# IPv6 基础知识

# IPv6 概念

  • 下一代互联网 NGI,目前是第六版。IPv6 分组有 1 个固定头部和 n 个扩展头部(任选)以及上层协议的负载组成

    ipv6

  • IPv6 优点

    • 更快的传输速度,地址空间更大,层次结构,首部格式灵活
    • 更安全的传输方式
    • 即插即用,支持资源预分配
  • IPV6 各个字段的解释含义

    • 版本 0110,代表 IPV6
    • 通信类型:8 位,IP 分组优先级,同服务类型
    • 流标记:20 位,标记特殊处理的分组
    • 负载长度:16 位,除了固定,扩展和负载
    • 下一头部:8 位,指明下一头部的类型
    • 跳数限制:检测路由循环
    • 源地址:128 位,发送端的地址
    • 目标地址:128 位,接收端的地址
  • IPV6 扩展头部分组封装顺序

    1. IPV6 头部
    2. 逐跳选项头
    3. 目标选项头(第一个目标节点要处理的信息)
    4. 路由选择头
    5. 分段头
    6. 认证头
    7. 封装安全负荷头
    8. 目标选项头(最后的目标节点要处理的信息)
    9. 上层协议头部
  • IPV6 地址 :128 位,冒分十六进制。8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDE F(8 段,每 4 位二进制,写成十六进制)

  • IPV6 地址简化书写 :①前面的 0 可以省,后面 的不可以省。②多个 0 可以用冒号,但只能一 次。③多个 0 可以压缩为一个 0。④IPV4 兼容写法::192.168.1.10

  • IPV6 格式前缀 :12AB00000000CD3/60 简写 12AB::CD30:0:0:0:0/60、12AB:0:0:CD30::/60

  • IPV6 地址分类 :单播地址、任意播 地址、组 (多) 播地址。分配到接口,一个接口 可以被赋予任何类型的多个地址或地址范围。

    • 任意播:①不能作源,只能作目标。②不能给主机,只能给路由器。

    • 组 (多) 播:一组接口。没有广播,格式前缀 1111 1111。

    • 单播:①可聚合全球单播。②链路本地地址。③站点本地地址。④特殊单播地址。

# IPv6 地址分类

  • ①可聚合全球单播(相当于公网 IP):前缀  001。

  • ②链路本地地址(相当于自动专用 IP):前缀  1111 1110 10。

  • ③站点本地地址(相当于私有 IP):前缀  1111 1110 11。

  • ④特殊单播地址:不确定地址 0:0:0:0:0:0:0:0, 不分配,初始用,能作源地址,不能目的地址。回环地址 0:0:0:0:0:0:0:1,发给自己,可作源地址和目的地址。

# IPv6 地址配置

  • 默认自动配置分两种
    • 全状态自动配置:动态主机配置协议 DHCP,实现了 IP 地址的自动配置
  • 无状态自动配置
    • 获得链路本地地址:链路本地地址前缀 1111 1110 10 后加网卡 MAC 地址,产生一个链路本地地址,并发出一个 ICMPv6 请求,确认唯一性
    • 获得可聚合全球单播地址:向本地链路中所有足部 ICMPv6 路由器请求,主机获得单播前缀 001 后加自己的接口 ID,自动配置单播地址

# IPv6 与 IPv4 区别

IPv4 地址 IPv6 地址
点分十进制表示 带冒号的十六进制表示,0 压缩
分为 ABCDE 类 不分类
组播地址 224.0.0.0/4 组播地址 FF00::/8
广播地址(主机部分全为 1 任意播(限于子网内部)
默认地址 0.0.0.0 不确定地址 ::
回环地址 127.0.0.1 回环地址 ::1
公共地址 可聚合全球单播地址 FP=001
私网地址 10.0.0.0/8172.16.0.0/12 站点本地地址 FECO::/48
自动专用 IP 地址 169.254.0.0/16 链路本地地址 FE8O::/48

# IPv6 相比 IPv4 的改进

  1. 扩展寻址能力:扩展到 128 位,致辞多级地址层次,改进组播,增加任意播更实用
  2. 简化报头格式:IP 头部字段由 12 个减少为 8 个,中间路由器由 6 个减少为 4 个,提高效率
  3. 改进路由选项:路由选项放在扩展头部,仅在需要时插上路由选项,更灵活流畅
  4. 提供流标记:对某些分组进行特别处理,可以提供特别的服务质量,更好的传送数据

# 移动 IP

# 概念

  • 移动主机在移动的同时,能够在任何地方使用它的家乡地址进行联网

    ydip

  • 移动 IP 的原理:移动主机分配一个家乡地址作为永久标识。如果到外地赋予一个转交地址,家乡地址会获得外地的转交地址。

# IPv6 过渡技术

# 隧道技术

  • 用于解决 IPV6 网络节点之间通过 IPV4 网络进行通信的问题(时空隧道)
  • 优点:
    • 充分利用现有网络投资,过渡初期实现方便
  • 缺点:
    • 路由器隧道出入口负载重,实现复杂,不利于大规模应用

# 协议翻译技术

  • 使得纯 IPV6 节点之间和纯 IPV4 节点之间可以通信(英汉互译)
  • 优点:
    • 不需要升级改造,开启 NAT-PT 即可
  • 缺点:
    • 转换不能完全保持原有含义,缺乏安全性
  • 技术:SIIT 翻译、NAT-PT 翻译、TRT 翻译

# 双协议技术

  • 使得 IPV4 与 IPV6 共存于同一设备和同一网络中(英汉双语)
  • 优点:
    • 网络规划相对简单,可以充分发挥安全性、路由约束和流支持
  • 缺点:
    • 对设备要求较高,维护大量协议和数据,升级改造投资大、建设周期比较长
  • 技术:BIS 双栈、BIA 双栈

# 6to4 隧道

  • IPV6 穿越 PIV4.6to4 地址:前缀为 2002,如 192.0.2.42 对应于 6to4 地址为 2002:c000:022a::/48 ,隧道两端的节点必须都支持 IPV6 和 IPV4 协议栈

# 6over4 隧道

  • IPV4 自动生成 IPV6 地址,例如 192.0.2.142 对应的链路本地地址为 FE80::C000:028E/64 , 这种方法就是无状态自动配置,依赖于 IPV4 组播,收到局限

# ISATAP 隧道

  • 站内自动隧道寻址协议,自动分配地址的技术,可以穿透 NAT 设备

# IPV6 路由协议

  • RIPng:RIPv2 的扩展,UDP521 端口
  • OSPFv3:OSPFv2 的扩展
  • BGP4+:BGP4 的扩展,用于支持 IPV6
  • ICMPv6:ICMP 的扩展,集成了 ARP 功能
  • IS-IS:中间系统到中间系统,IS-IS 属于内部网关路由协议。使用 SPT 算法进行路由计算

# 练习例题

  1. IPV6 地址可以表示成各种简写形式,以下地址,33AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 简写形式,正确的是

    • 33AB:0:0:CD30::/60
    • 33AB::CD3/60
    • 33AB:0:0:CD3/60
    • 33AB::CD30/60
  2. 在 IPv6 地址中,IPV6 可聚合全球单播地址的格式前缀是

    • 001
    • 100
    • 11111111011
    • 11111111
  3. 所谓移动 IP 是指

    • 通过地址翻译技术改变主机的 IP 地址
    • 一个主机 IP 地址可以转移给另一个手机
    • 移动主机通过在无线通信网中漫游来保持网络连接
    • 移动主机在离开家乡网络的远程站点可以连接工作
  4. 在 IPV4 和 IPV6 混合的网络中,协议翻译技术用于

    • 两个 IPV6 主机通过 IPV4 网络通信
    • 两个 IPV4 主机提过 IPV6 网络通信
    • 纯 IPV4 主机和纯 IPV6 主机之间的同学
    • 两个双协议栈主机之间的通信
  5. 实现移动 IP 的关键技术是

    • 移动主机具有一个可以接入任何网络的通用 IP 地址
    • 移动主机具有一个家乡网络地址并获取一个外地转交地址
    • 移动主机通过控制全网的管理中心申请网络接入服务
    • 移动主机总是通过家乡网络地址采取接入服务
  6. IPv6 单播地址的描述中,正确的是

    • 任何端口只能用于一个唯一的全局地址
    • 站点本地地址的格式前缀为 FE00::/10
    • 链路本地地址的额格式前缀为 FE00::/12
    • 全球单播地址的格式前缀为 2000::/3