現(xiàn)代通信技術-IPV6網(wǎng)完整版

1、 2 本章學習內容及要求 l了解 IPv6技術的發(fā)展歷程 l理解 IPv6協(xié)議的基本內容 理解ICMPv6的特點 l熟悉 IPv6過渡中的三種基本技術 l掌握 IPv6協(xié)議格式描述方法 IPv6地址格式的描述發(fā) 比較IPv6與IPv4兩種協(xié)議的方法 3 4.1 IPv6協(xié)議概述 l4.1.1 IPv4協(xié)議存在的問題 l4.1.2 IPv6協(xié)議的發(fā)展歷程 4 4.1.1 IPv4協(xié)議存在的問題 l地址空間的局限性 l缺乏對安全性的支持 lIPv4網(wǎng)絡中節(jié)點配置很復雜 l缺乏對服務質量的支持 l缺乏對移動性的支持 lIPv4路由問題 5 4.1.2 IPv6協(xié)議的發(fā)展歷程 l早在20世紀90年代初

2、期，Internet工程任務組IETF就開始著 手下一代Internet協(xié)議的制定工作 l1991年12月IETF發(fā)布RFC1287文檔“未來的Internet體系結 構”，該文檔內容包括對于Internet將來發(fā)展的基本估計 l1992年6月IETF公開征求對IPng的建議 l1993年成立IPng Area工作組 l1994年12月IPng Area給出對下一代Internet協(xié)議技術標準進 行評議的RFC1726文檔，提出17條評議標準 l1994年7月IETF決定以SIPP作為IPng的基礎，對SIPP進行 了改進 l1995年由Cisco公司的Steve Deering和Nokia公

3、司的Robert Hinden起草完成IPv6協(xié)議 l1998年12月發(fā)布了IPv6協(xié)議標準RFC2460 l1999年完成了IETF要求的協(xié)議審定和測試 6 4.2 IPv6協(xié)議格式 l4.2.1 IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元 l4.2.2 IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議的比較 l4.2.3 IPv6協(xié)議的擴展首部 7 4.2.1 IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元 lIPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元由固定首部(base header)和有效 載荷(payload)組成，有效載荷又包括擴展首部 (extension header)和數(shù)據(jù)部分。固定首部有40字 節(jié)，包含有8個字段 8 有多個可選擴展首部的IPv6數(shù)據(jù)報一般格式 l

4、擴展首部是可選的，擴展首部的長度可變，之后 是數(shù)據(jù)部分 9 IPv6中下一個首部字段的一些可能取值 10 4.2.2 IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議的比較 lIPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議是互相不兼容的兩個網(wǎng)絡層協(xié)議，IPv6 是在IPv4基礎上的改進 11 IPv6協(xié)議首部與IPv4協(xié)議首部的比較 12 4.2.3 IPv6協(xié)議的擴展首部 l擴展首部的用法 l擴展首部的標識 l擴展首部的順序 13 4.3 IPv6地址 l4.3.1 IPv6地址標識方法 l4.3.2 IPv6地址空間和IPv6前綴 l4.3.3 IPv6地址的分類 l4.3.4 IPv6地址的一般格式 14 4.3.1 IPv6地

5、址標識方法 lIPv6地址長度是128位，包括16個字節(jié)。為 了便于記憶、識別和應用 l規(guī)定IPv6地址有3種格式： 首選格式 壓縮表示格式 內嵌IPv4地址的IPv6地址格式 15 地址的例子 例如一個例如一個128位二進制位的位二進制位的IPv6地址：地址： 00100000 00000001 00000100 00010000 00000000 00000000 00000000 00000001 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 01000101 11111111 把把128位二進制位的位二進制位的IPv6地址每

6、地址每16位劃分為一個位段，每一個位劃分為一個位段，每一個 位段用位段用4位十六進制整數(shù)表示，各組之間由冒號位十六進制整數(shù)表示，各組之間由冒號(:)間隔，注意間隔，注意 這里的冒號需要在英文輸入方式下輸入，得出該這里的冒號需要在英文輸入方式下輸入，得出該IPv6地址首選地址首選 格式：格式： 2001: 0410: 0000: 0001: 0000: 0000: 0000: 45ff 16 4.3.2 IPv6地址空間和IPv6前綴 lIPv6地址前綴表示方法與IPv4地址中的 CIDR一樣 lIPv6地址前綴格式為：IPv6地址/前綴長度 lIPv6地址與前綴長度之間以斜杠“/”區(qū)分 前綴長

7、度是一個十進制值 指定該地址中最左邊的用于組成前綴的比特數(shù) 指出了地址中有多少位屬于網(wǎng)絡標識 17 4.3.3 IPv6地址的分類 l單播地址 用來標識網(wǎng)絡節(jié)點的單一網(wǎng)絡接口 l多播地址 用來標識一組網(wǎng)絡接口(通常屬于不同的節(jié)點)。一個多播 地址確定一組IPv6接口 l任播地址 用來標識多個網(wǎng)絡接口，這些接口通常屬于不同的節(jié)點 向一個任播地址發(fā)送的數(shù)據(jù)包將只會被發(fā)往這些接口中距 離最近的一個節(jié)點的網(wǎng)絡接口 l特殊地址及取消廣播地址的原因 18 4.3.4 IPv6地址的一般格式 l一個典型的IPv6地址由三個部分組成：全球路由前綴 GRP(Global Routing Prefix)、子網(wǎng)ID

8、(subnet ID)和接口 ID(interface ID) lIPv6主機地址的接口標識符基于IEEE EUI-64格式。該格 式基于已存在的MAC地址來創(chuàng)建64位接口標識符，這樣 的標識符在本地和全球范圍是惟一的 19 4.4 ICMPv6 l4.4.1 ICMPv6概述 l4.4.2 ICMPv6對ICMPv4的改進 l4.4.3 ICMPv6報文的一般格式 20 4.4.1 ICMPv6概述 lICMPv6是IPv6的Internet控制報文協(xié)議，它屬于 IPv6協(xié)議的一個組成部分，和IPv6協(xié)議一起工作， IPv6網(wǎng)絡中的每一個節(jié)點均要實現(xiàn)ICMPv6 lICMPv6實現(xiàn)并提供的主

9、要功能有： 錯誤報告；網(wǎng)絡診斷；鄰居發(fā)現(xiàn)；多播實現(xiàn)；重定向 ICMPv6的控制信息主要有兩種：差錯報文和查詢 lICMPv6報文作為IPv6分組的數(shù)據(jù)載荷 21 4.4.2 ICMPv6對ICMPv4的改進 lICMPv6協(xié)議實現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡中的ICMP、ARP、IGMP協(xié)議 的功能，ICMPv6協(xié)議刪除了一些不再使用的過時報文類 型，定義了一些新的功能和報文 22 ICMPv6與ICMPv4報文類型的比較 23 4.4.3 ICMPv6報文的一般格式 l在每個ICMPv6報文之前是一個IPv6固定首部和可選的擴展首部 l位于ICMPv6首部之前的那個首部的下一個首部(Next Header)

10、字段的 值為58，標識后面為ICMPv6報文 24 4.4 ICMPv6 l4.4.1 ICMPv6概述 l4.4.2 ICMPv6對ICMPv4的改進 l4.4.3 ICMPv6報文的一般格式 25 4.4.1 ICMPv6概述 lICMPv6是IPv6的Internet控制報文協(xié)議，它屬于 IPv6協(xié)議的一個組成部分，和IPv6協(xié)議一起工作， IPv6網(wǎng)絡中的每一個節(jié)點均要實現(xiàn)ICMPv6 lICMPv6實現(xiàn)并提供的主要功能有： 錯誤報告；網(wǎng)絡診斷；鄰居發(fā)現(xiàn)；多播實現(xiàn)；重定向 ICMPv6的控制信息主要有兩種：差錯報文和查詢 lICMPv6報文作為IPv6分組的數(shù)據(jù)載荷 26 4.4.2

11、ICMPv6對ICMPv4的改進 lICMPv6協(xié)議實現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡中的ICMP、ARP、IGMP協(xié)議 的功能，ICMPv6協(xié)議刪除了一些不再使用的過時報文類 型，定義了一些新的功能和報文 27 ICMPv6與ICMPv4報文類型的比較 28 4.4.3 ICMPv6報文的一般格式 l在每個ICMPv6報文之前是一個IPv6固定首部和可選的擴展首部 l位于ICMPv6首部之前的那個首部的下一個首部(Next Header)字段的 值為58，標識后面為ICMPv6報文 29 4.5 IPv6過渡技術 l4.5.1 IPv6過渡技術概述 l4.5.2雙棧技術 l4.5.3 隧道技術 l4.5.4

12、轉換技術 30 4.5.1 IPv6過渡技術概述 l過渡是指某一事物從一種狀態(tài)逐步演化為另一種 狀態(tài)，或者逐步轉變?yōu)榱硪皇挛?l過渡的特征有兩個： 過渡需要一個過程，需要一定的時間 在過渡過程中，事物發(fā)生了質的變化，逐漸不同于原來的 事物 過渡完成以后，演變成為新的事物 l在相當一段時間內IPv4和IPv6會共存在一個環(huán)境 中，要提供平穩(wěn)的轉換過程 lIPv4網(wǎng)絡向IPv6網(wǎng)絡的過渡可以分為4個階段 31 IPv4網(wǎng)絡向IPv6網(wǎng)絡的過渡階段 IPv4的海洋將會逐漸變小，而的海洋將會逐漸變小，而IPv6的小島將會越來越多，逐的小島將會越來越多，逐 步連接成步連接成IPv6海洋，最終實現(xiàn)海洋，最

13、終實現(xiàn)IPv6完全取代完全取代IPv4 32 過渡時期采用的3種主要技術 lIETF推薦的轉換機制有： 雙協(xié)議棧技術、隧道技術、翻譯技術 33 4.5.2雙棧技術 l采用雙棧技術的節(jié)點上同時運行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧。 這是使IPv6節(jié)點保持與純IPv4節(jié)點兼容最直接的方式 34 4.5.3 隧道技術 l隧道技術的設計思路是： 將IPv6分組作為無結構意義的數(shù)據(jù)部分，封裝在IPv4數(shù)據(jù)報中， 構成IPv4分組，在IPv4網(wǎng)絡傳輸 l為了標識IPv4分組攜帶（封裝）的是IPv6分組，IPv4分組 中協(xié)議字段的值設置為41 35 自動隧道的例子 l自動隧道的建立和拆除是動態(tài)的 l隧道技術中的

14、數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)歷3個過程 第一，在隧道的起始節(jié)點對IPv6分組進行封裝 第二，在隧道中傳輸封裝后的IPv4分組 第三，在隧道的末尾節(jié)點對IPv4分組進行解封得到IPv6分組 36 4.5.4 轉換技術 l轉換(翻譯)技術讓純IPv6節(jié)點能夠和純IPv4節(jié)點相互通信 轉換(翻譯)技術有事也稱為IP層協(xié)議首部轉換 l在實現(xiàn)時，轉換網(wǎng)關除了要進行IPv4地址和IPv6地址轉換， 還要進行協(xié)議的轉換和翻譯，NAT-PT l翻譯技術對應的技術文檔是RFC 2766 lNAT最初用于解決IPv4地址短缺問題，通過維護一個地址轉 換表，把內網(wǎng)的專用IP地址映射到外網(wǎng)的IP地址 對于IPv4向IPv6過渡機制來講

15、，這里的內網(wǎng)和外網(wǎng)可以分別對應 IPv4網(wǎng)絡或IPv6網(wǎng)絡 l網(wǎng)絡地址轉換與協(xié)議轉換NAT-PT 是一種純IPv4節(jié)點和純 IPv6節(jié)點之間的互通方式 l無狀態(tài)IP / ICMP轉換SIIT 技術是對IP協(xié)議和ICMP協(xié)議進行 協(xié)議轉換 37 4.6 IPV6小結 l作為TCP/IP協(xié)議簇中的網(wǎng)絡層協(xié)議，IPv6協(xié)議與 IPv4協(xié)議是互不兼容的 lIPv6分組由固定首部和有效載荷組成，有效載荷 又包括擴展首部和數(shù)據(jù)部分 lIPv6地址用于標識網(wǎng)絡接口，而不是網(wǎng)絡節(jié)點 lICMPv6是IPv6的Internet控制報文協(xié)議，它屬于 IPv6協(xié)議的一個組成部分 lIETF推薦的轉換機制有：雙協(xié)議棧

16、技術、隧道技 術、翻譯技術等 38 4.7 城域網(wǎng)及IEEE 802.6協(xié)議 39 40 DQDB (Distributed Queue Dual Bus) 41 MAN 舉例 lMAN Image 42 寬帶IP城域網(wǎng) l 寬帶寬帶IP城域網(wǎng)是一個城域網(wǎng)是一個城市及郊區(qū)范圍內（可包括縣區(qū)城市及郊區(qū)范圍內（可包括縣區(qū) 等）等）以以 IP 和和 ATM 電信技術為基礎，集數(shù)據(jù)、語音、視電信技術為基礎，集數(shù)據(jù)、語音、視 頻服務于一體的高帶寬、多功能、多業(yè)務接入的可發(fā)展頻服務于一體的高帶寬、多功能、多業(yè)務接入的可發(fā)展 和開放的多媒體通信網(wǎng)絡。它和開放的多媒體通信網(wǎng)絡。它是是廣域廣域骨干網(wǎng)絡在城市范骨

17、干網(wǎng)絡在城市范 圍內的延伸，圍內的延伸， 并作為本地的公共信息服務平臺組成部并作為本地的公共信息服務平臺組成部 分，滿足用戶對基于分，滿足用戶對基于IP的各種多媒體業(yè)務的需求。的各種多媒體業(yè)務的需求。 l 寬帶寬帶IP城域網(wǎng)由核心層、匯聚層、接入層組成。城域網(wǎng)由核心層、匯聚層、接入層組成。核心核心 層層主要完成城域網(wǎng)主要完成城域網(wǎng)內部內部信息的高速傳送與交換，實現(xiàn)與信息的高速傳送與交換，實現(xiàn)與 其它網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，而其它網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，而匯匯聚聚層層主要完成信息的匯聚與主要完成信息的匯聚與 分發(fā)，分發(fā)，接入層接入層為用戶提供具體的接入手段。為用戶提供具體的接入手段。核心層和匯核心層和匯 聚層聚層由運營商統(tǒng)一規(guī)劃與建設由運營商統(tǒng)一規(guī)劃與建設， 接入接入層則層則可能由運營可能由運營 商、商、ISP及企及企事事業(yè)業(yè)單位單位建設建設。 43 寬帶IP城域網(wǎng)架構 l 核心層核心層由高性能路由器組成由高性能路由器組成 l 匯聚層匯聚層由高性能三層交換機組成由高性能