IPv6协议
2017-04-09 17:09:20 0 举报AI智能生成
IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，它是用于替代IPv4的下一代IP协议。IPv6的主要目标是解决IPv4地址耗尽的问题，同时提供更高的安全性和更好的性能。IPv6采用了128位地址，可以提供极其庞大的地址空间，理论上可以为地球上的每一粒沙子分配一个唯一的IP地址。此外，IPv6还引入了一些新的技术和特性，如简化的头部结构、改进的路由和转发机制、更好的QoS支持等。IPv6的推广和应用对于互联网的持续发展具有重要意义。
作者其他创作
大纲/内容
IPv6分组结构与基本报头
IPv6分组结构
IPv6报头
每个IPv6分组都有一个IPv6基本报头
基本报头长度固定为40个字节
扩展报头
IPv6数据包可以没有扩展报头，也可以有一个或多个扩展报头，扩展报头可以具有不同长度
IPv6基本报头中的“下一个报头”字段，指向第一个扩展报头
每个扩展报头中都包含下“一个报头”只想下一个扩展报头
最后一个扩展报头指示出上层协议数据单元中的上层协议的报头
高层协议数据
高层协议数据单元PDU可以是一个TCP或UDP报文段，也可以是ICMPv6报文
IPv6分组由一个IPv6报头、多个扩展头与一个高层协议数据单元组成
IPv6报头的结构与各个字节的意义
版本
版本字段的意义与IPv4相同，版本字段值为6，表示使用IPv6协议
流标记
流标记字段位20位，表示分组属于源节点和目标节点之间的一个特定分组序列，它需要由中间IPv6路由器进行特殊处理
流标记用于非默认的QoS连接，例如实时数据（音乐和视频）的连接
流量类型
流量类型字段为8位，表示IPv6分组的类型或优先级，其功能类似于IPv4的服务类型字段
载荷长度
载荷长度字段为16位，表示IPv6有效载荷的长度
有效载荷的长度包括扩展报头和高层PDU
下一个报头
下一个报头字段为8位，表示如果存在扩展报头，“下一个报头”值表示下一个扩展报头的类型
如果不存在扩展报头，“下一个报头”值表示传输层报头是TCP或UDP，也可以是ICMP报头
跳步限制
跳步限制字段为8位，表示IPv6分组可以通过的最大路由器转发数
源地址
IPv6地址字段为128位，表示源节点于目的节点IPv6地址
IPv4到IPv6过度的基本方法
双层IP层或双协议线
双IP层是指在完全过渡到IPv6之前，使部分节点和路由器装有两个协议，一个IPv4协议和一个IPv6协议
这种节点既能与IPv6节点通信，又能与IPv4节点通信
隧道技术
路由器－路由器隧道
隧道端点是两台IPv4/IPv6路由器，隧道是连接位于IPv4网络两个端点之间的逻辑链路
两个IPv4/IPv6路由器都有一个表示IPv6穿越IPv4网络的隧道的接口，已经对应的路由
主机－路由器隧道
由IPv4网络中的IPv4/IPv6节点创建一个IPv6跨越IPv4网络的隧道，作为从源节点到目的节点之间路径中的第一段
节点－节点隧道
由IPv4网络中的IPv4/IPv6节点创建一个IPv6跨越IPv4网络的隧道，作为从源节点到目的节点的整个路径
6over4
又称“IPv4多播隧道”，它是一个节点－节点、节点－路由器或路由器－主机的隧道技术
6to4
是一种地址分配和路由器－路由器的自动隧道技术，它为IPv6节点之间通过跨越IPv4网络的单播IPv6的连通性
ISATAP
是一种地址分配和节点－节点、节点－路由器和路由器－节点的自动隧道协议，它为IPv6节点之间提供跨越IPv4网络的单播IPv6连通性
隧道技术是指IPv6分组进入IPv4网络时，将IPv6分组封装成为IPv4分组，整个IPv6分组变成IPv4分组的数据部分。当IPv4分组离开IPv4网络时，再将其数据部分交给主机的IPv6协议，这就好像在IPv4网络中打通一个隧道来传输IPv6分组
IPv6 协议
IPv6协议的基本概念
为解决IPv4协议面临的很多问题已经无法用“补丁”的办法解决的现象，只能在设计新一代IP时统一加以考虑和解决，IETF研究和开发了一套新的协议和标准——IPv6
IPv6协议在设计中尽量做到对上、下层协议影响最小，并力求考虑的更为周全，避免不断做新的改变
IPv6协议的主要特征
新的协议格式
可以最大限度减少协议头的开销
IPv6协议将一些非根本性和可选择性的字段移到固定协议头后的扩展协议头中
巨大的地址空间
IPv6协议的地址长度定为128位，因此可以提供多达超过3.4*10^38个IP地址
有效的分级地址和路由结构
巨大的地址空间能更好地将路由结构划分出层次，允许使用多级的子网划分和地址分配，层次划分可以覆盖从Internet主干网到各部门内部子网的多级结构，更好地适应现代Internet的ISP层次结构与网络层次结构
将分配给IPv6主机的128位的IP地址分为两部分，一部分64位作为子网地址空间，另外64位作为局域网硬件MAC地址空间。64位作为子网地址空间可以满足主机到主干网之间的三级ISP结构，使得路由器的寻址更加简便
有状态和无状态的地址自动配置
在无状态的地址配置中，链路上的主机会自动为自己配置适合于这条链路的IPv6地址（链路本地地址）
在没有路由器的情况下，同一链路的所有主机可以自动配置它们的链路本地地址，不用手工配置IP地址也可以进行通信
内置的安全机构
IPv6支持IPSec协议，为网络安全性提供一种基于标准的解决方案，并提高不同IPv6实现方案之间的互操作性
IPSec 由两种不同类型的扩展头和一个用于处理安全设置的协议组成，为IPv6数据包提供数据完整性、数据验证、数据机密性和重放保护服务
更好地支持QoS服务
通信流使用通信流类型字段来区分其优先级
流标记字段使路由器可以对属于一个流的数据包进行识别和提供特殊处理，以保证数据传输的服务质量
用新协议处理邻主机的交互
IPv6的邻主机发现协议使用IPv6网络控制报文协议ICMPv6用来管理同一链路上的相邻主机间的交互过程
可扩展性
IPv6通过在分组头之后添加新的扩展协议头，可以很方便地实现功能的扩展
IPv6地址
IPv6地址表示方法
IPv6的128位地址按每16位划分一个位段，每个位段被转换为一个4位的十六进制数，并用冒号隔开，这种表示方法称为“冒号十六进制表示法”
例子
零压缩法
零压缩的基本规则
IPv6地址中可能会出现多个二进制数0，可以规定一种方法，通过压缩某个位段中的前导0，进一步简化IPv6地址的表示。
每个位段至少应该有一个数字，“0000”可以简写成“0”
在一个以冒号十六进制表示法表示的IPv6地址中，如果几个连续位段的值都为0，则这些0可简写为：：，称为“双冒号表示法”
在使用零压缩法时，不能将一个位段内的有效0压缩掉。
双冒号在一个地址中只能出现一次。
确定双冒号之间被压缩0的位数
可以数一下地址中还有多少个位段，然后用8减去这个数，再将结果乘以16
IPv6前缀
IPv6不支持子网掩码，它只支持前缀长度表示法
前缀是IPv6地址的一部分，用做IPv6路由或子网标识
前缀表示法语IPv4的五类域间路由CIDR表示方法基本类似。IPv6前缀可以用“地址／前缀长度”来表示
在当前已定义的IPv6单播地址中，用语标识子网与子网中的主机的位数都是64
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