《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》-項目三 廣域網(wǎng)技術(shù)

項目三

廣域網(wǎng)技術(shù)任務(wù)1

廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層控制協(xié)議任務(wù)2數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備任務(wù)3IP組播技術(shù)任務(wù)4IPv6任務(wù)5移動IP任務(wù)6從IPv4向IPv6的過渡任務(wù)1廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層控制協(xié)議任務(wù)引入小東所在實習(xí)單位是一家通信公司，公司建立和運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋的地理范圍非常大，公司把它的網(wǎng)絡(luò)分次（撥號線路）或分塊（租用專線）地出租給用戶以收取服務(wù)費(fèi)用，這種網(wǎng)絡(luò)稱為廣域網(wǎng)，那么這些網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)在因特網(wǎng)中起著什么作用呢？最常用的兩種廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層控制協(xié)議PPP協(xié)議和HDLC協(xié)議區(qū)別又是什么呢？知識準(zhǔn)備一、協(xié)議概述廣域網(wǎng)不等于互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)可以連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)（既可以連接局域網(wǎng)，又可以連接廣域網(wǎng)），通常使用路由器來連接。圖顯示了由相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過路由器與廣域網(wǎng)相連而成的一個覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)。二、PPP協(xié)議PPP（Point-to-PointProtocol）是使用串行線路通信的面向字節(jié)的協(xié)議，該協(xié)議應(yīng)用在直接連接兩個結(jié)點(diǎn)的鏈路上。設(shè)計的目的主要是用來通過撥號或?qū)＞€方式建立點(diǎn)對點(diǎn)連接發(fā)送數(shù)據(jù)，使其成為各種主機(jī)、網(wǎng)橋和路由器之間簡單連接的一種共同的解決方案。PPP協(xié)議是在SLIP協(xié)議的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它既可以在異步線路上傳輸，又可在同步線路上使用；不僅用于Modem鏈路，也用于租用的路由器到路由器的線路。背景：SLIP主要完成數(shù)據(jù)報的傳送，但沒有尋址、數(shù)據(jù)檢驗、分組類型識別和數(shù)據(jù)壓縮等功能，只能傳送IP分組。PPP協(xié)議有三個組成部分：（1）鏈路控制協(xié)議（LCP），一種擴(kuò)展鏈路控制協(xié)議，用于建立、配置、測試和管理數(shù)據(jù)鏈路。（2）網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP），PPP協(xié)議允許同時采用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，每個不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議要用一個相應(yīng)的NCP來配置，為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議建立和配置邏輯連接。（3）一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法。IP數(shù)據(jù)報在PPP幀中就是其信息部分，這個信息部分的長度受最大傳送單元（MTU）的限制。PPP的格式三、HDLC協(xié)議高級數(shù)據(jù)鏈路控制（High-levelDataLinkControl，HDLC）協(xié)議是ISO制定的面向比特（記住PPP協(xié)議是面向字節(jié)的）的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。HDLC適用于鏈路的兩種基本配置：非平衡配置和平衡配置。（1）非平衡配置的特點(diǎn)是由一個主站控制整個鏈路的工作。（2）平衡配置的特點(diǎn)是鏈路兩端的兩個站都是復(fù)合站，每個復(fù)合站都可以平等地發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，而不需要得到對方復(fù)合站的允許。1．站HDLC有3種站類型：主站、從站和復(fù)合站。2．?dāng)?shù)據(jù)操作方式HDLC有3種數(shù)據(jù)操作方式：（1）正常響應(yīng)方式。（2）異步平衡方式。（3）異步響應(yīng)方式。3．HDLC橫圖所示為HDLC的幀格式，它由標(biāo)志、地址、控制、信息和幀校驗序列（FCS）等字段構(gòu)成。控制字段C，共8位，是最復(fù)雜的字段。HDLC的許多重要功能都靠控制字段來實現(xiàn)。根據(jù)其第1位或第1、2位的取值，可將HDLC鎖劃分為三類：（1）信息幀（1），第1位為0，用來傳輸數(shù)據(jù)信息，或使用捎帶技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。（2）監(jiān)督幀（S），第1、2位分別為1、0，用于流量控制和差錯控制，執(zhí)行對信息幀的確認(rèn)、請求重發(fā)和請求暫停發(fā)送等功能；（3）無編號頓（U），第1、2位均為1，用于提供對鏈路的建立、拆除等多種控制功能。PPP幀和HDLC幀的格式很相似。但兩者有以下幾點(diǎn)不同：（1）PPP協(xié)議是面向字節(jié)的，HDLC協(xié)議是面向比特的。（2）PPP頓比HDLC幀多一個2字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段值為0x0021時，表示信息字段是IP數(shù)據(jù)報。（3）PPP協(xié)議不使用序號和確認(rèn)機(jī)制，只保證無差錯接收（通過硬件進(jìn)行CRC檢驗），而端到端差錯檢測由高層協(xié)議負(fù)責(zé).HDLC協(xié)議的信息幀使用了編號和確認(rèn)機(jī)制，能夠提供可靠傳輸。任務(wù)2數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備任務(wù)引入小東了解了廣域網(wǎng)的概念后，思考廣域網(wǎng)是通過什么設(shè)備連接的呢？數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備又有哪些呢？平常人們說的網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由與轉(zhuǎn)發(fā)都是什么設(shè)備，具有什么功能及基本原理又是什么呢？知識準(zhǔn)備一、網(wǎng)橋的概念及其基本原理兩個或多個以太網(wǎng)通過網(wǎng)橋連接后，就成為一個覆蓋范圍更大的以太網(wǎng)，而原來的每個以太網(wǎng)就稱為一個網(wǎng)段。網(wǎng)橋工作在鏈路層的MAC子層，可以使以太網(wǎng)各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域。如果把網(wǎng)橋換成工作在物理層的轉(zhuǎn)發(fā)器，那么就沒有這種過濾通信量的功能。由于各網(wǎng)段相對獨(dú)立，因此一個網(wǎng)段的故障不會影響到另一個網(wǎng)段的運(yùn)行注意：網(wǎng)橋處理數(shù)據(jù)的對象是幀，所以它是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，中繼器、放大器處理數(shù)據(jù)的對象是信號，所以它是工作在物理層的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)1和網(wǎng)絡(luò)2通過網(wǎng)橋連接后，網(wǎng)橋接收網(wǎng)絡(luò)1發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，檢查數(shù)據(jù)幀中的地址，如果是網(wǎng)絡(luò)2的地址，那么就轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)2：如果是網(wǎng)絡(luò)1的地址，那么就將其丟棄，因為源站和目的站處在同一個網(wǎng)段，目的站能夠直接收到這個幀而不需要借助網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)。如圖所示，設(shè)每個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)率都是10Mb/s，那么三個網(wǎng)段合起來的最大吞吐量就變成了30Mb/s。二、局域網(wǎng)交換機(jī)及其工作原理1．局域網(wǎng)交換機(jī)2．原理3．特點(diǎn)4．兩種交換模式目前，以太網(wǎng)交換機(jī)主要采用兩種交換模式，即直通式和存儲轉(zhuǎn)發(fā)式。5．網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備路由器的組成和功能6．網(wǎng)關(guān)未使用默認(rèn)路由的轉(zhuǎn)發(fā)表和使用了默認(rèn)路由的轉(zhuǎn)發(fā)表的對比三、網(wǎng)絡(luò)層的功能互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計思路是，向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報服務(wù)。也就是說，所傳送的分組可能出錯、丟失、重復(fù)、失序或超時，這就使得網(wǎng)絡(luò)中的路由器比較簡單，而且價格低廉。如果主機(jī)中的進(jìn)程之間的通信需要是可靠的，那么可以由更高層的傳輸層來負(fù)責(zé)。采用這種設(shè)計思路的好處是：網(wǎng)絡(luò)的造價大大降低，運(yùn)行方式靈活，能夠適應(yīng)多種應(yīng)用?；ヂ?lián)網(wǎng)能夠發(fā)展到今日的規(guī)模，充分證明了當(dāng)初采用這種設(shè)計思想的正確性。要在全球范圍內(nèi)把數(shù)以百萬計的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，并且能夠互相通信，是一項非常復(fù)雜的任務(wù)，此時需要解決許多問題，比如不同的尋址方案、不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制、不同的差錯處理方法、不同的路由選擇機(jī)制等。根據(jù)所在的層次，中繼系統(tǒng)分為以下4種：（1）物理層中繼系統(tǒng)：中繼器，集線器（Hub）（2）數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或交換機(jī)。（3）網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器。（4）網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)。圖（a）表示用許多計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過一些路由器進(jìn)行互聯(lián)。由于參加互聯(lián)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都使用相同的網(wǎng)際協(xié)議（IntermetProtocol，IP），因此可以把互聯(lián)后的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視為如圖（b）所示的一個虛擬IP網(wǎng)絡(luò)。四、路由與轉(zhuǎn)發(fā)路由器主要完成兩個功能：一是路由選擇（確定哪一條路徑），二是分組轉(zhuǎn)發(fā)（當(dāng)一個分組到達(dá)時所采取的動作），前者是根據(jù)特定的路由選擇協(xié)議構(gòu)造出路由表，同時經(jīng)?；蚨ㄆ诘睾拖噜徛酚善鹘粨Q路由信息而不斷地更新和維護(hù)路由表。后者處理通過路由器的數(shù)據(jù)流，關(guān)鍵操作是轉(zhuǎn)發(fā)表查詢、轉(zhuǎn)發(fā)及相關(guān)的隊列管理和任務(wù)調(diào)度等。（1）路由選擇。指按照復(fù)雜的分布式算法，根據(jù)從各相鄰路由器所得到的關(guān)于整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓闆r，動態(tài)地改變所選擇的路由。（2）分組轉(zhuǎn)發(fā)。指路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的IP數(shù)據(jù)報從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的，而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。轉(zhuǎn)發(fā)表的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使查找過程最優(yōu)化，路由表則需要對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠嬎阕顑?yōu)化。在討論路由選擇的原理時，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表，而是籠統(tǒng)地使用路由表一詞。任務(wù)3IP組播技術(shù)任務(wù)引入小東理解通常，一個IP地址代表一個主機(jī)，但D類IP地址指向網(wǎng)絡(luò)中的一組主機(jī)。由一個源向一組主機(jī)發(fā)送信息的傳輸方式稱為組播（Multicast）?，F(xiàn)在，越來越多的多媒體網(wǎng)站利用IP組播技術(shù)提供公共服務(wù)，例如IPTV、網(wǎng)絡(luò)會議、遠(yuǎn)程教育、商業(yè)股票交易，以及在工作組成員之間實時交換文件、圖片或消息等。那么組播模型是什么樣呢？因特網(wǎng)組管理的協(xié)議、組播路由協(xié)議又是什么呢？知識準(zhǔn)備一、組播模型概述局域網(wǎng)中有一類MAC地址是組播地址，局域網(wǎng)又是廣播式通信網(wǎng)絡(luò)，在局域網(wǎng)中實現(xiàn)組播是輕而易舉的事情。但是在互聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)組播卻不是那么簡單，這主要是基于下面的理由：（1）不能用廣播的方式向所有組成員發(fā)送分組，因為廣播數(shù)據(jù)包只能在同一子網(wǎng)內(nèi)傳輸，路由器會封鎖本地子網(wǎng)的邊界，禁止跨子網(wǎng)的廣播通信。（2）即使采用廣播方式在同一子網(wǎng)中發(fā)送組播數(shù)據(jù)包，也會產(chǎn)生元余的流量，浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響非組播成員之間的通信。（3）如果采用單播方式向所有組播成員逐個發(fā)送分組，也會產(chǎn)生多余的分組，特別是在接近源站的鏈路上要多次傳送僅僅是目標(biāo)地址不同的多個分組。實現(xiàn)IP組播的前提是組播源和組成員之間的下層網(wǎng)絡(luò)必須支持組播，包括下面的支持功能：主機(jī)的TCPIP實現(xiàn)支持IP組播。主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口支持組播。需要一個組管理協(xié)議，使得主機(jī)能夠自由地加入或離開組播組。IP地址分配策略能夠?qū)⒌谌龑咏M播地址映射到第二層MAC地址。主機(jī)中的應(yīng)用軟件應(yīng)支持IP組播功能。所有介于組播源和組成員之間的中間節(jié)點(diǎn)都支持組播路由協(xié)議。二、組播地址1．IP組播地址的分類IPv4的D類地址是組播地址，用作一個組的標(biāo)識符，其地址范圍是224.0.0.0~239.255.255.255，按照約定，D類地址被劃分為3類。2．以太網(wǎng)組播地址通常有兩種組播地址，一種是IP組播地址，另一種是以太網(wǎng)組播地址。組播地址與MAC地址的映像組播地址重疊的例三、因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP（IntemnetGroupManagementProtocol）是在IPv4環(huán)境中提供組管理的協(xié)議，參加組播的主機(jī)和路由器利用IGMP交換組播成員資格信息，以支持主機(jī)加入或離開組播組。在IPv6環(huán)境中，組管理協(xié)議已經(jīng)合并到ICMPv6協(xié)議中，不再需要單獨(dú)的組管理協(xié)議。1．IGMP報文RFC3376定義了IGMPv3成員資格詢間和報告報文，也定義了組記錄的格式，如圖所示。IGMP報文封裝在IP數(shù)據(jù)報中傳輸。成員資格詢問報文由組播路由器發(fā)出，分為3種子類型。通用詢問：路由器用于了解在它連接的網(wǎng)絡(luò)上有哪些組的成員。組專用詢問：路由器用于了解在它連接的網(wǎng)絡(luò)上一個具體的組是否有成員。組和源專用詢問：路由器用于了解它所連接的主機(jī)是否愿意加入一個特定的組。GMPv3報文2．IGMP操作參加組播的主機(jī)要使本地LAN中的所有主機(jī)和路由器都知道它是某個組的成員。

組離開報告距離

組播主機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖四、組播路由協(xié)議建立組播樹是實現(xiàn)組播傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，圖（a）所示為一個網(wǎng)絡(luò)的實際配置，圖（b）所示為利用組播路由協(xié)議生成的組播樹，這是以組播源為樹根的最小生成樹（SpanningTree），沿著這個樹從根到葉的方向可以把組播分組傳輸?shù)剿械慕M成員用戶，且分組在每段鏈路上只出現(xiàn)一次。1．組播樹建立組播樹要使用組播路由協(xié)議。2．密集模式路由協(xié)議密集模式路由協(xié)議（DenseModeRoutingProtocols）假定組播成員密集地分布在整個網(wǎng)絡(luò)中，而且網(wǎng)絡(luò)有足夠的帶寬，允許周期性地通過泛洪傳播來建立和維護(hù)分布樹。組播轉(zhuǎn)發(fā)表3．稀疏模式路由協(xié)議稀疏模式路由協(xié)議（SparseModeRoutingProtocols）適用于帶寬小、組播成員分布稀疏的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。PIM-SM（RFC4601）支持由接收者申請組成員關(guān)系的傳統(tǒng)的IP組播模型，其工作機(jī)制的要點(diǎn)簡單介紹如下。（1）鄰居發(fā)現(xiàn)：各路由器之間互相發(fā)送Hello消息以實現(xiàn)鄰居發(fā)現(xiàn)，這一點(diǎn)與PIM-DM相同。（2）選舉DR：（3）約會點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：（4）約會點(diǎn)樹的生成和維護(hù)：（5）組播源注冊：（6）RPT向SPT的切換：任務(wù)4IPv6任務(wù)引入小東經(jīng)常閱讀科技方面的新聞，常常見到說Ipv位址將要用盡，由于從IPv4向IPv6過渡是大勢所趨，所以目前有許多從IPv4向IPv6過渡的技術(shù)。那么IPv6又是什么？Ipv6分組格式又有哪些？IPv6地址又是什么，并且IPv6的路由協(xié)議又是什么？IPv6具體比IPv4要進(jìn)步哪些呢？知識準(zhǔn)備基于IPv4的因特網(wǎng)已運(yùn)行多年，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及和擴(kuò)展，IPv4協(xié)議逐漸暴露出一些缺陷，主要問題如下。網(wǎng)絡(luò)地址短缺：IPv4地址為32位，只能提供大約43億個地址，其中1/3被美國占用。路由速度慢：隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，路由表越來越龐大，路由處理速度越來越慢。缺乏安全功能：隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全成為迫切需要解決的問題。不支持新的業(yè)務(wù)模式：IPv4不支持許多新的業(yè)務(wù)模式，例如語音、視頻等實時信息傳輸需要Qos支持，P2P應(yīng)用還需要端到端的Qos支持，移動通信需要靈活的接入控制，也需要更多的IP地址等。針對IPv4面臨的問題，IETF在1992年7月發(fā)出通知，征集對下一代IP協(xié)議（IPng）的建議。一、IPv6分組格式IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式如圖（a）所示，整個IPv6分組由一個固定頭部和若干個擴(kuò)展頭部以及上層協(xié)議的負(fù)載組成。擴(kuò)展頭部是任選的，轉(zhuǎn)發(fā)路由器只處理與其有關(guān)的部分，這樣就簡化了路由器的轉(zhuǎn)發(fā)操作，加速了路由處理的速度。IPv6的固定頭部如圖（b）所示，其中的各個字段解釋如下：

版本（4位）：

通信類型（8位）：

流標(biāo)記（20位）：負(fù)載長度（16位）：

下一頭部（8位）：

跳數(shù)限制（8位）：源地址（128位）：IPv6有6種擴(kuò)展頭部，如表所示。

包含任選部分的擴(kuò)展頭部路由頭部分段頭部如果一個IPv6分組包含多個擴(kuò)展頭，建議采用下面的封裝順序：（1）IPv6頭部。（2）iti項頭。（3）目標(biāo)選項頭（IPv6頭部目標(biāo)地址字段中指明的第一個目標(biāo)節(jié)點(diǎn)要處理的信息，以及路由選擇頭中列出的后續(xù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)要處理的信息）。（4）路由選擇頭。（5）分段頭。（6）認(rèn)證頭。（7）封裝安全負(fù)荷頭。（8）目標(biāo)選項頭（最后的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)要處理的信息）。（9）上層協(xié)議頭部。二、IPv6地址IPv6地址擴(kuò)展到128位。2128足夠大，這個地址空間可能永遠(yuǎn)用不完。事實上，這個數(shù)大于阿伏加德羅常數(shù)，足夠為地球上的每個分子分配一個IP地址。用一個形象的說法，這樣大的地址空間允許整個地球表面上每平方米配置7x1023個IP地址。1．格式前綴IPv6地址的格式前綴（FornatPrefix，F(xiàn)P）用于表示地址類型或子網(wǎng)地址，用類似于IPv42．地址分類IPv6地址是一個或一組接口的標(biāo)識符。IPv6地址被分配到接口，而不是分配給節(jié)點(diǎn)。IPv6地址有3種類型：1）單播（Unicast）地址2）任意播（AnyCast）地址3）組播（MultiCast）地址3．地址類型初始分配IPv6地址的具體類型是由格式前級來區(qū)分的，這些前綴的初始分配如表所示。IPv6地址的初始分配4．單播地址IPv6單播地址包括可聚合全球單播地址、鏈路本地地址、站點(diǎn)本地地址和其他特殊單播地址。（1）可聚合全球單播地址：這種地址在全球范圍內(nèi)有效，相當(dāng)于IPv4公用地址。全球地址的設(shè)計有助于構(gòu)架一個基于層次的路由基礎(chǔ)設(shè)施。可聚合全球單播地址結(jié)構(gòu)如圖所示。可聚合全球單播地址

可聚合全球單播地址層次結(jié)構(gòu)（2）本地單播地址：這種地址的有效范圍僅限于本地，又分為兩類。鏈路本地地址：其格式前綴為111111010，用于同一鏈路的相鄰節(jié)點(diǎn)間的通信。站點(diǎn)本地地址：其格式前綴為11111111相當(dāng)于IPv4中的私網(wǎng)地址。5．組播地址IPv6組播可以將數(shù)據(jù)報傳輸給組內(nèi)的所有成員。IPv6組播地址的格式前綴為11111111，此外還包括標(biāo)志（Flags）、范圍和組ID等字段，如圖所示。Scope字段值IPv6組播地址6．任意播地址任意播地址僅用作目標(biāo)地址，且只能分配給路由器。表是IPv4與IPVv6地址的比較。7．IPv6的地址配置IPv6把自動IP地址配置作為標(biāo)準(zhǔn)功能，只要計算機(jī)連接上網(wǎng)絡(luò)便可自動分配IP地址。子網(wǎng)-路由器任意播地址三、IPv6路由協(xié)議IPv6單播路由協(xié)議與IPv4類似，有些是在原有協(xié)議基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡單的擴(kuò)展，有些則完全是新的版本。1．RIPngUDP端口號：使用UDP的521端口發(fā)送和接收路由信息。組播地址：使用FF02：9作為鏈路本地范圍內(nèi)的RIPng路由器組播地址。路由前綴：使用128位的IPv6地址作為路由前綴。下一跳地址：使用128位的IPv6地址。2．OSPFV3RFC2740定義了OSPFv3，用于支持IPv6，OSPFv3與OSPFv2的主要區(qū)別如下：（1）修改了LSA的種類和格式，使其支持發(fā)布IPv6路由信息。（2）修改了部分協(xié)議流程。（3）進(jìn)一步理順了拓?fù)渑c路由的關(guān)系。（4）提高了協(xié)議適應(yīng)性。3．BGP4+傳統(tǒng)的BGP4只能管理IPv4的路由信息，對于使用其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IPv6等）的應(yīng)用在跨自治系統(tǒng)傳播時會受到一定的限制。四、IPv6對IPv4的改進(jìn)與IPv4相比，IPv6有下列改進(jìn)：（1）尋址能力方面的擴(kuò)展。IP地址增加到128位，并且能夠支持多級地址層次；地址自動配置功能簡化了網(wǎng)絡(luò)地址的管理工作；在組播地址中增加了范圍字段，改進(jìn)了組播路由的可伸縮性：增加的任意播地址比IPv4中的廣播地址更加實用。（2）分組頭格式得到簡化。IPv4頭中的很多字段被丟棄，IPv6頭中字段的數(shù)量從12個降到了8個，中間路由器必須處理的字段從6個降到了4個，這樣就簡化了路由器的處理過程，提高了路由選擇的效率。（3）改進(jìn)了對分組頭部選項的支持。與IPv4不同，路由選項不再集成在分組頭中，而是把擴(kuò)展頭作為任選項處理，僅在需要時才插入到IPv6頭與負(fù)載之間。這種方式使得分組頭的處理更靈活，也更流暢。以后如果需要，還可以很方便地定義新的擴(kuò)展功能。（4）提供了流標(biāo)記能力。IPv6增加了流標(biāo)記，可以按照發(fā)送端的要求對某些分組進(jìn)行特別的處理，從而提供了特別的服務(wù)質(zhì)量支持，簡化了對多媒體信息的處理，可以更好地傳送具有實時需求的應(yīng)用數(shù)據(jù)。任務(wù)5移動IP任務(wù)引入小東在學(xué)習(xí)IPv6時發(fā)現(xiàn)，有一項移動IP技術(shù)優(yōu)化很大，發(fā)現(xiàn)移動IP技術(shù)是又譯為行動IP，由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）制定的一種網(wǎng)上傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。它設(shè)計的目的，是為了讓移動設(shè)備用戶，能夠從一個網(wǎng)上系統(tǒng)中，移動到另一個網(wǎng)上系統(tǒng)，但是設(shè)備的IP地址保持不變。這能夠使移動節(jié)點(diǎn)在移動中保持其連接性，實現(xiàn)跨越不同網(wǎng)段的漫游功能。那么移動IP通信過程是什么？那么移動IPv6工作機(jī)制是什么？它的路由擴(kuò)展頭和移動擴(kuò)展頭又是什么？知識準(zhǔn)備當(dāng)筆記本電腦迅速普及的時候，很多用戶因為不能在異地連網(wǎng)而感到苦惱。在當(dāng)前使用的系統(tǒng)中，IPv4地址分為網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩個部分。當(dāng)用戶主機(jī)配置了靜態(tài)地址（例如160.40.20.10/16）時，所有路由器中都記錄了到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)（160.40）的路由，若用戶不在自己的局域網(wǎng)中，就收不到發(fā)送給他的信息了。在新的連網(wǎng)地點(diǎn)配置一個新地址的方法缺乏吸引力，一般用戶難以掌握重新配置地址的工作，即使重新配置后，也可能影響主機(jī)中的各種應(yīng)用軟件。解決這個問題的另一種思路是在路由器中使用完整的IP地址進(jìn)行路由選擇，但這樣就會大大增加路由表項，使得路由設(shè)備的工作效率更低，所以也是行不通的那么，能否在新的連網(wǎng)地點(diǎn)自動重新建立連接，從依賴于固定地點(diǎn)的連接過渡到靈活的移動連接是一個新的研究課題，為此，IETF成立了專門的工作組，并預(yù)設(shè)了下列研究目標(biāo)：移動主機(jī)能夠在任何地方使用它的家鄉(xiāng)地址進(jìn)行連網(wǎng)。不允許改變主機(jī)中的軟件。不允許改變路由器軟件和路由表的結(jié)構(gòu)。發(fā)送給移動主機(jī)的大部分分組不需要重新路由。移動主機(jī)在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)中的上網(wǎng)活動無須增加任何開銷。一、移動IP的通信過程RFC3344給出的解決方案是增強(qiáng)IPv4協(xié)議，使其能夠把IP數(shù)據(jù)報路由到移動主機(jī)當(dāng)前所在的連接站點(diǎn)。按照這個方案，每個移動主機(jī)配置了一個家鄉(xiāng)地址（homeaddress）作為永久標(biāo)識。當(dāng)移動主機(jī)離開家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)時，通過所在地點(diǎn)的外地代理，它被賦予了一個轉(zhuǎn)交地址（care-ofaddress）。協(xié)議提供了一種注冊機(jī)制，使得移動主機(jī)可以通過家鄉(xiāng)地址獲得轉(zhuǎn)交地址。家鄉(xiāng)代理通過安全隧道可以把分組轉(zhuǎn)發(fā)給外地代理，然后被提交給移動主機(jī)。圖表示了一個連接局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和無線通信網(wǎng)的廣域網(wǎng)。當(dāng)移動主機(jī)進(jìn)入一個站點(diǎn)時，無論是插入當(dāng)?shù)氐木W(wǎng)絡(luò)接口還是漫游到當(dāng)?shù)氐姆涓C小區(qū)，主機(jī)都必須向附近的外地代理進(jìn)行注冊，注冊過程如下：（1）外地代理周期性地廣播一個公告報文，宣布自己的存在和自己的地址，新到達(dá)的主機(jī)等待這樣的消息。（2）移動主機(jī)在外地代理上進(jìn)行注冊，提供它的家鄉(xiāng)地址、MAC地址和必要的安全信息。（3）外地代理與移動主機(jī)的家鄉(xiāng)代理進(jìn)行聯(lián)系，告訴外地代理的地址以及有關(guān)移動主機(jī)的安全信息，使得家鄉(xiāng)代理可以進(jìn)行驗證，確保不被假冒者欺騙。（4）家鄉(xiāng)代理檢查安全信息正確后發(fā)回一個響應(yīng)，通知外地代理（通信可以繼續(xù)進(jìn)行）（5）當(dāng)外地代理得到家鄉(xiāng)代理的響應(yīng)后就通知移動主機(jī)（注冊成功），移動主機(jī)這時被分配了一個轉(zhuǎn)交地址以后的通信過程如圖所示。如果有另外一個主機(jī)向移動主機(jī)發(fā)送信息，則：（1）第一個分組被發(fā)送到移動主機(jī)的家鄉(xiāng)地址。（2）第一個分組通過隧道被轉(zhuǎn)發(fā)到移動主機(jī)的轉(zhuǎn)交地址。（3）家鄉(xiāng)代理向發(fā)送節(jié)點(diǎn)返回外地代理的轉(zhuǎn)交地址。（4）發(fā)送節(jié)點(diǎn)把后續(xù)分組通過隧道發(fā)送給移動主機(jī)的轉(zhuǎn)交地址。二、移動IPv6RFC3775規(guī)范了IPv6對移動主機(jī)的支持功能，定義的協(xié)議稱為移動IPv6，在這個協(xié)議的支持下，當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)連接到一個新的鏈路時，仍然可以與其他靜止的或移動的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。移動節(jié)點(diǎn)離開其家鄉(xiāng)鏈路對傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議、對應(yīng)用程序都是透明的。移動IPv6協(xié)議適合于同構(gòu)型介質(zhì)，也適合于異構(gòu)型介質(zhì)。例如，可以從一個以太網(wǎng)段移動到另一個以太網(wǎng)段，也可以從一個以太網(wǎng)段移動到一個無線局域網(wǎng)小區(qū)，移動節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)地址都無須改變。1．移動IPv6的工作機(jī)制在移動IPv6中，家鄉(xiāng)地址是帶有移動節(jié)點(diǎn)家鄉(xiāng)子網(wǎng)前綴的IP地址。2．路由擴(kuò)展頭圖中的路由選擇擴(kuò)展頭稱為0型路由頭，用于一般的松散源路由。3．移動擴(kuò)展頭移動頭是一種新的、支持移動IPv6的擴(kuò)展頭，移動節(jié)點(diǎn)、對端節(jié)點(diǎn)和家鄉(xiāng)代理在生成和管理綁定的過程中都要使用移動頭來傳輸信息。圖畫出了移動頭的格式。由于為移動頭指定的代碼是135，所以在前面的擴(kuò)展頭中要用135來指向移動頭，其中的字段解釋如下。負(fù)載的協(xié)議（PayloadProtocol）：8比特的選擇符，用于標(biāo)識緊跟著的擴(kuò)展頭。頭長度（HeaderLen）：8字節(jié)的倍數(shù)，除了前8個字節(jié)。MH類型：8比特的選擇符，說明移動報文的類型報文數(shù)據(jù)：指以上8種類型的報文數(shù)據(jù)。4．移動IPv6和移動IPv4的比較移動IPv6的設(shè)計吸取了移動IPv4開發(fā)過程中積累的經(jīng)驗，同時也得益于IPv6網(wǎng)絡(luò)提供的許多新功能，下面對移動IPv6與移動1Pv4做一比較（參見表）。

移動IPv4和IPv6的比較任務(wù)6從IPv4向IPv6的過渡任務(wù)引入小東知道一種新的協(xié)議從誕生到廣泛應(yīng)用需要一個過程。Pv6不可能立刻替代IPv4，因此在相當(dāng)一段時間內(nèi)IPv4和IPv6會共存在一個環(huán)境中。要提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換過程，使得對現(xiàn)有的使用者影響最小，就需要有良好的轉(zhuǎn)換機(jī)制。那么這個轉(zhuǎn)換過程需要的技術(shù)都有哪些？隧道技術(shù)、雙協(xié)議棧技術(shù)及翻譯技術(shù)都是什么呢？知識準(zhǔn)備在IPv6網(wǎng)絡(luò)全球普遍部署之前，一些首先運(yùn)行IPv6的網(wǎng)絡(luò)希望能夠與當(dāng)前運(yùn)行IPv4的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信。為了這一目的，ETF成立了專門的工作組NGTRANS來研究從IPv4向IPv6過渡的問題，提出了一系列的過渡技術(shù)和互連方案。這些技術(shù)各有特點(diǎn)，用于解決不同過渡時期、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的通信問題。目前提出的過渡技術(shù)可以歸納為以下3種。隧道技術(shù)：用于解決IPv6節(jié)點(diǎn)之間通過IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的問題。雙協(xié)議棧技術(shù)：使得IPv4和IPv6可以共存于同一設(shè)備和同一網(wǎng)絡(luò)中。翻譯技術(shù)：使得純IPv6節(jié)點(diǎn)與純IPv4節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行通信。一、隧道技術(shù)所謂隧道，就是把IPv6分組封裝到IPv4分組中，通過IPv4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)。這種隧道就像一條虛擬的IPv6鏈路一樣，可以把IPv6分組從IPv4網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端，在傳送期間對原始IPv6分組不做任何改變。在隧道兩端進(jìn)行封裝和解封的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以是主機(jī)，也可以是路由器。根據(jù)隧道端節(jié)點(diǎn)的不同，可以分為下面4種不同的隧道：主機(jī)到主機(jī)的隧道。主機(jī)到路由器的隧道。路由器到路由器的隧道。路由器到主機(jī)的隧道。建立隧道可以采用手工配置的方法，也可以采用自動配置的方法。手工配置的方法管理不方便，對大的網(wǎng)絡(luò)更是如此，下面主要分析IETF提出的各種自動隧道技術(shù)。1．隧道中介技術(shù)圖畫出了IPv6分組通過IPv4隧道傳送的方法。隧道中介2．自動隧道兩個雙棧主機(jī)可以通過自動隧道在IPv4網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。圖顯示了自動隧道的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。實現(xiàn)自動隧道的節(jié)點(diǎn)必須采用IPv4兼容的IPv6地址。在圖中，地址分配如下：從主機(jī)A到主機(jī)B的分組：源地址=IPv6 目標(biāo)地址=0：IPv4（B）從路由器到主機(jī)B的隧道：源地址-IPv4 目標(biāo)地址-IPv4從主機(jī)B到路由器的隧道：源地址=IPv4 目標(biāo)地址-IPv4從主機(jī)B