下一代因特網(wǎng)技術(shù)

Time:25th,April,2015下一代因特網(wǎng)技術(shù)下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv6多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS1下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6

1.1解決IP地址耗盡的根本措施CIDR，NAT支撐著現(xiàn)有的Internet；隨著物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)，IPV4的地址緊張問題會(huì)日益突出。到2011年2月，IPv4的地址已經(jīng)耗盡，ISP已經(jīng)不能再申請(qǐng)到新的IP地址塊了。解決IP地址耗盡的根本措施就是采用具有更大地址空間的新版本的IP，即IPv6。IETF(國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組

)早在1992年6月就提出要制定下一代的IP,即IPng(IPNextGeneration)。IPng現(xiàn)正式稱為IPv6。1998年12月發(fā)表的RFC2460~2463已成為因特網(wǎng)草案標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。1.2IPv6的基本首部更大的地址空間。IPv6將地址從IPv4的32位增大到了128位。（如果說IPv4實(shí)現(xiàn)的只是人機(jī)對(duì)話，而IPv6則擴(kuò)展到任意事物之間的對(duì)

話，它不僅可以為人類服務(wù)，還將服務(wù)于眾多硬件設(shè)備，如家用電器、傳感器、遠(yuǎn)程照相機(jī)、汽車等，它將是無(wú)時(shí)不在，無(wú)處不在的深入社會(huì)每個(gè)角落的真正的寬帶網(wǎng)

）靈活的首部格式。擴(kuò)展的地址層次結(jié)構(gòu)。改進(jìn)的選項(xiàng)。支持即插即用（即自動(dòng)配置）允許協(xié)議繼續(xù)擴(kuò)充。支持資源的預(yù)分配。提高安全性(身份認(rèn)證和隱私權(quán)是IPV6的關(guān)鍵特性)。IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的首部IPv6將首部長(zhǎng)度變?yōu)楣潭ǖ?0字節(jié)，稱為基本首部。將不必要的功能取消了，首部的字段數(shù)減少到只有8個(gè)。在基本首部的后面允許有零個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部基本首部

擴(kuò)展首部1

擴(kuò)展首部N…數(shù)據(jù)部分選項(xiàng)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)有效載荷IPv6數(shù)據(jù)報(bào)041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24有效載荷（擴(kuò)展首部/數(shù)據(jù)）IPv6的基本首部（40B）IPv6的有效載荷（至64KB）041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B版本(version)——4位。它指明了協(xié)議的版本，對(duì)IPv6該字段總是6。041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B通信量類(trafficclass)——8位。這是為了區(qū)分不同的IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的類別或優(yōu)先級(jí)。041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B流標(biāo)號(hào)(flowlabel)——20位?！傲鳌笔腔ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點(diǎn)到特定終點(diǎn)的一系列數(shù)據(jù)報(bào)。所有屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)報(bào)都具有同樣的流標(biāo)號(hào)。041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B有效載荷長(zhǎng)度(payloadlength)——16位。它指明IPv6數(shù)據(jù)報(bào)除基本首部以外的字節(jié)數(shù)，其最大值是64KB。041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B下一個(gè)首部(nextheader)——8位。它相當(dāng)于IPv4的協(xié)議字段或可選字段。041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B跳數(shù)限制(hoplimit)——8位。041631版本位目的

地址源地址下一個(gè)首部流標(biāo)號(hào)12通信量類（128位）（128位）有效載荷長(zhǎng)度跳數(shù)限制24IPv6的基本首部40B源地址——128位。是數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送站的IP地址。目的地址——128位。是數(shù)據(jù)報(bào)的接收站的IP地址。1.3IPv6的擴(kuò)展首部

1.擴(kuò)展首部及下一個(gè)首部字段IPv6把原來(lái)IPv4首部中選項(xiàng)的功能都放在擴(kuò)展首部中，并將擴(kuò)展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機(jī)來(lái)處理。沿途經(jīng)過的路由器都不處理這些擴(kuò)展首部。六種擴(kuò)展首部在RFC2460中定義了六種擴(kuò)展首部：逐跳選項(xiàng)路由選擇分片鑒別封裝安全有效載荷目的站選項(xiàng)課件制作人：謝希仁有效載荷有效載荷IPv6的擴(kuò)展首部基本首部下一個(gè)首部=TCP/UDP基本首部下一個(gè)首部=路由選擇路由選擇首部下一個(gè)首部=分片分片首部下一個(gè)首部=TCP/UDPTCP/UDP首部和數(shù)據(jù)

(TCP/UDP報(bào)文段）TCP/UDP首部和數(shù)據(jù)

(TCP/UDP報(bào)文段）無(wú)擴(kuò)展首部有擴(kuò)展首部1.4IPv6的地址空間

1.地址的類型與地址空間IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：(1)單播(unicast)單播就是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。(2)多播(multicast)多播是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。(3)任播(anycast)這是IPv6增加的一種類型。任播的目的站是一組計(jì)算機(jī)，但數(shù)據(jù)報(bào)在交付時(shí)只交付其中的一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)（尋找最近服務(wù)）。地址表達(dá)IPv6地址長(zhǎng)度4倍于IPv4地址，表達(dá)起來(lái)的復(fù)雜程度也是IPv4地址的4倍。IPv6地址的基本表達(dá)方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一個(gè)4位十六進(jìn)制整數(shù)。例如:CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:20202.地址空間的分配IPv6將128位地址空間分為兩大部分。第一部分是可變長(zhǎng)度的類型前綴，它定義了地址的目的。第二部分是地址的其余部分，其長(zhǎng)度也是可變的。

類型前綴地址的其他部分長(zhǎng)度可變長(zhǎng)度可變128位3.特殊地址未指明地址：這是16字節(jié)的全0地址，可縮寫為兩個(gè)冒號(hào)“::”。這個(gè)地址只能為還沒有配置到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IP地址的主機(jī)當(dāng)作源地址使用。環(huán)回地址：即0:0:0:0:0:0:0:1（記為::1）?；贗Pv4的地址：前綴為00000000保留一小部分地址作為與IPv4兼容的。本地鏈路單播地址：前綴為1111111010,有些組織的網(wǎng)絡(luò)使用TCP/IP協(xié)議，但沒有鏈接到因特網(wǎng)上，鏈接到這樣網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)就可以使用這種本地地址進(jìn)行通信（鏈路本地地址，是從MAC映射而的，鏈路本地地址就是二層地址，因此它不會(huì)在三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器之間通信）。4.全球單播地址的等級(jí)結(jié)構(gòu)IPv6擴(kuò)展了地址的分級(jí)概念，使用以下三個(gè)等級(jí)：(1)全球路由選擇前綴，占48位。

(2)子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，占16位。

(3)接口標(biāo)識(shí)符，占64位。第一級(jí)第三級(jí)接口標(biāo)識(shí)符（64位）子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符（16位）第二級(jí)全球路由選擇前綴（48位，45可用）位04864127第一級(jí)，即為網(wǎng)絡(luò)前綴，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)號(hào)第二級(jí)，如果沒有劃分子網(wǎng)，則子網(wǎng)號(hào)全為0第三級(jí)，直接將網(wǎng)卡的48位硬件地址作為IP地址的最后64位，無(wú)需ARP協(xié)議0xFFFE低24位cccccc1gcccccccccccccccc1111111111111110cccccc0gcccccccccccccccc位

082447位

08244063IEEE802地址低24位I/G位G/L位G/L=1把以太網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為IPv6地址1.5從IPv4向IPv6過渡向IPv6過渡只能采用逐步演進(jìn)的辦法，同時(shí)，還必須使新安裝的IPv6系統(tǒng)能夠向后兼容。IPv6系統(tǒng)必須能夠接收和轉(zhuǎn)發(fā)IPv4分組，并且能夠?yàn)镮Pv4分組選擇路由。雙協(xié)議棧(dualstack)是指在完全過渡到IPv6之前，使一部分主機(jī)（或路由器）裝有兩個(gè)協(xié)議棧，一個(gè)IPv4和一個(gè)IPv6。用雙協(xié)議棧進(jìn)行

從IPv4到IPv6的過渡雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4網(wǎng)絡(luò)ABCDEF流標(biāo)號(hào)：X源地址：A目的地址：F……

數(shù)據(jù)部分流標(biāo)號(hào)：無(wú)源地址：A目的地址：F……

數(shù)據(jù)部分雙協(xié)議棧IPv6/IPv4…IPv6數(shù)據(jù)報(bào)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)源地址：A目的地址：F……數(shù)據(jù)部分源地址：A目的地址：F……數(shù)據(jù)部分IPv4數(shù)據(jù)報(bào)2多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS

(MultiProtocolLabelSwitching)在20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了一種思路：用面向連接的方式取代IP的無(wú)連接分組交換方式，這樣就可以利用更快捷的查找算法，而不必使用最長(zhǎng)前綴匹配的方法來(lái)查找路由表。這種基本概念就叫做交換(switching)。MPLS是一種IP增強(qiáng)技術(shù)，通過在專網(wǎng)中采用固定長(zhǎng)度標(biāo)簽(label)達(dá)到改善IP路由器的轉(zhuǎn)發(fā)速率的目的.2.1MPLS的產(chǎn)生背景標(biāo)號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)接口

0110213101S1S2S3S1的轉(zhuǎn)發(fā)表為了實(shí)現(xiàn)交換，可以利用面向連接的概念，使每個(gè)分組攜帶一個(gè)叫做標(biāo)記(label)的整數(shù)。當(dāng)分組到達(dá)交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)讀取分組的標(biāo)記，并用標(biāo)記值來(lái)檢索分組轉(zhuǎn)發(fā)表。10MPLS的特點(diǎn)支持面向連接的服務(wù)質(zhì)量支持流量控制，平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載有效的支持虛擬專用網(wǎng)VPN2.2MPLS的工作原理

1.基本工作過程MPLS對(duì)打上固定長(zhǎng)度“標(biāo)記”的分組用硬件進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，使分組轉(zhuǎn)發(fā)過程中省去了每到達(dá)一個(gè)結(jié)點(diǎn)都要查找路由表的過程，因而分組轉(zhuǎn)發(fā)的速率大大加快。采用硬件技術(shù)對(duì)打上標(biāo)記的分組進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)稱為標(biāo)記交換?！敖粨Q”也表示在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)不再上升到第三層用軟件分析IP首部和查找轉(zhuǎn)發(fā)表，而是根據(jù)第二層的標(biāo)記用硬件進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。MPLS協(xié)議的基本原理MPLS域普通IP分組LDPLDPLDPMPLS入口結(jié)點(diǎn)打上標(biāo)記去除標(biāo)記MPLS出口結(jié)點(diǎn)標(biāo)記交換標(biāo)記交換ABCD普通路由器標(biāo)記交換路由器LSR打上標(biāo)記的分組標(biāo)記交換MPLS的基本工作過程(1)MPLS域中的各LSR使用專門的標(biāo)記分配協(xié)議LDP交換報(bào)文，并找出標(biāo)記交換路徑LSP。各LSR根據(jù)這些路徑構(gòu)造出分組轉(zhuǎn)發(fā)表。(2)分組進(jìn)入到MPLS域時(shí)，MPLS入口結(jié)點(diǎn)把分組打上標(biāo)記，并按照轉(zhuǎn)發(fā)表將分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)LSR。(3)以后的所有LSR都按照標(biāo)記進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。每經(jīng)過一個(gè)LSR，要換一個(gè)新的標(biāo)記。(4)當(dāng)分組離開MPLS域時(shí)，MPLS出口結(jié)點(diǎn)把分組的標(biāo)記去除。再以后就按照一般分組的轉(zhuǎn)發(fā)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)?；贛PLS轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)MPLS中的幾個(gè)重要概念

1.等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類FEC2.虛電路合并“轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類”就是路由器按照同樣方式對(duì)待的分組的集合。FEC例子：所有源地址和目的地址相同的IP包具有某種服務(wù)質(zhì)量需求的IP數(shù)據(jù)包目的IP地址與某個(gè)特定IP地址前綴匹配的包FEC可以有不同的粒度。細(xì)粒度的例子是為特定源主機(jī)和目的主機(jī)之間的特定應(yīng)用指派的FEC。與特定出口LSR相關(guān)聯(lián)的FEC則是細(xì)粒度的例子。許多應(yīng)用流聚合到出口LSR離