ZXR10 產品操作維護標準培訓資料：ZXR10-A-CH-IPv6基礎介紹

InternetProtocolv6基礎承載網產品支持團隊目錄第一章IP網絡發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協議報文頭介紹第四章ICMPv6協議InternetProtocol

v4IPv4地址采用32比特標識，理論上可提供地址數量是2的32次方4294967296約43億個地址IPv4采用點分十進制表示如192.168.0.1IPv4地址由IP+掩碼組成如192.168.0.1/24隨著因特網發(fā)展，IPv4地址空間不足問題日益嚴重。3INTERNET現狀工作在IPv4基礎上快速增長的互聯網連接要求和不斷增加新業(yè)務IP更加擁塞（聲音、視頻、其他數據）亞洲情況更為突出安全性IPv4的不足之處IP地址匱乏不是真正的端到端模型安全性不是內嵌的復雜的網絡管理IPv4取得了極大的成功IPv4地址資源的緊張限制了Internet的進一步發(fā)展NAT、CIDR、VLSM等技術的使用僅僅暫時緩解IPv4地址緊張，但不是根本解決辦法。4InternetProtocolv6與IPv4相比，IPv6具有以下特點：5更好的移動性……近乎無限的地址空間更簡潔的報文頭部內置的安全性更好的QoS支持IPv4和IPv66IPv4IPv6目錄第一章IP網絡發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協議報文頭介紹第四章ICMPv6協議IPv6地址長度IPv6的地址比特數是IPv4的4倍（從32bit位擴充到128bit位）8128位地址可包含約43億×43億×43億×43億個地址節(jié)點，足已滿足任何可預計的地址空間分配近乎無限的IP地址空間是部署IPv6網絡最大的優(yōu)勢IPv6地址表示用十六進制表示，4位一組，中間用“：”隔開如1234:5678:90AB:CDEF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF9若以零開頭可以省略,如FE80:0001:0002:……可表示為FE80:1:2:……全零的組可以用”::”或”0”表示,如FE80:0000:1:……可表示為FE80:0:1:……或者FE80::1:……若有多組全零，該如何表示呢？FE80:0000:1234:0000:0000:5678:ABCD:EFFFFE80::1234:0:0:5678:ABCD:EFFFFE80:0:1234::5678:ABCD:EFFFIPv6地址表示內嵌IPv4地址的IPv6地址

v4向v6過渡時所使用的IPv6地址特有的表示法 IPv6地址中第一部分使用十六進制，第二部分是十進制格式

實例： ::13.1.68.3 ::ffff:129.144.52.38 fe80::5efe:172.24.240.3010IPv6地址中”::”只能出現一次IPv6地址表示無子網掩碼，只支持前綴長度表示法類似CIDR符號用于規(guī)定前綴長度

實例： 2001:410:0:1::/48 201:468:1102:1::1/64 2001:410:0:1::45dd/128表示只有一個IPv6地址的子網無廣播地址或者網絡號保留地址11IPv6地址表示1200100000000000010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111001000000000000100000100000100000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000001000101111111112001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff2001:410:0:1:0:0:0:45ff2001:410:0:1::45ff2001:410::1:0:0:0:45ffIPv6地址分類13IPv6地址分類單播地址（UncastAddress）

用來唯一標識一個接口，類似于IPv4的單播地址。發(fā)送到單播地址的數據報文將被傳送給此地址所標識的接口。組播地址（MulticastAddress）

用來標識一組接口（通常這組接口屬于不同的節(jié)點），

類似IPv4的組播地址。發(fā)送到組播地址的數據報文被傳送給此

地址所標識的所有接口。任播地址（AnycastAddress）

用來標識一組接口（通常這組接口屬于不同的節(jié)點）。發(fā)送到任播地址的數據報文被傳送給此地址所標識的一組接口中距離源節(jié)點最近（根據使用的路由協議進行度量）的一個接口。14注意：IPv6中沒有廣播地址，廣播地址的功能通過組播地址來實現。IPv6地址-單播地址全球單播地址

等同于IPv4公網地址，提供給網絡服務提供商。這種類型的地址允許路由前綴的聚合，從而限制了全球路由表項的數量。

15如:2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58鏈路本地地址

用于鄰居發(fā)現協議和無狀態(tài)自動配置中鏈路本地上節(jié)點之間的通信。使用鏈路本地地址作為源或目的地址的數據報文不會被轉發(fā)到其他鏈路上。

站點本地地址

與IPv4中的私有地址類似。使用站點本地地址作為源或目的地址的數據報文不會被轉發(fā)到本站點（相當于一個私有網絡）外的其它站點。

如FE80::E0:F726:4E58如FEC0::E0:F726:4E58IPv6地址-全球可聚合單播地址16TLAIDResNLAID001SLAID接口ID13bit8bit24bit16bit64bit字段長度(bit)描述TLAID13頂級聚集標識符，標識了路由層次結構的最高層，有IANA管理，分配給地區(qū)的internet注冊機構，比如亞太互聯網絡信息中心(APNIC),地區(qū)internet注冊機構又把每個TLAID分配給那些大的、永久的ISPNLAID24下一級聚集標識符，以允許ISP在自己的網絡中建立多級的尋址結構。001+TLA+RES+NLA形成一個48bit的前綴，分配給連接在internet的一個機構，如學校SLAID16站點級聚集標識符，被一個機構用于標識自己站點中的子網接口ID64表示特定子網上的一個接口，由48bitMAC地址映射到EUI-64地址格式IPv6地址-全球可聚合單播地址等同于IPv4公網地址

17IP地址范圍

第一個地址：2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

最后一個地址:3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

IPv6因特網2001::/166to4過渡機制2002::/16未指定從2003::/16到3FFD::/166BONE3FFE::/16

IPv6地址-鏈路本地地址當網絡中的一個節(jié)點的接口啟用IPv6時且端口UP后，該接口會自動生成一個本地鏈路地址link-local

18Link-local地址只能在連接到同一本地鏈路的節(jié)點之間使用，不能在子網間路由。IPv6NDP機制用到了本地鏈路地址

IEEEEUI-6419IPv6單播地址中的接口標識符用來標識鏈路上的一個唯一的接口，目前IPv6單播地址基本上都要求接口標識符為64位；IEEEEUI-64格式的接口標識符是從接口的MAC地址變化而來；IPv6地址中的接口標識符是64位，而MAC地址是48位，因此需要在MAC地址的中間位置（從高位開始的第 24位后）插入十六進制數FFFE；將Universal/Local(U/L)位（從高位開始的第7位）設置為“1”最后得到的這組數就作為EUI-64格式的接口標識

IEEEEUI-6420MAC地址---轉換為--->EUI-64接口IDMAC地址00d0:d0e7:7739二進制表示000000001100000011000000111001110111011100111001插入FFFE00000000110000001100000011111111111111101110011101110111100111001U/L位(第7個bit)置1

00000010110000001100000011111111111111101110011101110111100111001EUI－64接口ID

02d0:d0ff:fee7:7739IPv6地址-站點本地地址本地站點地址僅在一個站點內使用，類似與IPv4私有地址空間

如，10.0.0.0/8;172.16.0.0/16;192.168.0.0/16等21不能在全球IPv6因特網上路由

FEC0:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000/10

壓縮格式：FEC0::/10IPv6地址-組播地址22IPv6組播地址用來標識一組接口，IPv6壓縮前綴為FF00::/8IPv6中多處用到組播地址（鄰居請求，前綴公告，DAD等）IPv6地址-組播地址23常見的特殊組播地址IPv4組播地址IPv6組播地址組播組節(jié)點-本地范圍224.0.0.1FF01：:1所有-節(jié)點地址224.0.0.2FF01：:2所有-路由器地址鏈路-本地范圍224.0.0.1FF02：:1所有-節(jié)點地址224.0.0.2FF02：:2所有-路由器地址224.0.0.5FF02：:5OSPF224.0.0.6FF02：:6OSPF-DR224.0.0.9FF02：:9RIP路由器224.0.0.13FF02：:13PIM路由器被請求節(jié)點（Solicited-Node）組播地址24每一個單播或任播IPv6地址都有一個對應的被請求節(jié)點組播地址。其格式為：FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX；

其中，FF02:0:0:0:0:1:FF為104位固定格式；XX:XXXX為單播或任播IPv6地址的后24位。

此地址使用場景重復地址檢測

節(jié)點利用DAD驗證在其本地鏈路上該IPv6地址是否已被使用，被請求節(jié)點多播地址用來探測本地鏈路，以搜索已經配置在另一個節(jié)點上的特定單播地址。該地址主要用于獲取同一鏈路上鄰居節(jié)點的鏈路層地址

被請求節(jié)點（Solicited-Node）組播地址25被請求節(jié)點組播地址生成方式由單播地址生成的被請求節(jié)點多播地址的例子：2001:410:0:1:0:0:0:45FF---------------------FF02::1:FF00:45FF2001:420:0:1:250:3434:0200:1234---------FF02::1:FF00:1234FEC0:0:0:1:1:1:1:999-------------------------FF02::1:FF01:0999任播地址26任播地址從單播地址空間中進行分配，使用單播地址的任何格式。用來標識一組網絡接口（通常屬于不同的節(jié)點）。目標地址是任播地址的數據包將發(fā)送給其中路由意義上最近的一個網絡接口。目前，任播地址僅被用做目標地址，且僅分配給路由器。目錄第一章IP網絡發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協議報文頭介紹第四章ICMPv6協議28VersionIHLTypeofServiceTotalLengthIdentificationFlagsFragmentOffsetTimetoLiveProtocolHeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptionsPaddingVersionTrafficClassFlowLabelPayloadLengthNextHeaderHopLimitSourceAddressDestinationAddressIPv4報頭IPv6報頭IPv4與IPv6報文頭對比(一)IPv4與IPv6報文頭對比(二)29相似功能字段IPv4IPv6報頭字段報頭中功能報頭字段報頭中功能Version版本（4bits）指示版本，值為4Version版本(4bits)指示版本，值為6TypeofService服務類型(8bits)區(qū)分ipv4包的類型和優(yōu)先級TrafficClass流量類型(8bits)區(qū)分ipv6包的類型和優(yōu)先級TotalLength總負載長度(16bits)除了ipv4包頭外的負載長度PayloadLength負載長度(16bits)除了ipv6包頭外的負載長度，包括擴展報文頭IPv4與IPv6報文頭對比(三)30相似功能字段IPv4IPv6報頭字段報頭中功能報頭字段報頭中功能TimetoLive生存時間(8bits)Ipv4報文被轉發(fā)的次數，值為0則丟棄HopLimit跳數限制(8bits)Ipv6報文被轉發(fā)的次數，值為0則丟棄Protocol協議值(8bits)指示ipv4包承載哪種上層協議NextHeader下一報頭(8bits)指示跟在ipv6報頭后的是哪種報頭SourceAddressDestinationAddress源和目的ipv4地址SourceAddressDestinationAddress源和目的ipv6地址IPv4與IPv6報文頭對比(四)31不同功能字段IPv4IPv6報頭字段報頭中功能報頭字段報頭中功能備注FlowLabel流標簽（20bits）流標簽可用來標記特定流的報文，以便在網絡層區(qū)分不同的報文IPv6報文頭新增IdentificationFlagsFragmentOffsetIPv4包分片及重組IPv6報文頭刪除HeaderChecksumIPv4包頭校驗和IPv6報文頭刪除IPv6擴展報文頭IPv4選項與IPv6擴展頭對比目錄第一章IP網絡發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協議報文頭介紹第四章ICMPv6協議ICMPv6介紹ICMPv6（InternetControlMessageProtocolfortheIPv6）ICMPv6報文位于IPv6報頭或擴展報頭的后面，NextHeader值為58ICMPv6協議是IPv6協議棧的基礎，可實現路由器和前綴發(fā)現、地址解析、下一跳地址確定、重定向、鄰居不可達檢測、重復地址檢測、MTU路徑發(fā)現（PMTU）等功能35ICMPv6報文格式36Type(8bits)Code(8bits)Checksum(16bits)MessagebodyICMPv6報文類型37ICMPv6報文有兩種類型：ICMP錯誤消息錯誤消息的Type（類型）字段中的最高位為0

取值范圍0~127ICMP信息消息信息消息的Type（類型）字段中的最高位為1

取值范圍128~255ICMPv6報文類型38ICMP常見錯誤消息類型Type值報文含義1DestinationUnreachable（目的地不可達）2PacketTooBig（數據包過大）3TimeExceeded（超時）4ParameterProblem（參數問題）39ICMPv6報文類型典型ICMP信息消息-ping888::1888::20:3EchorequestEchoreplyIPv6

NDP40NDP-NeighborDiscoveryProtocol，即鄰居發(fā)現協議IPv6NDP協議使用五種類型的ICMPv6信息消息實現路由器發(fā)現/前綴發(fā)現、地址自動配置、地址解析驗證鄰居是否可達、重復地址檢測和重定向等功能IPv6

NDP41TypeICMPv6信息消息作用135鄰居請求消息NSNeighborSolicitation進行重復地址檢測獲取鄰居的鏈路層地址驗證鄰居是否可達136鄰居通告消息NANeighborAdvertisement對NS消息進行響應節(jié)點在鏈路層變化時主動發(fā)送NA消息，向鄰居節(jié)點通告本節(jié)點的變化信息133路由器請求消息RSRouterSolicitation節(jié)點啟動后，通過RS消息向路由器發(fā)出請求，請求前綴和其他配置信息，用于節(jié)點的Ipv6地址自動配置134路由器通告消息RARouterAdvertisement對RS消息進行響應在沒有抑制RA消息發(fā)布的條件下，路由器會周期性地發(fā)布RA消息，其中包括前綴信息選項和一些標志位的信息137重定向消息Redirect當滿足一定的條件時，缺省網關通過向源主機發(fā)送重定向消息，使主機重新選擇正確的下一跳地址進行后續(xù)報文的發(fā)送IPv6

DAD42DAD-DuplicateAddressDetect重復地址檢測1、節(jié)點獲取一個IPv6地址

自動生成Link-Local地址

手動配置靜態(tài)IPv6全球單播地址

無狀態(tài)自動獲取/有狀態(tài)DHCP分配2、發(fā)送鄰居請求消息NeighborSolicitation簡稱RS

報文，檢測地址是否被本鏈路其他節(jié)點使用(與IPv4 的免費ARP功能相似)IPv6

DAD43DAD檢測NS報文特征[以link-localFE80::222:93ff:fe5e:3c60為例]Source-IP::Destination-IP被請求節(jié)點組播IP由本設備單播IPv6地址生成FF02::1:FF5E:3C60Source-MAC發(fā)送節(jié)點MACDestination-MAC組播MAC前16位為3333，后32位取D-IP的最后32位3333.FF5E.3C60IPv6

DAD44DAD檢測NA報文特征[以link-localFE80::222:93ff:fe5e:3c60為例]Source-IP發(fā)送節(jié)點IPFE80::222:93FF:FE5E:3C60Destination-IP鏈路范圍所有節(jié)點組播IPFF02::1Source-MAC發(fā)送節(jié)點MACDestination-MAC組播MAC前16位為固定3333，后32位取D-IP的最后32位3333.0000.0001若節(jié)點A連續(xù)發(fā)送3(默認值)次NS報文后，未收到其他節(jié)點的NA響應報文，A認為網絡中不存在IP地址沖突，A并主動發(fā)送NA報文IPv6

DAD45DAD檢測NA報文特征(沖突節(jié)點B回應給節(jié)點A的NA報文)Source-IP沖突節(jié)點IP

B節(jié)點IPDestination-IP所有節(jié)點組播IPFF02::1Source-MAC發(fā)送節(jié)點MACB節(jié)點MACDestination-MAC目的節(jié)點MACA節(jié)點的MAC若網絡中存在地址沖突，沖突節(jié)點B會在收到A的NS報文后，回應NA報文給A，此時NA報文特征如下IPv6-鏈路層地址解析46IPv6網絡中通過ICMPv6鄰居請求消息NS和鄰居通告消息NA實現同一鏈路上鄰居節(jié)點的鏈路層地址的相互學習，取代IPv4網絡中的ARP協議IPv6-鏈路層地址解析47鏈路層地址解析NS報文特征(A->B)類似ARP請求Source-IPA節(jié)點IPFE80::B065:1546:551E:4C83Destination-IPB節(jié)點IP的組播IP根據B節(jié)點的單播IP計算而來FF02::1:FFC4:AF40Source-MACA節(jié)點MACA節(jié)點MACDestination-MAC組播MAC前16位為固定3333，后32位取D-IP的最后32位3333.FFC4.AF40IPv6-鏈路層地址解析48鏈路層地址解析NA報文特征(A<-B)類似ARP應答Source-IPB節(jié)點IPFE80::2D0:D0FF:FEC4:AF40Destination-IPA節(jié)點IPFE80::B065:1546:551E:4C83Source-MACB節(jié)點MACB節(jié)點MACDestination-MACA節(jié)點MACA節(jié)點MACIPv6-鄰居可達性檢測49在獲取到鄰居節(jié)點的鏈路層地址后，通過鄰居請求消息NS和鄰居通告消息NA可以驗證鄰居節(jié)點是否可達。1、節(jié)點發(fā)送NS消息，其中目的地址是鄰居節(jié)點的IP