IPv6原理及演进讲义

IPv6原理及演进内容介绍IP地址现状IPv6地址介绍IPv6报文结构ICMPv6协议ND邻居发现协议IPv6协议栈IPv6演进技术IPv6其他基本技术互连网面临的挑战挑战之一挑战之二挑战之三挑战之四挑战之五挑战之六需要更大的通信能力，使人们拥有更多有价值的服务和应用IPv4剩余可分配地址严重不足，影响互连网深化发展“尽力而为”服务，质量没有保证网络安全保护能力有限，存在隐患数字鸿沟扩大，互连网普及受阻如何推陈出新，提供更有价值的服务，避免走入死胡同谁来拯救互连网，谁可堪当重任，IPv4、IPv6、还是其他？IPv4怎么了IP地址濒临枯竭，且分配不合理核心路由表迅猛膨胀，路由器负荷加重IPv4对QoS支持不够好互连网安全性很差？两年后。。。IP地址真的会枯竭吗？互连网无限美好的时代是否会结束？网络大拥堵、断网潮真的会来临吗？我们怎么办？可否寄望于IPv6IPv6凭什么成为互连网新宠几乎无限的地址空间简单是美扩展为先层次划分即插即用QoS保证移动便捷贴身安全几乎无限的地址空间，全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个IP地址简化固定报文头，提高效率灵活的扩展报头，协议易扩展地址格式更具层次性，便于路由聚合无状态自动配置，实现即插即用网络层的IPSec认证与加密，端到端安全新增流标记域，提供QoS保证有效支持移动网络、实时通信内容介绍IP地址现状IPv6地址介绍IPv6报文结构ICMPv6协议ND邻居发现协议IPv6协议栈IPv6演进技术IPv6其他基本技术IPv6地址介绍－地址概述为什么IPv6协议的地址长度是128位？芯片设计中数值的表示是全用“0”、“1”代表，CPU处理字长发展到现在分别经历了4位、8位、16位、32位、64位等当数据能用2的指数次幂字长位的二进制数表示时，CPU对数值的处理效率最高IPv4地址对应的是32比特字长就是因为当时的互联网上的主机CPU字长为32位从处理效率和未来网络扩展性上考虑，将IPv6的地址长度定为128位是十分合适的IPv6的128位地址是一个什么概念？共有2的128次方幂个不同的IPv6地址地球上每一粒沙子都会有一个IP地址在可预见的很长时期内，IPv6地址耗尽的机会是很小的Page8IPv4有（232）=4,294,967,296个地址，约等于43亿IPv6有（2128=296x232）340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个地址(340万亿万亿万亿个地址)，相当于地球表面每平方米可以分配到67万亿个地址如果1个IPv4地址＝1克,那么所有IPv4地址相当于上海金茂大厦重量的2/3那么对于IPv6………所有IPv6地址将会是1000,000,000地球的重量IPv6地址介绍－地址空间IPv6地址介绍－地址结构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本地链路地址:FE80::5ED9:98FF:FECA:A298全球单播地址:2001:A304:6101:0001:5ED9:98FF:FECA:A2985ED9:98FF:FECA:A298前缀接口标识IPv6前缀2001:A304:6101:0001:接口ID如何生成由IEEEEUI－64规范自动生成将48比特的MAC地址转化为64比特的接口ID48比特的MAC地址(其中的c是公司标识,0表示MAC是本地唯一的,g标识MAC是单独/组地址,m就是扩展标识符)转化后的64比特的接口ID(插入FFFE,将表示本地的0改成1,表示为全球的)设备随机生成手工配置固定值:0xFFFE1:表示全球的g=0,表示单播地址IPv6地址介绍－地址格式完整的IPv6地址格式是由IPv6地址加上前缀长度来表示内嵌IPv4地址的格式IPv6地址的其它部分（不包括IPv4地址的部分）可以采用首选或者压缩格式IPv6地址中内嵌的IPv4地址采用IPv4的十进制表示方法地址前缀长度用“/xx”来表示例如：0:0:0:0:0:0:166.168.1.2/64压缩格式若以零开头可以省略，连续全零的组可用“::”表示，如：1:2::ACDE:….一个地址中::只能出现一次地址前缀长度用“/xx”来表示例如：2001:410:0:1::45ff/64首选格式用十六进制表示，如：FE08:….4个数字一组(16bits)，中间用“:”隔开，如：2001:12FC:….地址前缀长度用“/xx”来表示例如：2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff/64IPv6地址介绍－地址类型标识多个接口，目的为组播地址的报文会被送到被标识的所有接口标识多个接口，目的为任播地址的报文会被送到最近的一个被标识接口，最近节点是由路由协议来定义的标识一个接口，目的为单播地址的报文会被送到被标识的接口单播地址组播地址任播地址未指定地址：::回环地址：::1全球单播地址：例2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58内嵌IPv4地址的IPv6地址：例::10.153.70.200/64链路本地地址LLA：例FE80::E0:F726:4E58/10站点本地地址SLA：例FEC0::E0:F726:4E58/10已废除，被ULA地址取代：FC00::/7IPv6地址介绍－单播地址IPv6单播地址的接口ID规约那些前三个bit不以000开头的单播地址，其接口ID必须为64个bit位那些前三个bit以000开头的单播地址，其接口ID的bit位个数没有这样的限制(例如IPv4兼容地址)未指定地址全0，表示为::/128仅用于接口没有分配地址时作为源地址在重复地址检测中出现含有未指定地址的包不会被转发环回地址表示为::1/128表示自己，如同IPv4中的127.0.0.1全球单播地址(GUA)格式NSAP映射的IPv6地址全球路由前缀子网ID接口ID已分配的全球路由前缀2001::/16IPv6Internet2002::/166to42003::/16---3ffd::/16未指定3ffe::/166bone0000001RFC18887位121位内嵌IPv4地址的IPv6地址IPv4兼容IPv6地址：用于IPv4兼容IPv6自动隧道IPv4映射IPv6地址：用于IPv6表示IPv4地址本地使用的IPv6地址LLA链路本地地址：在本地链路中使用唯一本地地址：相当于IPv4网络中的私网地址ULA00000IPv480位16位32位0FFFFIPv480位16位32位0接口ID111111101064位L接口ID64位1111101子网ID16位10位54位7位GroupID1位40位IPv6地址介绍－组播地址Flags最高位：必须为0T:0:表示永久的组播地址;1:表示非永久的组播地址P:0:表示非基于单播前缀的组播地址；1:表示基于单播前缀的组播地址，此时T必须为1R:0:表示非内嵌RP的组播地址；1:表示内嵌RP的组播地址，此时T，P必须为1Scope0001：本地接口范围，单个接口范围有效，仅用于Loopback0010：本地链路范围0100：本地管理范围，管理员配置的0101：本地站点范围1000：本地组织范围，属于同一个组织的多个站点范围1110：全局范围GroupID组播组ID已定义的组播组：举例：FF00::至FF0F::为保留组播地址，不允许被分配所有节点地址：FF01::1、FF02::1所有路由器地址：FF01::2、FF02::2、FF05::2被请求节点地址：FF02::1:FFXX:XXXX，其中X代表被请求节点单播地址的低24bitRFC4291IPv6地址介绍－任播地址代表一组接口，但是发往任播的报文只会被发送到最近的一个接口任播地址与单播地址使用相同的地址空间，因此任播与单播的表示无任何区别；配置时须明确表明是任播地址，以此区别单播和任播子网路由器任播地址：发往该任播地址的报文会被发到该子网所有路由器中离得最近的一个，地址格式如下：Subnetprefix0n位128-n位泰国沙特阿拉伯印度尼泊尔巴基斯坦俄罗斯哈萨克斯坦乌兹别克斯坦吉尔吉斯斯坦韩国马来西亚越南菲律宾乌克兰埃及德国新加坡印尼肯尼亚南非津巴布韦阿尔及利亚摩洛哥阿根廷智利秘鲁哥伦比亚墨西哥尼日利亚突尼斯法国孟加拉阿联酋葡萄牙意大利荷兰波兰瑞典深圳西班牙厄瓜多尔委内瑞拉希腊土耳其保加利亚土库曼斯坦斯里兰卡柬埔寨罗马尼亚澳大利亚英国巴西新西兰北京IPv6地址介绍－地址层次优势利于路由快速查找借助路由聚合，有效缩短路由表长度提高路由器报文转发效率IPv6Internet2001::/16ISP2001:DB8::/32SITE12001:DB8:0001::/482001:DB8:0001:0001::/642001:DB8:0001:0002::/64SITE22001:DB8:0001::/482001:DB8:0002:0001::/642001:DB8:0002:0002::/64Onlyannouncesthe/32prefix1.1InsertDHCPv4option823.2Relay-Forward,InsertDHCPv6option18/37ServerFarmAAAServerDNSServer1.DHCPv4Discover2.Authentication(usrname-option82/pwd)3.Authenticationpass4.DHCPv4Offer5.DHCPv6Request(IANA+IAPD)7.DHCPv6Reply(IANA+IAPD)6.Accountingstart6.AccountingupdatePCOLTCPEONTBRASCGNCR5.DHCPv4Request7.DHCPv4Ack1.RS2.RA(M=1，O=1)DHCPv4processDHCPv6processNDorDHCPv6forIPv6addressDHCPv4forIPv4privateaddressInternet3.1DHCPv6Solicit4.2DHCPv6Advertise4.1Relay-Reply10.Accountingend9.DHCPv6releaseORNDdetectionDHCPv4releaseORARPdetection/Useroffline用户下线过程HSI访问过程8.DNSprocessandHSIaccessIPv6地址介绍－地址分配协议IPv6地址介绍－地址分配协议InNCPnegotiationphase，dualstackclientsimultaneouslyprocessesIPCPandIPv6CPnegotiationAAAPPPoEDiscoveryStagePPPLinkEstablishmentPhase(LCP)PPPAuthenticationPhasePPPNetworkLayerProtocolPhase(IPCPIPv6CP)RSClientaccessesInternetPADT.PADT.RA(M=1,O=1)NDorDHCPv6forIPv6addressClientAuthenticationAccountingendAssignIPv4addresstoCPEbyIPCPAccountingstartAccountingupdateDHCPv4forIPv4privateaddressDHCPv6Solicit(IANA+IAPD)DHCPv6AdvertiseDHCPv6RequestDHCPv6ReplyCPEmustdialPPPoEPCPCCPEONTCGN