网络互联（IPv6技术）

2024-06-22 00:50:57

网络互联（IPv6技术）

文章目录

网络互联（IPv6技术）
- 1.lPv6的地址格式及分类
- - **1.1 IPv6地址类型**
  - **1.2 IPv6表示方式**
  - **1.3 IPv6地址范围**
  - 1.4 IPv6特殊地址
- 2.lPv6过渡技术
- - 2.1 隧道技术
  - 2.2 双协议栈
  - 2.3 NAT-PT(网络地址转换协议转换)（不属于隧道技术）
- 3.lPv6报文结构
- - 3.1 IPv6基本报头
  - 3.2 IPv6扩展报头

1.lPv6的地址格式及分类

由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。IPv6的地址长度为128位，采用十六进制表示。

1.1 IPv6地址类型

单播(unicast):传统的点对点通信。
多播(multicast):一点对多点的通信，地址范围为FFO0: :/8。
任播(anycast):目的IPv6地址是一组具有相同业务的终端，发往该IPv6任播地址的数据包最终传输到哪个终端是由具体的路由协议确定。任意播地址不能用作源地址，而只能作为目标地址;任意播地址不能指定给IPv6主机，只能指定给lPv6路由器。
（ipv4为单播、多播、组播）

1.2 IPv6表示方式

地址压缩方式:

中间0可用::压缩; 前导0可以压缩; 两者可以同时使用; ::(双冒号)只能出现一次，
例:2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff，可表示为:
- 2001:0410:0000:0001::45ff------中间0全压缩
- 2001:410:0:1:0:0:0:45ff--------压缩前导的0
- 2001:410:0:1::45ff–—----------中间0全压缩和压缩前导0同时使用

地址表示方法:

IPv6地址=前缀＋接口标识
例:2001 : da8:207::8207/64
- 前缀相当于IPv4地址中的网络ID（网络位）;
- 接口ID相当于IPv4地址中的主机ID（主机位）;
- 前缀长度用“/xx”来表示

1.3 IPv6地址范围

可聚合全球单播地址:
- 作用类似于IPv4中的公网地址。有效地址范围前缀(2000~3FFF）。2001 ::/64—首批使用的可聚合全球单播地址;2002: :/64—IPv4网络中建立6to4隧道的地址。
链路本地地址:
- 只限于直连链路，作用是进行链路上节点的通信和一些协议的使用。前缀地址为FE80: : /10。
站点本地地址:
- 用于对特定范围的通信也可说成是规定站点内的通信，不能与站点外地址通信，也不能直接连接到全球Internet。类似于IPv4的内部私有地址。前缀地址为FEC0 : : /10。

1.4 IPv6特殊地址

0:0:0:0:0:0:0:0或(未指定地址）—用于表示不存在的地址。等同于IPV4的0.0.0.0。未指定地址通常在目标地址还未确定时充当源地址使用。此地址不能分配给接口或者是做为目标地址使用。
0:0:0:0:0:0:0:1或::1（环回接口地址）—分配给环回接口，使得节点能够向自己发送数据包，该地址等同IPv4的环回地址127.0.0.1。发往环回地址的数据包永远不应该通过链路发送或者通过IPv6路由器进行转发。

2.lPv6过渡技术

2.1 隧道技术

在IPv6网络与IPv4网络间的隧道入口边界处，将该IPv6报文封装在IPv4包中，在IPv4网络上传送该封装包，对端边界设备对报文解封装去掉IPv4头，然后将解封装后的IPv6报文发送到IPv6网络中。根据隧道终点的IPv4地址的获取方式不同可以将隧道分为手动隧道和自动隧道。

手动隧道技术
lPv6 over IPv4，解决IPv6的“孤岛”问题。利用现有的IPv4网络，连接IPv6“孤岛”。入口边界设备不能自动获得隧道终点的IPv4地址，需要手工配置隧道终点的IPv4地址。
自动隧道技术
入口边界设备可以自动获得隧道终点的IPv4地址。隧道接口对IPv6报文的封装方式是内嵌IPv4地址后形成特殊的IPv6地址形式。设备从IPv6报文中解析出IPv4地址作为隧道的终点。根据IPv6报文封装方式的不同，自动隧道又可以分为6to4隧道和ISATAP隧道两种。
- 6to4 : 6to4地址的封装使用IPv4地址做为网络前缀。（大多数使用）
- ISATAP隧道 : ISATAP隧道地址的封装使用IPv4地址做为接口标识。任何一个希望通过特定IPv4网络使用ISATAP的主机都可以创建虚拟的IPv6网络接口，且主机需要设置ISATAP隧道终点。

2.2 双协议栈

主机或路由器等设备同时运IPv4和IPv6两个协议。对于主机而言，双协议栈是指其可以根据需要来对上层协议所产生的数据进行IPv4封装或者IPv6封装;对于路由器而言，分别支持独立的IPv6和IPv4路由协议，维护两张不同的路由表。

2.3 NAT-PT(网络地址转换协议转换)（不属于隧道技术）

NAT-P包括两个组成部分:网络地址转换协议和协议转换。可以将IPv6网视为一个独立而封闭的局域网，它需要使用一个地址翻译器进行地址翻译，用于IPv6地址与IPv4地址主机的互相通信。

3.lPv6报文结构

3.1 IPv6基本报头

①版本 : 版本号为6

②流量类别 : 区分特定服务流量，与IPv4的ToS服务类型字段相同。

③流标签:IPv6协议独有的字段。用来标记特定流的报文，以便在网络层区分不同的报文。转发路径上的路由器可以根据流标签来区分流并进行处理。包含流标签、源节点地址、目的节点地址信息。

④有效载荷长度:类似于IPv4中的总长度字段。

⑤下一报头 : 类似于IPv4中的协议字段，用于识别上层协议类型,也用于识别扩展包头类型，IPv4包头中原有的分片、校验等功能，均采用扩展包头的方式体现。

⑥跳数限制 : 类似于IPv4中的生存周期字段。

3.2 IPv6扩展报头

IPv4中部分功能字段和可选项提供的特殊功能，都通过在IPv6头部之后增加的扩展头部实现。扩展头部仅在需要时添加，且要求扩展头部仅由终端主机处理。
注 : 由于IPv6的很多可选功能被包含在扩展报头中，所以基本报头中的字段固定，长度为40字节，不需要报头长度字段来表示。

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