网络工程师培训
IPv6
学习内容：
IPv6的背景知识IPv6的数据报组成IPv6的地址空间IPv6的问题
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IPv6的背景知识IPv6的数据报组成IPv6的地址空间IPv6的问题
下一代的网际协议IPv6
从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在IPv4 已很不适用。
最主要的问题就是32 位的IP 地址不够用。要解决IP 地址耗尽的问题的措施：
采用无类别编址CIDR，使IP 地址的分配更加合理。采用网络地址转换NAT 方法以节省全球IP 地址。采用具有更大地址空间的新版本的IP 协议IPv6。
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IPv6 的基本首部
IPv6 仍支持无连接的传送所引进的主要变化如下：
更大的地址空间。IPv6 将地址从IPv4 的32 位增大到了128 位。扩展的地址层次结构。灵活的首部格式。改进的选项。
允许协议继续扩充。
支持即插即用（即自动配置）支持资源的预分配。
IPv6 数据报的首部
IPv6 将首部长度变为固定的40 字节，称为基本首部(base header)。
将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有8 个。
取消了首部的检验和字段，加快了路由器处理数据报的速度。
在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷(payload)或净负荷。
IPv4 数据报的格式
一个IP 数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20 字节，是所有IP 数据报必须具有的。
在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。
课件制作人：谢希仁
位0固定首部部分4标生存时间8区分服务识协议16标志源地址1924总长度片偏移31版本首部长度首部检验和可变部分目的地址可选字段（长度可变）数首部数据据部部分分填充IP 数据报发送在前IPv6 数据报的一般形式有效载荷选项基本首部扩展首部1…扩展首部N数据部分IPv6 数据报位0412162431版本通信量类有效载荷长度流标号跳数限制下一个首部IPv6 的基本首部（40 B）源地址（128 位）目的地址（128 位）IPv6 的有效载荷（至64 KB）有效载荷（扩展首部/ 数据）位0412162431版本通信量类有效载荷长度流标号跳数限制下一个首部IPv6 的基本首部（40 B）源地址（128 位）目的地址（128 位t）IPv6 的有效载荷（至64 KB）扩展首部/ 数据有效载荷（扩展首部/ 数据）位04通信量类1216流标下一个首部源地址（128 位）24号31跳数限制版本IPv6的基本首部40 B有效载荷长度目的地址（128 位）版本(version)——4 位。它指明了协议的版本，对IPv6 该字段总是6。位0版本41216流标下一个首部源地址（128 位）24号31跳数限制通信量类有效载荷长度IPv6的基本首部40 B目的地址（128 位）通信量类(traffic class)——8 位。这是为了区分不同的IPv6 数据报的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类性能的实验。位0版本4通信量类12162431跳数限制流标号有效载荷长度下一个首部源地址（128 位）IPv6的基本首部40 B目的地址（128 位）流标号(flow label)——20 位。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报，“流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。位0版本4通信量类1216流标下一个首部24号31跳数限制有效载荷长度IPv6的基本首部40 B源地址（128 位）目的地址（128 位）有效载荷长度(payload length)——16 位。它指明IPv6 数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是64 KB。位0版本4通信量类1216流标24号31跳数限制有效载荷长度下一个首部源地址（128 位）IPv6的基本首部40 B目的地址（128 位）下一个首部(next header)——8 位。它相当于IPv4 的协议字段或可选字段。位0版本4通信量类1216流标下一个首部源地址（128 位）24号31有效载荷长度跳数限制IPv6的基本首部40 B目的地址（128 位）跳数限制(hop limit)——8 位。源站在数据报发出时即设定跳数限制。路由器在转发数据报时将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据报丢弃。位0版本4通信量类1216流标下一个首部24号31跳数限制有效载荷长度IPv6的基本首部40 B源地址（128 位）目的地址（128 位）源地址——128 位。是数据报的发送站的IP 地址。位0版本4通信量类1216流标24号31跳数限制有效载荷长度IPv6的基本首部40 B下一个首部源地址（128 位）目的地址（128 位）目的地址——128 位。是数据报的接收站的IP 地址。IPv6 的扩展首部
扩展首部及下一个首部字段
IPv6 把原来IPv4 首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部）。
这样就大大提高了路由器的处理效率。
六种扩展首部
在RFC 2460 中定义了六种扩展首部：逐跳选项路由选择分片鉴别
封装安全有效载荷目的站选项
IPv6 的扩展首部无扩展首部基本首部TCP/UDP 首部和数据(TCP/UDP 报文段）下一个首部= TCP/UDP有效载荷有扩展首部基本首部下一个首部= 路由选择路由选择首部下一个首部= 分片分片首部下一个首部= TCP/UDPTCP/UDP 首部和数据(TCP/UDP 报文段）有效载荷扩展首部举例IPv6 把分片限制为由源站来完成。源站可以采用保证的最小MTU（1280字节），或者在发送数据前完成路径最大传送单元发现(Path MTU Discovery)，以确定沿着该路径到目的站的最小MTU。分片扩展首部的格式如下：0下一个首部8保留位16片偏移2931保留M标识符扩展首部举例IPv6 数据报的有效载荷长度为3000 字节。下层的以太网的最大传送单元MTU 是1500 字节。分成三个数据报片，两个1400 字节长，最后一个是200 字节长。扩展首部IPv6 基本首部分片首部1第一个分片1400 字节IPv6 基本首部分片首部2第二个分片1400 字节IPv6 基本首部分片首部3第三个分片200 字节用隧道技术来传送长数据报
当路径途中的路由器需要对数据报进行分片时，就创建一个全新的数据报，然后将这个新的数据报分片，并在各个数据报片中插入扩展首部和新的基本首部。
路由器将每个数据报片发送给最终的目的站，而在目的站将收到的各个数据报片收集起来，组装成原来的数据报，再从中抽取出数据部分。
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IPv6 的地址空间1. 地址的类型与地址空间
IPv6 数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：
(1) 单播(unicast) 单播就是传统的点对点通信。(2) 多播(multicast) 多播是一点对多点的通信。(3) 任播(anycast) 这是IPv6 增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。
结点与接口
IPv6 将实现IPv6 的主机和路由器均称为结点。
IPv6 地址是分配给结点上面的接口。
一个接口可以有多个单播地址。
一个结点接口的单播地址可用来唯一地标志该结点。
冒号十六进制记法
(colon hexadecimal notation)
每个16 位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。
68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF零压缩(zero compression)，即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成：FF05::B3
点分十进制记法的后缀
0:0:0:0:0:0:128.10.2.1
再使用零压缩即可得出：::128.10.2.1CIDR 的斜线表示法仍然可用。
60 位的前缀12AB00000000CD3 可记为：
12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60或12AB::CD30:0:0:0:0/60
或12AB:0:0:CD30::/60
地址空间的分配IPv6 将128 位地址空间分为两大部分。第一部分是可变长度的类型前缀，它定义了地址的目的。第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。128 位长度可变类型前缀长度可变地址的其他部分特殊地址
未指明地址这是16 字节的全0 地址，可缩写为两个冒号“::”。这个地址只能为还没有配置到一个标准的IP 地址的主机当作源地址使用。
环回地址即0:0:0:0:0:0:0:1（记为::1）。基于IPv4 的地址前缀为0000 0000 保留一小部分地址作为与IPv4 兼容的。本地链路单播地址
前缀为0000 0000 的地址前缀为0000 0000 是保留一小部分地址与IPv4 兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时期IPv 4和IPv6 将会同时存在，而有的结点不支持IPv6。因此数据报在这两类结点之间转发时，就必须进行地址的转换。80 位16 位32 位IPv4 地址IPv4 映射的0000..................0000 FFFFIPv6 地址全球单播地址的等级结构IPv6 扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级：(1) 全球路由选择前缀，占48 位。(2) 子网标识符，占16 位。(3) 接口标识符，占64 位。第一级第二级第三级位0 48 64 127 子网全球路由选择前缀接口标识符标识符（48 位）（64 位）（16 位）EUI-64
IEEE定义了一个标准的64 位全球唯一地址格式EUI-64。
EUI-64 前三个字节（24 位）仍为公司标识符，但后面的扩展标识符是五个字节（40 位）。较为复杂的是当需要将48 位的以太网硬件地址转换为IPv6 地址。
把以太网地址转换为IPv6 地址G/L 位I/G 位位0 8 24 47IEEE 802 地址cccccc0gcccccccccccccccc低24 位位0 8 24 40 63接口cccccc1gcccccccccccccccc 1111111111111110低24 位标识符0xFFFEG/L = 1从IPv4 向IPv6 过渡
向IPv6 过渡只能采用逐步演进的办法，同时，还必须使新安装的IPv6 系统能够向后兼容。
IPv6 系统必须能够接收和转发IPv4 分组，并且能够为IPv4 分组选择路由。双协议栈(dual stack)是指在完全过渡到IPv6 之前，使一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4 和一个IPv6。
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用双协议栈进行从IPv4 到IPv6 的过渡IPv6A双协议栈IPv6/IPv4BIPv4 网络CDE双协议栈IPv6/IPv4IPv6F流标号：X源地址：A目的地址：F……源地址：A目的地址：F……数据部分…源地址：A目的地址：F……数据部分流标号：无源地址：A目的地址：F……数据部分IPv4 数据报IPv6 数据报数据部分IPv6 数据报使用隧道技术从IPv4 到IPv6 过渡IPv6A双协议栈IPv6/IPv4BIPv4 网络隧道双协议栈IPv6/IPv4EFIPv6IPv6A双协议栈IPv6/IPv4BCIPv4 网络D双协议栈IPv6/IPv4EFIPv6流标号：X源地址：A目的地址：F……数据部分源地址：B目的地址：EIPv4网络…源地址：B目的地址：E流标号：X源地址：A目的地址：F……数据部分IPv6数据报IPv6数据报IPv6 数据报IPv4 数据报IPv4 数据报IPv6 数据报ICMPv6
ICMPv6 的报文格式和IPv4 使用的ICMP 的相似，即前4 个字节的字段名称都是一样的。但ICMPv6 将第5 个字节起的后面部分作为报文主体。
ICMPv6 的报文划分为四大类差错报告报文提供信息的报文多播听众发现报文邻站发现报文
历年试题
答案：B
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