IPv6基本原理內(nèi)容

IPv6地址格式簡介IPv6地址大小為128位。首選的IPv6地址表示為：xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx，其中每個x是代表一個4位的十六進制數(shù)字。IPv6地址范圍從0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000至ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff。即使在轉換成十六進制格式，IPv6地址仍然漫長。IPv6提供了一些規(guī)則來縮短地址。這些規(guī)則是：規(guī)則1：丟棄前導零（ES）：比如2001:0000:3238:DFE1:0063:0000:0000:FEFB地址中，第五部分的數(shù)值0063前面的兩個零可以省略，即：2001:0000:3238:DFE1:63:0000:0000:FEFB規(guī)則2：如果兩個以上的塊包含連續(xù)的零，忽略所有這些，并用雙冒號::替換：上述地址中第六部分和第七部分為全零，因此可以簡寫，即：2001:0000:3238:DFE1:63::FEFB注意：為了確保地址表達的唯一性，一個IPv6地址中只允許出現(xiàn)一個“::”，其他位置如出現(xiàn)全零，可以簡寫為一個零，即：2001:0:3238:DFE1:63::FEFB格式分類全球單播地址這種地址類型是等同于IPv4公網(wǎng)地址。在IPv6全球單播地址是全球識別和獨特的尋址。本地鏈路地址自動配置的IPv6地址被稱為鏈路本地地址。這個地址總是以FE80開頭。鏈路本地地址的前16位總是被設置為1111111010000000（FE80），接下來的48位都設置為0。鏈路本地地址用于在鏈路（廣播業(yè)務）只有IPv6主機之間的通信。本地鏈路地址用于同一個鏈路中的不同主機之間，主機可以在不通過DHCP的情況下自動獲取到本地鏈路地址，與同一鏈路內(nèi)的其他主機進行通信。IP報文格式IPv6包擴展包頭中的分段包頭中指明了IPv6包的分段情況。其中不可分段部分包括：IPv6包頭、Hop-by-Hop選項包頭、目的地選項包頭(適用于中轉路由器)和路由包頭;可分段部分包括：認證包頭、ESP協(xié)議包頭、目的地選項包頭(適用于最終目的地)和上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。但是需要注意的是，在IPv6中，只有源節(jié)點才能對負載進行分段，并且IPv6超大包不能使用該項服務。IPv6包頭圖SEQ圖\*ARABIC1IPv6報文格式IPv6包頭長度固定為40字節(jié)，去掉了IPv4中一切可選項，只包括8個必要的字段，因此盡管IPv6地址長度為IPv4的四倍，但IPv6包頭長度僅為IPv4包頭長度的兩倍。Version(版本號)：4位，IPv4協(xié)議版本號，值=6。TrafficClass(通信類別)：8位，指示IPv6數(shù)據(jù)流通信類別或優(yōu)先級。功能類似于IPv4的服務類型(TOS)字段。FlowLabel(流標記)：20位，IPv6新增字段，標記需要IPv6路由器特殊處理的數(shù)據(jù)流。該字段用于某些對連接的服務質量有特殊要求的通信，諸如音頻或視頻等實時數(shù)據(jù)傳輸。在IPv6中，同一信源和信宿之間可以有多種不同的數(shù)據(jù)流，彼此之間以非"0"流標記區(qū)分。如果不要求路由器做特殊處理，則該字段值置為"0"。PayloadLength(負載長度)：16位負載長度。負載長度包括擴展頭和上層PDU，16位最多可表示65535字節(jié)負載長度。超過這一字節(jié)數(shù)的負載，該字段值置為"0"，使用擴展頭逐個跳段(Hop-by-Hop)選項中的巨量負載(JumboPayload)選項。NextHeader(下一包頭)：8位，識別緊跟IPv6頭后的包頭類型，如擴展頭(有的話)或某個傳輸層協(xié)議頭(諸如TCP，UDP或者ICMPv6)。HopLimit(跳段數(shù)限制)：8位，類似于IPv4的TTL(生命期)字段。與IPv4用時間來限定包的生命期不同，IPv6用包在路由器之間的轉發(fā)次數(shù)來限定包的生命期。包每經(jīng)過一次轉發(fā)，該字段減1，減到0時就把這個包丟棄。SourceAddress(源地址)：128位，發(fā)送方主機地址。DestinationAddress(目的地址)：128位，在大多數(shù)情況下，目的地址即信宿地址。但如圖SEQ圖\*ARABIC2ICMPv6協(xié)議結構Type——消息類型。包括：EchoRequest、EchoReply、GroupMembershipQuery、GroupMembershipReport、GroupMembershipReduction等；Code——每種消息類型具有多種不同的代碼；Checksum——計算校驗和；Identifier——幫助匹配Request/Reply的標識符，值可能是0；SequenceNumber——幫助匹配Request/Reply的序列號，值可能是0；AddressMask——32位掩碼地址。IPv6NeighborDiscovery協(xié)議簡介IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議（IPv6NDP）是IPv6的一種基礎協(xié)議，它利用NeighborAdvertiser（NA）、NeighborSolicitor（NS）、RouterAdvertiser（RA）、RouterSolicitor（RS）和重定向五種類型的ICMPv6消息，來確定鄰居節(jié)點之間關系和地址信息，實現(xiàn)地址解析、驗證鄰居是否可達、重復地址檢測、路由器發(fā)現(xiàn)（前綴發(fā)現(xiàn)）、地址自動配置和重定向等功能。NDP代替了IPv4中的ARP、ICMP路由器發(fā)現(xiàn)（RouterDiscovery）和ICMP重定向消息（RedirectMessage），并提供了一系列增強功能，保障了設備的安全性。相關協(xié)議NDP需要用到5種ICMPv6包：路由器請求（RouterSolicitor）。當節(jié)點不愿意等待下一次周期性路由器宣告，希望路由器立刻發(fā)送路由器宣告時發(fā)送的多播包。一個正在初始化的節(jié)點可以發(fā)送路由器請求，這樣它可以馬上得到鏈路上路由器的配置參數(shù)。（RS是類型為133的ICMP包。源地址是分配給發(fā)送主機的地址。如果還沒有分配地址，則使用未指定地址0:0:0:0:0:0:0:0即：：目的地址是所有路由器的多播地址——FF02::2）路由器宣告（RouterAdvertiser）。周期性發(fā)送或對請求作應答。路由器報告他們的存在，并提供節(jié)點配置自己所需要的信息。（RA是類型為134的ICMP包。源地址是發(fā)送路由器的本地鏈路地址，目的地址是發(fā)送路由器請求的節(jié)點地址或鏈路范圍所有節(jié)點多播地址——FF02::1RA中包含路由器生存時間。路由器生存時間告訴節(jié)點他們能將路由器作為默認路由器多久。其值為0表示該路由器不是候選的默認路由器，不能出現(xiàn)在節(jié)點的默認路由器表中。收到RA的節(jié)點構造一個默認路由器表。所有發(fā)送RA且生存時間不為0的路由器都出現(xiàn)在該列表中）鄰居請求（NeighborSolicitor）。允許節(jié)點確定鄰居的鏈路層地址，或者判斷鄰居是否還能從緩存的鏈路層地址可達。同時允許節(jié)點判斷鏈路上是否存在重復的IP地址。（鄰居解析消息用來獲得鄰居的鏈路層地址、提供本機的鏈路層地址以及驗證鄰居的可達性。它是一個類型為135的ICMP消息。IP包的源地址是發(fā)請求的節(jié)點的單播地址。用作獲得鏈路層地址時，目的地址是關聯(lián)在目的IP地址的被請求節(jié)點的多播地址；用作可達性確認時，目的地址是單薄地址）鄰居宣告（NeighborAdvertiser）。對鄰居請求所回復的應答或者在鏈路層地址改變時不經(jīng)請求發(fā)送。（鄰居宣告用作應答NS或者在沒有被請求時立即傳播如鏈路層地址已改變等新消息。NA是類型為136的ICMP包。源地址是分配給發(fā)送接口的任意有效單播地址。當應答NS時，目的地址是請求包的源地址，或者當請求源地址是未指定地址時目的地址是所有節(jié)點地址FF02::1。而未經(jīng)請求的宣告的目的地址也是所有節(jié)點地址）重定向。有時節(jié)點選擇的轉發(fā)路由器對于待轉發(fā)的包而言并非最佳。這種情況下，該轉發(fā)路由器可以對節(jié)點進行重定向，以將包發(fā)給最佳的路由器。例如，節(jié)點將發(fā)往Internet的包發(fā)送給為節(jié)點的Intranet網(wǎng)服務的默認路由器，該Intranet網(wǎng)路由器可以對節(jié)點進行重定向，以將包發(fā)送給連接在同一本地鏈路上的Internet路由器。用RS和RA替代ARP：在IPv6中，對節(jié)點鏈路層地址的確定使用RS、RA和被請求節(jié)點多播