_48__________下一代的網(wǎng)際協(xié)議 IPv6(IPng).ppt

1、4.8 下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv6,從計算機本身發(fā)展以及從因特網(wǎng)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)傳輸速率來看，現(xiàn)在 IPv4 已很不適用。 最主要的問題就是 32 bit 的 IP 地址不夠用。 要解決 IP 地址耗盡的問題的措施： 采用無類別編址 CIDR，使 IP 地址的分配更加合理。 采用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 NAT方法以節(jié)省全球IP 地址。 采用具有更大地址空間的新版本的 IP 協(xié)議 IPv6。,4.8.1 解決 IP 地址耗盡的措施,4.8.2 IPv6 的基本首部,IPv6 所引進的主要變化如下 更大的地址空間。IPv6 將地址從 IPv4 的 32 bit 增大到了 128 bit， 擴展的地址層次結(jié)構(gòu)。 靈活的

2、首部格式。 改進的選項。 允許協(xié)議繼續(xù)擴充。 支持即插即用（即自動配置） 支持資源的預(yù)分配。,IPv6 數(shù)據(jù)報的首部,IPv6 將首部長度變?yōu)楣潭ǖ?40 字節(jié)，稱為基本首部(base header)。 將不必要的功能取消了，首部的字段數(shù)減少到只有 8 個。 取消了首部的檢驗和字段，加快了路由器處理數(shù)據(jù)報的速度。 在基本首部的后面允許有零個或多個擴展首部。 所有的擴展首部和數(shù)據(jù)合起來叫做數(shù)據(jù)報的有效載荷(payload)或凈負荷。,IPv6 數(shù)據(jù)報的一般形式,基本 首部,擴展 首部 1,擴展 首部 N,數(shù) 據(jù) 部 分,選項,IPv6 數(shù)據(jù)報,有效載荷,IPv6 數(shù)據(jù)報首部與 IPv4 數(shù)據(jù)報首

3、部的對比,取消,有變化,0,4,16,31,版 本,比特,目 的 地 址,源 地 址,下 一 個 首 部,流 標 號,12,通 信 量 類,（128 bit）,（128 bit）,有 效 載 荷 長 度,跳 數(shù) 限 制,24,擴展首部 / 數(shù)據(jù),IPv6 的 基本首部 （40 B）,IPv6 的 有效載荷 （至 64 KB）,擴展首部 / 數(shù)據(jù),IPv6 的 有效載荷 （至 64 KB）,0,4,16,31,版 本,比特,目 的 地 址,源 地 址,下 一 個 首 部,流 標 號,12,通 信 量 類,（128 bit）,（128 bit）,有 效 載 荷 長 度,跳 數(shù) 限 制,24,IPv

4、6 的 基本首部 （40 B）,版本(version) 4 bit。它指明了協(xié)議的版本，對 IPv6 該字段總是 6。,通信量類(traffic class) 8 bit。這是為了區(qū)分不同的 IPv6 數(shù)據(jù)報的類別或優(yōu)先級。目前正在進行不同的通信量類性能的實驗。,流標號(flow label) 20 bit。 “流”是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點到特定終點的一系列數(shù)據(jù)報， “流”所經(jīng)過的路徑上的路由器都保證指明的服務(wù)質(zhì)量。 所有屬于同一個流的數(shù)據(jù)報都具有同樣的流標號。,有效載荷長度(payload length) 16 bit。它指明 IPv6 數(shù)據(jù)報除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴展首部都算在有效載荷

5、之內(nèi)），其最大值是 64 KB。,下一個首部(next header) 8 bit。它相當于 IPv4 的協(xié)議字段或可選字段。,跳數(shù)限制(hop limit) 8 bit。源站在數(shù)據(jù)報發(fā)出時即設(shè)定跳數(shù)限制。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報時將跳數(shù)限制字段中的值減1。 當跳數(shù)限制的值為零時，就要將此數(shù)據(jù)報丟棄。,源地址 128 bit。是數(shù)據(jù)報的發(fā)送站的 IP 地址。,目的地址 128 bit。是數(shù)據(jù)報的接收站的 IP 地址。,4.8.3 IPv6 的擴展首部,IPv6 將原來 IPv4 首部中選項的功能都放在擴展首部中，并將擴展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機來處理。 數(shù)據(jù)報途中經(jīng)過的路由器都不處理這些

6、擴展首部（只有一個首部例外，即逐跳選項擴展首部）。 這樣就大大提高了路由器的處理效率。,1. 擴展首部及下一個首部字段,六種擴展首部,在RFC 2460中定義了六種擴展首部： 逐跳選項 路由選擇 分片 鑒別 封裝安全有效載荷 目的站選項,IPv6 的擴展首部,2. 擴展首部舉例 *,IPv6 將分片限制為由源站來完成。源站可以采用保證的最小 MTU（1280字節(jié)），或者在發(fā)送數(shù)據(jù)前完成路徑最大傳送單元發(fā)現(xiàn)(Path MTU Discovery)，以確定沿著該路徑到目的站的最小 MTU。 分片擴展首部的格式如下：,擴展首部舉例 *,IPv6 數(shù)據(jù)報的有效載荷長度為 3000 字節(jié)。下層的以太網(wǎng)的

7、最大傳送單元 MTU 是 1500 字節(jié)。 分成三個數(shù)據(jù)報片，兩個 1400 字節(jié)長，最后一個是 200 字節(jié)長。,用隧道技術(shù)來傳送長數(shù)據(jù)報 *,當路徑途中的路由器需要對數(shù)據(jù)報進行分片時，就創(chuàng)建一個全新的數(shù)據(jù)報，然后將這個新的數(shù)據(jù)報分片，并在各個數(shù)據(jù)報片中插入擴展首部和新的基本首部。 路由器將每個數(shù)據(jù)報片發(fā)送給最終的目的站，而在目的站將收到的各個數(shù)據(jù)報片收集起來，組裝成原來的數(shù)據(jù)報，再從中抽取出數(shù)據(jù)部分。,用隧道技術(shù)將一個 IPv6 數(shù)據(jù)報分成 3 個數(shù)據(jù)報片*,4.8.4 IPv6 的地址空間,1. 128 bit 的地址空間 IPv6 數(shù)據(jù)報的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一： (1

8、) 單播(unicast) 單播就是傳統(tǒng)的點對點通信。 (2) 多播(multicast) 多播是一點對多點的通信。 (3) 任播(anycast) 這是 IPv6 增加的一種類型。任播的目的站是一組計算機，但數(shù)據(jù)報在交付時只交付給其中的一個，通常是距離最近的一個。,結(jié)點與接口,IPv6 將實現(xiàn) IPv6 的主機和路由器均稱為結(jié)點。 IPv6 地址是分配給結(jié)點上面的接口。 一個接口可以有多個單播地址。 一個結(jié)點接口的單播地址可用來惟一地標志該結(jié)點。,每個 16 bit 的值用十六進制值表示，各值之間用冒號分隔。 68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF 零壓縮(

9、zero compression)，即一連串連續(xù)的零可以為一對冒號所取代。 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以寫成： FF05:B3,冒號十六進制記法(colon hexadecimal notation),點分十進制記法的后綴,0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 再使用零壓縮即可得出： :128.10.2.1 CIDR 的斜線表示法仍然可用。 60 bit的前綴 12AB00000000CD3 可記為： 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或12AB:CD30:0:0:0:0/60 或12AB:0:0:CD30:/60,2

10、. 地址空間的分配 *,IPv6 將 128 bit 地址空間分為兩大部分。 第一部分是可變長度的類型前綴，它定義了地址的目的。 第二部分是地址的其余部分，其長度也是可變的。,類型前綴,地址的其他部分,長度可變,長度可變,128 bit,前綴為 0000 0000 的地址 *,前綴為 0000 0000 是保留一小部分地址與 IPv4 兼容的，這是因為必須要考慮到在比較長的時期 IPv 4和 IPv6 將會同時存在，而有的結(jié)點不支持 IPv6。 因此數(shù)據(jù)報在這兩類結(jié)點之間轉(zhuǎn)發(fā)時，就必須進行地址的轉(zhuǎn)換。,IPv6 單播地址的等級結(jié)構(gòu),IPv6 擴展了地址的分級概念，使用以下三個等級： (1) 第

11、一級（頂級），指明全球都知道的公共拓撲。 (2) 第二級（地點級），指明單個的地點。 (3) 第三級，指明單個的網(wǎng)絡(luò)接口。,第三級地址,IPv6 地址的最低的第三級對應(yīng)于計算機和網(wǎng)絡(luò)的單個接口。 IPv6 地址的后綴有 64 bi t之多，它足夠大，因而可以將各種接口的硬件地址直接進行編碼。 IPv6 使用鄰站發(fā)現(xiàn)協(xié)議使結(jié)點能夠確定哪些計算機是和它相鄰接的。,EUI-64 *,IEEE定 義了一個標準的 64 bit 全球惟一地址格式 EUI-64。 EUI-64 的前三個字節(jié)（24 bit）仍為公司標識符，但后面的擴展標識符是五個字節(jié)（40 bit）。 較為復雜的是當需要將 48 bit 的

12、以太網(wǎng)硬件地址轉(zhuǎn)換為 IPv6 地址。,將以太網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為 IPv6 地址 *,第二級地址 *,IPv6 地址中間的第二級對應(yīng)于在一個地點的一組計算機和網(wǎng)絡(luò)，它們通常是相距較近的且都歸一個單位來管理。 SLA 級表示 Site Level Aggregation，即地點級聚合，它和 IPv4 中的子網(wǎng)字段相似。,第一級地址（有四個字段 ） *,(1) P字段 3 bit，即格式前綴。 (2) 頂級聚合標識符 TLA ID13 bit，指派給ISP 或擁有這些地址的匯接點(exchange)。 (3) 保留字段 8 bit。 (4) 下一級聚合標識符 NLA ID 16 bit。指派給一個特定的用戶。,4.8.5 從 IPv4 向 IPv6 過渡,向 IPv6 過渡只能采用逐步演進的辦法，同時，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，并且能夠為 IPv4 分組選擇路由。 雙協(xié)議棧(dual stack)是指在完全過渡到 IPv6 之前，使一部分主機（或路由器）裝有兩個協(xié)議棧，一個 IPv4 和一個 IPv6。,雙協(xié)議棧,雙協(xié)議棧,用雙協(xié)議棧進行從 IPv4 到 IPv6 的過渡,隧道技術(shù),使用隧道技術(shù)從 IPv4 到 IPv6 過渡,隧道技術(shù)演示,4