功能分片重组功能由源和目的端进行,通过PMTU机制来保证.•定长的IPV6报文头有利于硬件的快速处理,大部分的扩展头中间接点不需要处理.•安全选项成为必须的要求如OSPFv3中取消了原有认证等特性，全部依赖于ＩＰ安全属性•在基本IP头中增加流标签:提高QOS效率,解决层冲突.保留了DSCPIPv6扩展报头Transport-levelPDUIPv6HeaderExtensionHeaderExtensionHeader40octets零或多个EH•Hop-by-hopoptionsheader逐跳选项报头•Routingheader选路报头•Fragmentheader分片报头•Authenticationheader认证报头•Encapsulatingsecuritypayloadheader封装安全载荷报头•Destinationoptionsheader目的地选项报文IPv6扩展报头vsIPv4选项•IPv4选项–要求路由器进行特殊处理–对转发性能产生负面影响–很少使用•IPv6扩展报头–扩展报头在IPv6报头的外部–路由器不考虑这些选项，但逐跳选项除外–对路由器转发性能无负面影响–易于通过新报头和选项进行扩展IPv6扩展报头顺序在IPv6数据包中使用多个扩展报头时，RFC2460建议顺序如下：•基本IPv6报头•逐跳选项报头•目的选项报头•路由选择报头•分段报头•认证报头•ESP报头（封装安全有效载荷）•目的选项报头•上层协议报头ICMPv6•许多功能与ICMPv4相同•添加新消息和新功能–ICMPv4协议编号=1–ICMPv6下一报头编号=58•添加新消息和新功能–邻近发现–无状态自动配置–移动IPv6ICMPv6消息类型类型消息1目的地不可到达2数据包太大3超时4参数问题128回音请求129回音应答133路由器请求(RS)134路由器广播(RA)135邻近请求(NS)136邻近广播(NA)137重定向