IPv6基礎簡介解析課件

1、IPV6的基礎介紹小組成員： 秦緒菲 李憲毅 苗永明 張宗澤 王泓霖 IPV6的基礎介紹小組成員： 秦緒菲 李憲毅 苗永 一、 IPv6簡介 二、 IPv6的特點 三、 IPv6 數(shù)據(jù)報 四、 IPv6地址 五、 IPv6的安全性 IPV6簡介IPV6簡介 IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫，它是IETF(Internet Engineering Task Force 譯：互聯(lián)網(wǎng)工程任務組)設計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議-IPv4-的下一代IP協(xié)議。 目前全球因特網(wǎng)所采用的協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議族。IP是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡層的協(xié)議，是TCP/IP

2、協(xié)議族的核心協(xié)議。 IPv6正處在不斷發(fā)展和完善的過程中，它在不久的將來將取代目前被廣泛使用的IPv4，每個人將擁有更多IP地址。 IPv6簡介 IPv6是“Internet Protocol90年代初，在國際上，對IPv6的各項研究和實現(xiàn)已經(jīng)展開。法國INRIA、日本KAME、美國NRL等研究機構，IBM、Sun Microsystems、Trumpet、Hitachi等公司，分別研制開發(fā)了不同平臺上的IPv6系統(tǒng)軟件和應用軟件；Cisco、Bay等路由器廠商已經(jīng)開發(fā)出了面向IPv6網(wǎng)絡的路由器產品。1996年，一個以研究IPv6為目標的虛擬實驗網(wǎng)絡，國際IPv6試驗床6Bone建立，歐洲、

3、美洲、亞洲的許多國家和組織都已經(jīng)加入了6BONE。1998年底，面向實用的全球性IPv6研究和教育網(wǎng)（6REN）開始啟動。這期間以STAR TAP為依托的6TAP（IPv6 Transit Access Point）得以實施，建立了以ATM交換機為中心的IPv6洲際網(wǎng)絡。90年代初，在國際上，對IPv6的各項研究和實現(xiàn)已經(jīng)展開。法IPv4潛伏的三大危機地址枯竭在IP頭標中能夠處理的地址數(shù)由IP地址域的長度決定。IPv4的地址域為32比特，可提供232（約40億）個IP地址。但因將IP地址按網(wǎng)絡規(guī)模劃分成A、B、C三類后，用戶可用地址總數(shù)顯著減少。網(wǎng)絡號碼匱乏在IPv4中，A類網(wǎng)絡只有126個，

4、每個能容納1億多個主機；B類網(wǎng)絡也僅有16,383個，每個能容納6萬多個主機；C類網(wǎng)絡雖多達209萬余個，但每個只能容納254個主機。隨著ISP的激增，這三類地址很快被占滿，新出現(xiàn)的網(wǎng)絡難以加入Internet。路由表急劇膨脹每增加一個子網(wǎng)路由器就增加一個表項，使路由器不堪重負，已經(jīng)出現(xiàn)路由表占滿路由器內存，導致網(wǎng)絡異常的惡性故障IPV6簡介IPv4潛伏的三大危機地址枯竭IPV6簡介IPV6簡介IPv6擁有巨大的地址空間 IPv6的IP地址域為128比特，擁有2128巨大的地址空間。如果地球表面都覆蓋計算機，允許每平米擁有71023個地址采用IPv6地址后，不僅每個人擁有一個IP地址，就連未來

5、的電話、冰箱等每一臺信息家電設備都能分到一個IP地址。一個人擁有100臺計算機也并非夢想。IPV6簡介IPv6擁有巨大的地址空間 IPv6的IP地址域簡單是美簡化固定的基本報頭，提高處理效率擴展為先引入靈活的擴展報頭，協(xié)議易擴展層次區(qū)劃地址格式更具層次性，便于路由聚合借助路由聚合有效縮減IPv6路由表尺寸。即插即用地址配置簡化，自動配置.IPv6引入自動配置以及重配置技術，對于IP地址等信息實現(xiàn) 自動增刪，更新配置，提高IPv6的易管理性。貼身安全網(wǎng)絡層的IPSec認證與加密，端到端安全IPv6協(xié)議的其他特點簡單是美簡化固定的基本報頭，提高處理效率IPv6協(xié)議的其網(wǎng)絡地址空間的極大擴展網(wǎng)絡地址

6、表示不同網(wǎng)絡地址的分類方式不同網(wǎng)絡地址改進的IP多播強調了多播的必要性多播地址的改進分為域內多播和域間多播，改變了其可管理性良好的可擴展性相比IPv4的區(qū)別網(wǎng)絡地址空間的極大擴展網(wǎng)絡地址表示不同網(wǎng)絡地址的分類方式不IPV6簡介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簡介IPv6 數(shù)據(jù)報的一般形式 基本 擴展 擴展 IPV6簡介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)。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(

7、payload)或凈負荷。 IPV6簡介IPv6 數(shù)據(jù)報的首部IPv6 將首部長度變?yōu)楣蘄PV6簡介IPv6 數(shù)據(jù)報首部與 IPv4 數(shù)據(jù)報首部的對比04816192431版 本標志生 存 時 間協(xié) 議標 識服 務 類 型總 長 度片 偏 移填 充首 部 檢 驗 和源 地 址目 的 地 址可 選 字 段 （長 度 可 變）比特首部長度固 定部分20字節(jié)可變部分IPv4首部取消有變化上面是 IPv4 數(shù)據(jù)報的首部IPV6簡介IPv6 數(shù)據(jù)報首部與 IPv4 數(shù)據(jù)報首部的IPV6簡介041631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）（12

8、8 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）IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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）IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址源 地 址下 一 個 首 部流 標 號12通 信

9、 量 類（128 bit）（128 bit）有 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6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。 IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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24IPv6的基本首部40 B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。IPV6簡介041631版 本比特目 的 地

10、 址IPV6簡介041631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24IPv6的基本首部40 B流標號(flow label) 20 bit。 “流”是互聯(lián)網(wǎng)絡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質量。所有屬于同一個流的數(shù)據(jù)報都具有同樣的流標號。 IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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

11、 效 載 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B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之內），其最大值是 64 KB。 IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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24IPv6的基本首部40 B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。 IPV6簡介0416

12、31版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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24IPv6的基本首部40 B跳數(shù)限制(hop limit) 8 bit。源站在數(shù)據(jù)報發(fā)出時即設定跳數(shù)限制。路由器在轉發(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。 IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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

13、 荷 長 度跳 數(shù) 限 制24IPv6的基本首部40 B源地址 128 bit。是數(shù)據(jù)報的發(fā)送站的 IP 地址。 IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPV6簡介041631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24IPv6的基本首部40 B目的地址 128 bit。是數(shù)據(jù)報的接收站的 IP 地址。 IPV6簡介041631版 本比特目 的 地 址IPv6地址IPv6地址擴展到128比特，為便于理解協(xié)議。設計者用冒號將其 分割成8個16比特的數(shù)組，每個數(shù)組表示成4位的1

14、6進數(shù)。例如： FECD:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210IPv6地址IPv6地址簡化規(guī)則每一個段中開頭的0可以省略不寫，但末尾的0不能省略； 原始IPv6地址： 3ffe:1944:0100:000a:0000:00bc:2500:0d0b 簡化后IPv6地址： 3ffe:1944:100:a:0:bc:2500:d0b如果某段或連續(xù)幾段全是0，則可以使用一個“:”來代替。 原始IPv6地址： Ff02:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0005 簡化后IPv6地址：ff02:5如果128位全部為0的地址，則可以使用一個“:”來表

15、示。IPv6地址簡化規(guī)則 地址簡化注意事項注：在IPv6地址中，只能使用一次雙冒號。 例 2001:0d02:0000:0000:0014:0000:0000:0095以下兩種縮寫方式都是正確的： 2001:d02:14:0:0:95 2001:d02:0:0:14:95 地址簡化注意事項十六進制與二進制之間的轉換規(guī)則：每個十六進制數(shù)=4位二進制數(shù)十六進制與二進制之間的轉換規(guī)則：每個十六進制數(shù)=4位二進制數(shù) 類似于IPv4中的CDIR表示法，IPv6用前綴來表示網(wǎng)絡地址空間，比如： 2001:250:6000:/48 表示前綴為48位的地址空間，其后的80位可分配給網(wǎng)絡中的主機，共有2的80次

16、方個地址 下面解釋一些常見的IPv6地址或者前綴： :/128 即0:0:0:0:0:0:0:0，只能作為尚未獲得正式地址的主機的源地址，不能作為目的地址，不能分配給真實的網(wǎng)絡接口 :1/128 即0:0:0:0:0:0:0:1，回環(huán)地址，相當于ipv4中的localhost（127.0.0.1），ping locahost可得到此地址 IPV6簡介 類似于IPv4中的CDIR表示法，IPv6用前綴來表示網(wǎng)絡2001:/16 全球可聚合地址，由 IANA 按地域和ISP進行分配，是最常用的IPv6地址 2002:/16 6 to 4 地址，用于6to4自動構造隧道技術的地址 3ffe:/16

17、早期開始的IPv6 6bone試驗網(wǎng)地址 注：上面三類屬于單播地址，都是目前互聯(lián)網(wǎng)上廣泛應用的IPv6地址 IPV6簡介2001:/16 全球可聚合地址，由 IANA 按fe80:/10 本地鏈路地址，用于單一鏈路，適用于自動配置、鄰機發(fā)現(xiàn)等，路由器不轉發(fā) ff00:/8 組播地址 :A.B.C.D 其中代表ipv4地址，兼容IPv4的IPv6地址。自動將IPv6包以隧道方式在IPv4網(wǎng)絡中傳送的IPv4/IPv6節(jié)點將使用這些地址 :FFFF:A.B.C.D 其中代表ipv4地址，例如 :ffff:202.120.2.30 ，是IPv4映射過來的IPv6地址，它是在不支持IPv6的網(wǎng)上用于表

18、示IPv4節(jié)點IPV6簡介fe80:/10 本地鏈路地址，用于單一鏈路，適用IPv6在IPv4的基礎上進行改進，它的一個重要的設計目標是與IPv4兼容，因為不可能要求立即將所有節(jié)點都演進到新的協(xié)議版本，如果沒有一個過渡方案，再先進的協(xié)議也沒有實用意義。 如何完成從IPv4到IPv6的轉換，是IPv6發(fā)展需要解決的第一個問題。目前，IETF已經(jīng)成立了專門的工作組，研究IPv4到IPv6的過渡問題和高效無縫互通問題，并且已提出了很多方案。為了實現(xiàn)IPv4到IPv6過渡的逐步演進、逐步部署、地址兼容、降低費用四個目標.IPV6簡介 從 IPv4 向 IPv6 過渡 IPv6在IPv4的基礎上進行改進

19、，它的一個重要的設計目標是IETF推薦了雙協(xié)議棧、隧道技術以及NAT等演進方案。這些演進方案已經(jīng)在歐洲、日本以及我國的商用或實驗網(wǎng)絡中得到論證和實踐。這些演進方案需要進一步與中國具體的網(wǎng)絡實踐和運營實踐相結合，需要在大規(guī)模的商用實踐中論證、發(fā)展與完善。IPV6簡介IETF推薦了雙協(xié)議棧、隧道技術以及NAT等演進方案。這些演IPV6簡介例如 ： 1.雙協(xié)議棧技術（Dual Stack） 2.隧道技術 （Tunneling） 3.協(xié)議轉換技術（NAT） 下面介紹一下這三個技術 1.雙協(xié)議棧技術（Dual Stack） ：雙協(xié)議棧技術是使IPv6節(jié)點與IPv4節(jié)點兼容的最直接方式，應用對象是主機、路

20、由器等通信節(jié)點。支持雙協(xié)議棧的IPv6節(jié)點與IPv6節(jié)點互通時使用IPv6協(xié)議棧，與IPv4節(jié)點互通時借助于4over6使用IPv4協(xié)議棧。IPv6節(jié)點訪問IPv4節(jié)點時，先向雙棧服務器申請一個臨時IPv4地址，IPV6簡介例如 ： 1.雙協(xié)議棧技術（Dual St同時從雙棧服務器得到網(wǎng)關路由器的TEP（TunnelEndPoint）IPv6地址。IPv6節(jié)點在此基礎上形成一個4over6的IP包，4over6包經(jīng)過IPv6網(wǎng)傳到網(wǎng)關路由器，網(wǎng)關路由器將其IPv6頭去掉，將IPv4包通過IPv4網(wǎng)絡送往IPv4節(jié)點。網(wǎng)關路由器要記住IPv6源地址與IPv4臨時地址的對應關系，以便反方向將IPv

21、4節(jié)點發(fā)來的IP包轉發(fā)到IPv6節(jié)點。這種方式對IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但由于需要雙路由基礎設施，增加了網(wǎng)絡的復雜度，依然無法解決IP地址耗盡的問題。IPV6簡介同時從雙棧服務器得到網(wǎng)關路由器的TEP（TunnelEndPIPV6簡介雙協(xié)議棧 IPv6數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層IPv6IPv4/IPv6 雙協(xié)議棧IPv4IPv4IPv6TCP 或 UDP應用層TCP 或 UDP應用層TCP 或 UDP應用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層IPv4和 IPv4 通信和 IPv6 通信IPV6簡介雙協(xié)議棧 IPv6數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層IPv6IIPV6簡介用雙協(xié)議棧進行從 IPv4 到 IPv6

22、 的過渡 雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4 網(wǎng)絡ABCDEF流標號：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分流標號：無源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv6 數(shù)據(jù)報IPv6 數(shù)據(jù)報源地址：A目的地址：F數(shù)據(jù)部分源地址：A目的地址：F數(shù)據(jù)部分IPv4 數(shù)據(jù)報IPV6簡介用雙協(xié)議棧進行從 IPv4 到 IPv6 的過 2.隧道技術 （Tunneling） ：隨著IPv6網(wǎng)絡的發(fā)展，出現(xiàn)了許多局部的IPv6網(wǎng)絡，但是這些IPv6網(wǎng)絡需要通過IPv4骨干網(wǎng)絡相連。將這些孤立的IPv6島相互聯(lián)通必須使用隧道技術。利用隧道技術可以通過現(xiàn)有的運行IPv4協(xié)議的Inte

23、rnet骨干網(wǎng)絡（即隧道）將局部的IPv6網(wǎng)絡連接起來，因而是IPv4向IPv6過渡的初期最易于采用的技術。 IPV6簡介使用隧道技術從 IPv4 到 IPv6 過渡 2.隧道技術 （Tunneling） ：隨著IPv6IPv6數(shù)據(jù)包在IPv4隧道中傳輸時，原始包頭和有效載荷是不被修改的。僅在IPv6數(shù)據(jù)包前面插入一個IPv4的包頭。這樣，里面的包頭包含著端到端IPv6會話的源和目的IPv6地址,外面的包頭包含著隧道端點的源和目的IPv4地址。隧道的兩端要執(zhí)行IPv6數(shù)據(jù)包的封裝和解封裝所以兩端的設備必須同時支持IPv4和IPv6。隧道技術只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其他部分沒有要求

24、，因而非常容易實現(xiàn)。但是隧道技術不能實現(xiàn)IPv4主機與IPv6主機的直接通信。 IPV6簡介使用隧道技術從 IPv4 到 IPv6 過渡 IPv6數(shù)據(jù)包在IPv4隧道中傳輸時，原始包頭和有效載荷是不IPV6簡介IPv4 網(wǎng)絡IPv6IPv6ABCDEFIPv4 數(shù)據(jù)報IPv4 數(shù)據(jù)報IPv4網(wǎng)絡 IPv6IPv6ABEF隧道源地址：B目的地址：EIPv6數(shù)據(jù)報雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4雙協(xié)議棧IPv6/IPv4IPv4 網(wǎng)絡流標號：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分IPv6 數(shù)據(jù)報流標號：X源地址：A目的地址：F 數(shù)據(jù)部分IPv6 數(shù)據(jù)報源地

25、址：B目的地址：EIPv6數(shù)據(jù)報使用隧道技術從 IPv4 到 IPv6 過渡 IPV6簡介IPv4 網(wǎng)絡IPv6IPv6ABCDEFIPIPV6簡介 3.協(xié)議轉換技術（NAT） ： 網(wǎng)絡地址轉換/協(xié)議轉換技術NAT-PT(Network Address Translation - Protocol Translation)通過與SIIT協(xié)議轉換和傳統(tǒng)的IPv4下的動態(tài)地址翻譯（NAT）以及適當?shù)膽脤泳W(wǎng)關（ALG）相結合，實現(xiàn)了只安裝了IPv6的主機和只安裝了IPv4機器的大部分應用的相互通信。是一種純IPv6節(jié)點和IPv4節(jié)點間的互通方式，所有包括地址、協(xié)議在內的轉換工作都由網(wǎng)絡設備來完成。

26、 上述技術很大程度上依賴于從支持IPv4的互聯(lián)網(wǎng)到支持IPv6的互聯(lián)網(wǎng)的轉換，我們期待IPv4和IPv6可在這一轉換過程中互相兼容。目前，6to4機制便是較為流行的實現(xiàn)手段之一。 IPV6簡介 3.協(xié)議轉換技術（NAT） ： 網(wǎng)絡地址轉換/IPV6簡介現(xiàn)實Internet上的各種攻擊、黑客、網(wǎng)絡蠕蟲病毒弄得網(wǎng)民人人自危，每天上網(wǎng)開了實時防病毒程序還不夠，還要繼續(xù)使用個人防火墻，打開實時防木馬程序才敢上網(wǎng)沖浪。諸多人把這些都歸咎于IPv4網(wǎng)絡?，F(xiàn)在IPv6來了，它設計的時候充分研究了以前IPv4的各種問題，在安全性上得到了大大的提高。但是是不是IPv6就沒有安全問題了？IPv6安全性IPV6簡介現(xiàn)實Internet上的各種攻擊、黑客、網(wǎng)絡蠕蟲IPV6簡介答案是否定的 目前，病毒和互聯(lián)網(wǎng)蠕蟲是最讓人頭疼的網(wǎng)絡攻擊行為。但這種傳播方式在IPv6的網(wǎng)絡中就不再適用了，因為IPv6的地址空間實在是太大了，如果這些病毒或者蠕蟲還想通過掃描地址段的方式來找到有可乘之機的其他主機，就猶如大海撈針。在IPv6的世界中，對IPv6網(wǎng)絡進行類似IPv4的按照IP地址段進行網(wǎng)絡偵察是不可能了。 所以，在