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1、第五部分 IPV6与系统集成,2,IPV6与系统集成,IPV6的地址表示及分类 IPV6的地址配置IPV6的基本首部和扩展首部IPV6的域名解析IPV4向IPV6的过渡基于IPV6的WINDOWS网络,3,解决 IP 地址耗尽的措施,从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在 IPv4 已很不适用。最主要的问题就是 32 位的 IP 地址不够用。要解决 IP 地址耗尽的问题的措施：采用无类别编址 CIDR，使 IP 地址的分配更加合理。采用网络地址转换 NAT 方法以节省全球 IP 地址。采用具有更大地址空间的新版本的 IP 协议 IPv6。,4,IPV6的表示,IPv6 将地址
2、从 IPv4的32位增大到了128位每个 16 位的值用4位十六进制值表示，一共8组，各组之间用冒号分隔。例如：68E6:8C64:FFFF:FFFF:1101:1180:960A:FFFF零压缩(zero compression)：每一组4位值中前导的零可以省去；如果一组4位都是0，则可以用一个0表示；一连串连续的零可以为一对冒号所取代。例如：FF05:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00B3 可以写成：FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成：FF05:B3,5,IPV6的表示,2001:0db8:0000:0000:0000:0000:142c:57a
3、b可以表示为：2001:db8:142c:57ab零压缩的限制：任一地址中只能使用一次零压缩,即不允许出现两次双冒号。例如：12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:178A可以表示为：12AB:CD30:0:0:0:178A可以表示为：12AB:0:0:CD30:178A错误的表示：12AB:CD30:178A,6,IPV6的地址分类及前缀表示,IPv6数据报的目的地址是以下三种类型地址之一：单播:单播就是传统的点对点通信。多播:多播是一点对多点的通信。任播:这是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一
4、个。IPv6将实现IPv6的主机和路由器均称为结点。IPv6地址是分配给结点上面的接口。一个接口可以有多个单播地址。一个结点接口的单播地址可用来唯一的标志该结点。,7,IPV6的地址分类及前缀表示,IPv6 将 128 位地址空间分为两大部分。第一部分是可变长度的类型前缀，它定义了地址的目的。第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。,8,IPV6的地址分类及前缀表示,CIDR的斜线表示法仍然可用。60位的前缀可记为：12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或12AB:CD30:0:0:0:0/60 或12AB:0:0:CD30:/60,9,IP
5、V6的地址分类及前缀表示,前缀为0000 0000的地址为保留地址，下面三种除外不确定地址:是16字节的全零地址，0:0:0:0:0:0:0:0，地址前缀是“:/128”。这个地址为还没有配置到一个标准的IP地址的主机当作源地址使用。回环地址:节点向自身发送IPV6包，0:0:0:0:0:0:0:1，地址前缀是“:1/128”。相当于IPV4的基于IPv4的地址:前缀为0000 0000保留一小部分地址作为与IPv4兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时期IPv4和IPv6将会同时存在，而有的结点不支持IPv6。基于IPV4的地址分为IPV4映射地址和IPV4一致地址。,10,IPV6的地址
6、分类及前缀表示,IPV4映射地址：不建议使用,地址格式:FFFF:A.B.C.D 如,IPV4一致地址：,地址格式:A.B.C.D 如,11,IPV6的地址分类及前缀表示,前缀为001的地址为可聚合全球单播地址，相当于IPV4中的公有地址，由IANA按地域进行分配，地址前缀2001:/16是最常用的IPv6地址。前缀为1111 1110 10的地址为本地链路单播地址，它相当于IPV4中的Microsoft的自动专用配置的的IP地址，可以在本地LAN通信，不能和因特网的其他主机通信。地址前缀是FE80:/10 前缀为1111 1110 11的地址为本地站点单播地址，它相当于IPV4中的私有地址，
7、不能在全球路由。地址前缀是FEC0:/10前缀为1111 1111 的地址多播地址，地址前缀是FF00:/8,12,IPV6与IPV4地址比较,13,IPV6的地址配置,IPV6把1/8的地址分配给了可汇聚全球单播地址，最前面三位是001，单播地址的划分如下所示：,IPv6 扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级：(1)全球路由选择前缀，占48位，分配给公司和组织(2)子网标识符，占16位，用于创建子网。(3)接口标识符，占64位，指明主机的网络接口。,14,IPV6的地址配置,IPv6支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。IPv6自动配置方式是获得地址的关键，可以自动将IP地址分配给用户
8、，即计算机连接到IPv6网络便可自动设设置地址。有状态地址自动配置方式是IPv6继承了IPv4的DHCP自动配置服务，称其为全状态自动配置。在无状态地址自动设置方式下，网络接口接收路由器宣告的可汇聚全球单播地址48位前缀，再结合接口的64位标识符得到一个可聚集全球单播地址。IEEE制定了一个标准的64位全球唯一的硬件地址格式，称为EUI-64，类似于现在的现在的标准48位全球唯一硬件地址，前三个字节为公司标识符，后五个字节为扩展标识符。,15,IPV6的地址配置,目前使用的48位全球唯一物理地址，扩展得到64位的接口表示符使用EUI64转换算法。,16,IPV6的地址配置,无状态地址自动设置过
9、程如下：主机将网卡的MAC地址(IEEE已将物理地址由48位改为64位。如果主机采用的物理地址依然是48位，那么将使用EUI64转换算法将48位MAC地址转换为64位MAC地址）附加本地链路地址FE80:/10之后，产生一个本地链路单播地址。接着主机发出一个被称为邻居发现的请求，以验证该地址的唯一性。如果请求没有得到响应，则表明主机自我设置的本地链路单播地址是唯一的。否则，主机将使用一个随机产生的接口ID组成一个新的本地链路单播地址。以该地址为源地址，主机向本地链接中所有路由器多点广播一个路由器请求的配置信息请求。路由器以一个包含一个可聚合全球单播地址前缀2001:/16和其它相关配置信息的路
10、由公告响应该请求。主机用它从路由器得到的全局地址前缀加上自己的接口ID，自动配置全局地址，然后就可以与Internet中的其它主机通信了。,17,IPV6的基本首部,IPv6 将首部长度变为固定的40字节，称为基本首部(base header)。将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有8个。取消了首部的检验和字段，加快了路由器处理数据报的速度。在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷(payload)或净负荷。,18,IPv6 数据报的一般形式,基本首部,扩展首部 1,扩展首部 N,数 据 部 分,选项,IPv6 数据报,有效载荷,0,4,1
11、6,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,有效载荷（扩展首部/数据）,IPv6 的基本首部（40 B）,IPv6 的有效载荷（至 64 KB）,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位t）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,扩展首部/数据,IPv6 的基本首部（40 B）,IPv6 的有效载荷（至 64 KB）,有效载荷（扩展首部/数据）,0,
12、4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,版本(version)4 位。它指明了协议的版本，对 IPv6 该字段总是 6。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,通信量类(traffic class)8 位。这是为了区分不同的 IPv6 数据报
13、的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类性能的实验。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,流标号(flow label)20 位。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报，“流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（1
14、28 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,有效载荷长度(payload length)16 位。它指明 IPv6 数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是 64 KB。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下一个首部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,下一个首部(next header)8 位。它相当于 IPv4 的协议字段或可选字段。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源
15、地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,跳数限制(hop limit)8 位。源站在数据报发出时即设定跳数限制。路由器在转发数据报时将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据报丢弃。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,源地址 128 位。是数据报的发送站的 IP 地址
16、。,0,4,16,31,版 本,位,目 的 地 址,源 地 址,下 一 个 首 部,流 标 号,12,通 信 量 类,（128 位）,（128 位）,有 效 载 荷 长 度,跳 数 限 制,24,IPv6的基本首部40 B,目的地址 128 位。是数据报的接收站的 IP 地址。,29,IPv6 把原来 IPv4 首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部）。这样就大大提高了路由器的处理效率。,IPV6的扩展首部,30,在 RFC 2460 中定义了六种扩展首部：逐跳选项
17、路由选择 分片 鉴别 封装安全有效载荷 目的站选项,IPV6的扩展首部,31,IPV6的扩展首部,有效载荷,基本首部下一个首部=TCP/UDP,TCP/UDP 首部和数据(TCP/UDP 报文段）,无扩展首部,32,IPV6的域名解析,为了实现IPV4和IPV6之间的DNS查询和响应，可以采用DNS应用层网关DNS-ALG结合地址转化和协议转换NAT-PT的方法。NAT-PT转换器位于IPV4和IPV6两个网关的交界处，在NAT-PT上运行DNS-ALG程序，NAT-PT完成地址转换，DNS-ALG完成DNS记录的修改和DNS的请求和应答。,33,IPV6的域名解析,IPV4网络的节点PC1发
18、送给IPV6网络的DNS2一个查询请求，请求域名为的IP地址，即对IPV6网络节点PC2的查询请求。DSC-ALG接收到DNS请求后，将“A”记录改写成“AAAA”或者“A6”并发送给IPV6网络的DNS2服务器。,34,DNS2服务器将PC2的地址2001:DB8:2DE:E13作为应答发送给DNS-ALG，DNS-ALG将应答中的“AAAA”或者“A6”记录修改为“A”记录，在NAT-PT地址池中找出一个未用地址，例如，将该IPV6地址和选定的IPV4地址之间建立建立映像关系，并通知NAT-PT记录。将IPV4地址作为解析结果送给IPV4网络节点PC1。PC1以作为目的地址与PC2进行NA
19、T-PT通信。,IPV6的域名解析,35,IPV4向IPV6的过渡,36,双协议栈是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机或路由器装有两个协议栈，IPv4和IPv6。双协议栈主机或路由器既能够和IPv6的系统通信，又能够和IPv4的系统通信。双协议栈主机在和IPv6主机通信时采用IPv6地址，在和IPv4主机通信时采用IPv4地址。,IPV4向IPV6的过渡,37,IPV4向IPV6的过渡,向IPv6过渡的另一种方法是使用隧道技术。这种方法的要点就是在IPv6数据报要进入IPv4网络时由实现了双协议栈的路由器将IPv6数据报封装成为IPv4数据报，使得整个IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据部分。IPv6数据报就在IPv4网络的隧道中传输。当IPv4数据报离开IPv4网络中的隧道时，再由实现了双协议栈的路由器将其数据部分，即原来的IPv6数据报交给IPv6协议栈。,38,IPV4向IPV6的过渡,IPv4 网络,IPv6,IPv6,A,B,C,D,E,F,IPv4 数据报,IPv4 数据报,IPv4网络,源地址：B目的地址：E,IPv6数据报,双协议栈IPv6/IPv4,双协议栈IPv6/IPv4,流标号：X源地址：A目的地址：F 数据部分,IPv6 数据报,流标号：X源地址：A目的地址：F 数据部分,IPv6 数据报,源地址：B目的地址：E,IPv6数据报,
