ZXR10 產(chǎn)品操作維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)資料：ZXR10-A-CH-IPv6基礎(chǔ)介紹

InternetProtocolv6基礎(chǔ)承載網(wǎng)產(chǎn)品支持團(tuán)隊(duì)目錄第一章IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協(xié)議報文頭介紹第四章ICMPv6協(xié)議InternetProtocol

v4IPv4地址采用32比特標(biāo)識，理論上可提供地址數(shù)量是2的32次方4294967296約43億個地址IPv4采用點(diǎn)分十進(jìn)制表示如192.168.0.1IPv4地址由IP+掩碼組成如192.168.0.1/24隨著因特網(wǎng)發(fā)展，IPv4地址空間不足問題日益嚴(yán)重。3INTERNET現(xiàn)狀工作在IPv4基礎(chǔ)上快速增長的互聯(lián)網(wǎng)連接要求和不斷增加新業(yè)務(wù)IP更加擁塞（聲音、視頻、其他數(shù)據(jù)）亞洲情況更為突出安全性IPv4的不足之處IP地址匱乏不是真正的端到端模型安全性不是內(nèi)嵌的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理IPv4取得了極大的成功IPv4地址資源的緊張限制了Internet的進(jìn)一步發(fā)展NAT、CIDR、VLSM等技術(shù)的使用僅僅暫時緩解IPv4地址緊張，但不是根本解決辦法。4InternetProtocolv6與IPv4相比，IPv6具有以下特點(diǎn)：5更好的移動性……近乎無限的地址空間更簡潔的報文頭部內(nèi)置的安全性更好的QoS支持IPv4和IPv66IPv4IPv6目錄第一章IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協(xié)議報文頭介紹第四章ICMPv6協(xié)議IPv6地址長度IPv6的地址比特數(shù)是IPv4的4倍（從32bit位擴(kuò)充到128bit位）8128位地址可包含約43億×43億×43億×43億個地址節(jié)點(diǎn)，足已滿足任何可預(yù)計的地址空間分配近乎無限的IP地址空間是部署IPv6網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢IPv6地址表示用十六進(jìn)制表示，4位一組，中間用“：”隔開如1234:5678:90AB:CDEF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF9若以零開頭可以省略,如FE80:0001:0002:……可表示為FE80:1:2:……全零的組可以用”::”或”0”表示,如FE80:0000:1:……可表示為FE80:0:1:……或者FE80::1:……若有多組全零，該如何表示呢？FE80:0000:1234:0000:0000:5678:ABCD:EFFFFE80::1234:0:0:5678:ABCD:EFFFFE80:0:1234::5678:ABCD:EFFFIPv6地址表示內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址

v4向v6過渡時所使用的IPv6地址特有的表示法 IPv6地址中第一部分使用十六進(jìn)制，第二部分是十進(jìn)制格式

實(shí)例： ::13.1.68.3 ::ffff:129.144.52.38 fe80::5efe:172.24.240.3010IPv6地址中”::”只能出現(xiàn)一次IPv6地址表示無子網(wǎng)掩碼，只支持前綴長度表示法類似CIDR符號用于規(guī)定前綴長度

實(shí)例： 2001:410:0:1::/48 201:468:1102:1::1/64 2001:410:0:1::45dd/128表示只有一個IPv6地址的子網(wǎng)無廣播地址或者網(wǎng)絡(luò)號保留地址11IPv6地址表示1200100000000000010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111001000000000000100000100000100000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000001000101111111112001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff2001:410:0:1:0:0:0:45ff2001:410:0:1::45ff2001:410::1:0:0:0:45ffIPv6地址分類13IPv6地址分類單播地址（UncastAddress）

用來唯一標(biāo)識一個接口，類似于IPv4的單播地址。發(fā)送到單播地址的數(shù)據(jù)報文將被傳送給此地址所標(biāo)識的接口。組播地址（MulticastAddress）

用來標(biāo)識一組接口（通常這組接口屬于不同的節(jié)點(diǎn)），

類似IPv4的組播地址。發(fā)送到組播地址的數(shù)據(jù)報文被傳送給此

地址所標(biāo)識的所有接口。任播地址（AnycastAddress）

用來標(biāo)識一組接口（通常這組接口屬于不同的節(jié)點(diǎn)）。發(fā)送到任播地址的數(shù)據(jù)報文被傳送給此地址所標(biāo)識的一組接口中距離源節(jié)點(diǎn)最近（根據(jù)使用的路由協(xié)議進(jìn)行度量）的一個接口。14注意：IPv6中沒有廣播地址，廣播地址的功能通過組播地址來實(shí)現(xiàn)。IPv6地址-單播地址全球單播地址

等同于IPv4公網(wǎng)地址，提供給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商。這種類型的地址允許路由前綴的聚合，從而限制了全球路由表項(xiàng)的數(shù)量。

15如:2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58鏈路本地地址

用于鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議和無狀態(tài)自動配置中鏈路本地上節(jié)點(diǎn)之間的通信。使用鏈路本地地址作為源或目的地址的數(shù)據(jù)報文不會被轉(zhuǎn)發(fā)到其他鏈路上。

站點(diǎn)本地地址

與IPv4中的私有地址類似。使用站點(diǎn)本地地址作為源或目的地址的數(shù)據(jù)報文不會被轉(zhuǎn)發(fā)到本站點(diǎn)（相當(dāng)于一個私有網(wǎng)絡(luò)）外的其它站點(diǎn)。

如FE80::E0:F726:4E58如FEC0::E0:F726:4E58IPv6地址-全球可聚合單播地址16TLAIDResNLAID001SLAID接口ID13bit8bit24bit16bit64bit字段長度(bit)描述TLAID13頂級聚集標(biāo)識符，標(biāo)識了路由層次結(jié)構(gòu)的最高層，有IANA管理，分配給地區(qū)的internet注冊機(jī)構(gòu)，比如亞太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(APNIC),地區(qū)internet注冊機(jī)構(gòu)又把每個TLAID分配給那些大的、永久的ISPNLAID24下一級聚集標(biāo)識符，以允許ISP在自己的網(wǎng)絡(luò)中建立多級的尋址結(jié)構(gòu)。001+TLA+RES+NLA形成一個48bit的前綴，分配給連接在internet的一個機(jī)構(gòu)，如學(xué)校SLAID16站點(diǎn)級聚集標(biāo)識符，被一個機(jī)構(gòu)用于標(biāo)識自己站點(diǎn)中的子網(wǎng)接口ID64表示特定子網(wǎng)上的一個接口，由48bitMAC地址映射到EUI-64地址格式IPv6地址-全球可聚合單播地址等同于IPv4公網(wǎng)地址

17IP地址范圍

第一個地址：2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

最后一個地址:3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

IPv6因特網(wǎng)2001::/166to4過渡機(jī)制2002::/16未指定從2003::/16到3FFD::/166BONE3FFE::/16

IPv6地址-鏈路本地地址當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點(diǎn)的接口啟用IPv6時且端口UP后，該接口會自動生成一個本地鏈路地址link-local

18Link-local地址只能在連接到同一本地鏈路的節(jié)點(diǎn)之間使用，不能在子網(wǎng)間路由。IPv6NDP機(jī)制用到了本地鏈路地址

IEEEEUI-6419IPv6單播地址中的接口標(biāo)識符用來標(biāo)識鏈路上的一個唯一的接口，目前IPv6單播地址基本上都要求接口標(biāo)識符為64位；IEEEEUI-64格式的接口標(biāo)識符是從接口的MAC地址變化而來；IPv6地址中的接口標(biāo)識符是64位，而MAC地址是48位，因此需要在MAC地址的中間位置（從高位開始的第 24位后）插入十六進(jìn)制數(shù)FFFE；將Universal/Local(U/L)位（從高位開始的第7位）設(shè)置為“1”最后得到的這組數(shù)就作為EUI-64格式的接口標(biāo)識

IEEEEUI-6420MAC地址---轉(zhuǎn)換為--->EUI-64接口IDMAC地址00d0:d0e7:7739二進(jìn)制表示000000001100000011000000111001110111011100111001插入FFFE00000000110000001100000011111111111111101110011101110111100111001U/L位(第7個bit)置1

00000010110000001100000011111111111111101110011101110111100111001EUI－64接口ID

02d0:d0ff:fee7:7739IPv6地址-站點(diǎn)本地地址本地站點(diǎn)地址僅在一個站點(diǎn)內(nèi)使用，類似與IPv4私有地址空間

如，10.0.0.0/8;172.16.0.0/16;192.168.0.0/16等21不能在全球IPv6因特網(wǎng)上路由

FEC0:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000/10

壓縮格式：FEC0::/10IPv6地址-組播地址22IPv6組播地址用來標(biāo)識一組接口，IPv6壓縮前綴為FF00::/8IPv6中多處用到組播地址（鄰居請求，前綴公告，DAD等）IPv6地址-組播地址23常見的特殊組播地址IPv4組播地址IPv6組播地址組播組節(jié)點(diǎn)-本地范圍224.0.0.1FF01：:1所有-節(jié)點(diǎn)地址224.0.0.2FF01：:2所有-路由器地址鏈路-本地范圍224.0.0.1FF02：:1所有-節(jié)點(diǎn)地址224.0.0.2FF02：:2所有-路由器地址224.0.0.5FF02：:5OSPF224.0.0.6FF02：:6OSPF-DR224.0.0.9FF02：:9RIP路由器224.0.0.13FF02：:13PIM路由器被請求節(jié)點(diǎn)（Solicited-Node）組播地址24每一個單播或任播IPv6地址都有一個對應(yīng)的被請求節(jié)點(diǎn)組播地址。其格式為：FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX；

其中，F(xiàn)F02:0:0:0:0:1:FF為104位固定格式；XX:XXXX為單播或任播IPv6地址的后24位。

此地址使用場景重復(fù)地址檢測

節(jié)點(diǎn)利用DAD驗(yàn)證在其本地鏈路上該IPv6地址是否已被使用，被請求節(jié)點(diǎn)多播地址用來探測本地鏈路，以搜索已經(jīng)配置在另一個節(jié)點(diǎn)上的特定單播地址。該地址主要用于獲取同一鏈路上鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址

被請求節(jié)點(diǎn)（Solicited-Node）組播地址25被請求節(jié)點(diǎn)組播地址生成方式由單播地址生成的被請求節(jié)點(diǎn)多播地址的例子：2001:410:0:1:0:0:0:45FF---------------------FF02::1:FF00:45FF2001:420:0:1:250:3434:0200:1234---------FF02::1:FF00:1234FEC0:0:0:1:1:1:1:999-------------------------FF02::1:FF01:0999任播地址26任播地址從單播地址空間中進(jìn)行分配，使用單播地址的任何格式。用來標(biāo)識一組網(wǎng)絡(luò)接口（通常屬于不同的節(jié)點(diǎn)）。目標(biāo)地址是任播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送給其中路由意義上最近的一個網(wǎng)絡(luò)接口。目前，任播地址僅被用做目標(biāo)地址，且僅分配給路由器。目錄第一章IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協(xié)議報文頭介紹第四章ICMPv6協(xié)議28VersionIHLTypeofServiceTotalLengthIdentificationFlagsFragmentOffsetTimetoLiveProtocolHeaderChecksumSourceAddressDestinationAddressOptionsPaddingVersionTrafficClassFlowLabelPayloadLengthNextHeaderHopLimitSourceAddressDestinationAddressIPv4報頭IPv6報頭IPv4與IPv6報文頭對比(一)IPv4與IPv6報文頭對比(二)29相似功能字段IPv4IPv6報頭字段報頭中功能報頭字段報頭中功能Version版本（4bits）指示版本，值為4Version版本(4bits)指示版本，值為6TypeofService服務(wù)類型(8bits)區(qū)分ipv4包的類型和優(yōu)先級TrafficClass流量類型(8bits)區(qū)分ipv6包的類型和優(yōu)先級TotalLength總負(fù)載長度(16bits)除了ipv4包頭外的負(fù)載長度PayloadLength負(fù)載長度(16bits)除了ipv6包頭外的負(fù)載長度，包括擴(kuò)展報文頭IPv4與IPv6報文頭對比(三)30相似功能字段IPv4IPv6報頭字段報頭中功能報頭字段報頭中功能TimetoLive生存時間(8bits)Ipv4報文被轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)，值為0則丟棄HopLimit跳數(shù)限制(8bits)Ipv6報文被轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)，值為0則丟棄Protocol協(xié)議值(8bits)指示ipv4包承載哪種上層協(xié)議NextHeader下一報頭(8bits)指示跟在ipv6報頭后的是哪種報頭SourceAddressDestinationAddress源和目的ipv4地址SourceAddressDestinationAddress源和目的ipv6地址IPv4與IPv6報文頭對比(四)31不同功能字段IPv4IPv6報頭字段報頭中功能報頭字段報頭中功能備注FlowLabel流標(biāo)簽（20bits）流標(biāo)簽可用來標(biāo)記特定流的報文，以便在網(wǎng)絡(luò)層區(qū)分不同的報文IPv6報文頭新增IdentificationFlagsFragmentOffsetIPv4包分片及重組IPv6報文頭刪除HeaderChecksumIPv4包頭校驗(yàn)和IPv6報文頭刪除IPv6擴(kuò)展報文頭IPv4選項(xiàng)與IPv6擴(kuò)展頭對比目錄第一章IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史第二章IPv6地址第三章IPv6協(xié)議報文頭介紹第四章ICMPv6協(xié)議ICMPv6介紹ICMPv6（InternetControlMessageProtocolfortheIPv6）ICMPv6報文位于IPv6報頭或擴(kuò)展報頭的后面，NextHeader值為58ICMPv6協(xié)議是IPv6協(xié)議棧的基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)路由器和前綴發(fā)現(xiàn)、地址解析、下一跳地址確定、重定向、鄰居不可達(dá)檢測、重復(fù)地址檢測、MTU路徑發(fā)現(xiàn)（PMTU）等功能35ICMPv6報文格式36Type(8bits)Code(8bits)Checksum(16bits)MessagebodyICMPv6報文類型37ICMPv6報文有兩種類型：ICMP錯誤消息錯誤消息的Type（類型）字段中的最高位為0

取值范圍0~127ICMP信息消息信息消息的Type（類型）字段中的最高位為1

取值范圍128~255ICMPv6報文類型38ICMP常見錯誤消息類型Type值報文含義1DestinationUnreachable（目的地不可達(dá)）2PacketTooBig（數(shù)據(jù)包過大）3TimeExceeded（超時）4ParameterProblem（參數(shù)問題）39ICMPv6報文類型典型ICMP信息消息-ping888::1888::20:3EchorequestEchoreplyIPv6

NDP40NDP-NeighborDiscoveryProtocol，即鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議IPv6NDP協(xié)議使用五種類型的ICMPv6信息消息實(shí)現(xiàn)路由器發(fā)現(xiàn)/前綴發(fā)現(xiàn)、地址自動配置、地址解析驗(yàn)證鄰居是否可達(dá)、重復(fù)地址檢測和重定向等功能IPv6

NDP41TypeICMPv6信息消息作用135鄰居請求消息NSNeighborSolicitation進(jìn)行重復(fù)地址檢測獲取鄰居的鏈路層地址驗(yàn)證鄰居是否可達(dá)136鄰居通告消息NANeighborAdvertisement對NS消息進(jìn)行響應(yīng)節(jié)點(diǎn)在鏈路層變化時主動發(fā)送NA消息，向鄰居節(jié)點(diǎn)通告本節(jié)點(diǎn)的變化信息133路由器請求消息RSRouterSolicitation節(jié)點(diǎn)啟動后，通過RS消息向路由器發(fā)出請求，請求前綴和其他配置信息，用于節(jié)點(diǎn)的Ipv6地址自動配置134路由器通告消息RARouterAdvertisement對RS消息進(jìn)行響應(yīng)在沒有抑制RA消息發(fā)布的條件下，路由器會周期性地發(fā)布RA消息，其中包括前綴信息選項(xiàng)和一些標(biāo)志位的信息137重定向消息Redirect當(dāng)滿足一定的條件時，缺省網(wǎng)關(guān)通過向源主機(jī)發(fā)送重定向消息，使主機(jī)重新選擇正確的下一跳地址進(jìn)行后續(xù)報文的發(fā)送IPv6

DAD42DAD-DuplicateAddressDetect重復(fù)地址檢測1、節(jié)點(diǎn)獲取一個IPv6地址

自動生成Link-Local地址

手動配置靜態(tài)IPv6全球單播地址

無狀態(tài)自動獲取/有狀態(tài)DHCP分配2、發(fā)送鄰居請求消息NeighborSolicitation簡稱RS

報文，檢測地址是否被本鏈路其他節(jié)點(diǎn)使用(與IPv4 的免費(fèi)ARP功能相似)IPv6

DAD43DAD檢測NS報文特征[以link-localFE80::222:93ff:fe5e:3c60為例]Source-IP::Destination-IP被請求節(jié)點(diǎn)組播IP由本設(shè)備單播IPv6地址生成FF02::1:FF5E:3C60Source-MAC發(fā)送節(jié)點(diǎn)MACDestination-MAC組播MAC前16位為3333，后32位取D-IP的最后32位3333.FF5E.3C60IPv6

DAD44DAD檢測NA報文特征[以link-localFE80::222:93ff:fe5e:3c60為例]Source-IP發(fā)送節(jié)點(diǎn)IPFE80::222:93FF:FE5E:3C60Destination-IP鏈路范圍所有節(jié)點(diǎn)組播IPFF02::1Source-MAC發(fā)送節(jié)點(diǎn)MACDestination-MAC組播MAC前16位為固定3333，后32位取D-IP的最后32位3333.0000.0001若節(jié)點(diǎn)A連續(xù)發(fā)送3(默認(rèn)值)次NS報文后，未收到其他節(jié)點(diǎn)的NA響應(yīng)報文，A認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中不存在IP地址沖突，A并主動發(fā)送NA報文IPv6

DAD45DAD檢測NA報文特征(沖突節(jié)點(diǎn)B回應(yīng)給節(jié)點(diǎn)A的NA報文)Source-IP沖突節(jié)點(diǎn)IP

B節(jié)點(diǎn)IPDestination-IP所有節(jié)點(diǎn)組播IPFF02::1Source-MAC發(fā)送節(jié)點(diǎn)MACB節(jié)點(diǎn)MACDestination-MAC目的節(jié)點(diǎn)MACA節(jié)點(diǎn)的MAC若網(wǎng)絡(luò)中存在地址沖突，沖突節(jié)點(diǎn)B會在收到A的NS報文后，回應(yīng)NA報文給A，此時NA報文特征如下IPv6-鏈路層地址解析46IPv6網(wǎng)絡(luò)中通過ICMPv6鄰居請求消息NS和鄰居通告消息NA實(shí)現(xiàn)同一鏈路上鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址的相互學(xué)習(xí)，取代IPv4網(wǎng)絡(luò)中的ARP協(xié)議IPv6-鏈路層地址解析47鏈路層地址解析NS報文特征(A->B)類似ARP請求Source-IPA節(jié)點(diǎn)IPFE80::B065:1546:551E:4C83Destination-IPB節(jié)點(diǎn)IP的組播IP根據(jù)B節(jié)點(diǎn)的單播IP計算而來FF02::1:FFC4:AF40Source-MACA節(jié)點(diǎn)MACA節(jié)點(diǎn)MACDestination-MAC組播MAC前16位為固定3333，后32位取D-IP的最后32位3333.FFC4.AF40IPv6-鏈路層地址解析48鏈路層地址解析NA報文特征(A<-B)類似ARP應(yīng)答Source-IPB節(jié)點(diǎn)IPFE80::2D0:D0FF:FEC4:AF40Destination-IPA節(jié)點(diǎn)IPFE80::B065:1546:551E:4C83Source-MACB節(jié)點(diǎn)MACB節(jié)點(diǎn)MACDestination-MACA節(jié)點(diǎn)MACA節(jié)點(diǎn)MACIPv6-鄰居可達(dá)性檢測49在獲取到鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址后，通過鄰居請求消息NS和鄰居通告消息NA可以驗(yàn)證鄰居節(jié)點(diǎn)是否可達(dá)。1、節(jié)點(diǎn)發(fā)送NS消息，其中目的地址是鄰居節(jié)點(diǎn)的IP