首页 软考网络工程师

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 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12 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 []{.gap} {.quiz}

    • 33AB:0:0:CD30::/60 {.correct}
    • 33AB::CD3/60 {.options}
    • 33AB:0:0:CD3/60 {.options}
    • 33AB::CD30/60 {.options}
      {.options}

  2. 在IPv6地址中，IPV6可聚合全球单播地址的格式前缀是 []{.gap} {.quiz}

    • 001 {.correct}
    • 100 {.options}
    • 11111111011 {.options}
    • 11111111 {.options}
      {.options}

  3. 所谓移动IP是指 []{.gap} {.quiz}

    • 通过地址翻译技术改变主机的IP地址 {.options}
    • 一个主机IP地址可以转移给另一个手机 {.options}
    • 移动主机通过在无线通信网中漫游来保持网络连接 {.correct}
    • 移动主机在离开家乡网络的远程站点可以连接工作 {.options}
      {.options}

  4. 在IPV4和IPV6混合的网络中，协议翻译技术用于 []{.gap} {.quiz}

    • 两个IPV6主机通过IPV4网络通信 {.options}
    • 两个IPV4主机提过IPV6网络通信 {.options}
    • 纯IPV4主机和纯IPV6主机之间的同学 {.correct}
    • 两个双协议栈主机之间的通信 {.options}
      {.options}

  5. 实现移动IP的关键技术是 []{.gap} {.quiz}

    • 移动主机具有一个可以接入任何网络的通用IP地址 {.options}
    • 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 {.correct}
    • 移动主机通过控制全网的管理中心申请网络接入服务 {.options}
    • 移动主机总是通过家乡网络地址采取接入服务 {.options}
      {.options}

  6. IPv6单播地址的描述中，正确的是 []{.gap} {.quiz}

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