計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)

教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)要求本章主要介紹IPv6協(xié)議的主要內(nèi)容。通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該理解IPv6分組的格式，掌握基本頭部字段的功能；理解ICMPv6的工作過程；掌握IPv6地址的表示方法、分類方法及配置方法；理解IPv4向IPv6過渡的技術(shù)。教學(xué)目標(biāo):教學(xué)要求:知識(shí)要點(diǎn)能力要求相關(guān)知識(shí)IPv6分組理解IPv6分組的格式，掌握基本頭部的功能IPv6協(xié)議IPv6地址掌握IPv6地址配置方法IPv6協(xié)議ICMPv6協(xié)議理解ICMPv6協(xié)議的工作過程IPv6協(xié)議過渡技術(shù)理解IPv4向IPv6過渡的技術(shù)IPv6協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第1頁。14.1IPv6基本概念I(lǐng)P協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。IPv6（InternetProtocolVersion6）是IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，InternetEngineeringTaskForce）設(shè)計(jì)的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。IPv4是20世紀(jì)70年代基于當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模設(shè)計(jì)的，IPv4的設(shè)計(jì)者對于Internet的發(fā)展規(guī)模估計(jì)明顯不足，沒想到有今天這樣的爆炸式增長的規(guī)模。隨著Internet的進(jìn)一步發(fā)展，IPv4越來越顯示出它的局限性。在IPv4面臨的一系列問題中，32位的IPv4地址耗盡是最為嚴(yán)重的問題。為了徹底解決IPv4存在的問題，IETF從1995年開始，著手研究開發(fā)下一代IPv6協(xié)議。IPv6具有長達(dá)128位的二進(jìn)制地址空間，可以徹底解決IPv4地址不足的問題，增強(qiáng)了Internet的可擴(kuò)展性，加強(qiáng)了路由功能，允許IPv4與IPv6地址的共存。除此之外，IPv6還采用分級地址模式、高效IP包頭、服務(wù)質(zhì)量、主機(jī)地址自動(dòng)配置、認(rèn)證和加密等許多技術(shù)。IPv4向IPv6的過渡是將是一個(gè)長期的問題，即使采用了IPv6后，IPv4也不會(huì)馬上作廢，中間將有一個(gè)長時(shí)間共存、過渡的過程。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第2頁。14.1IPv6基本概念I(lǐng)Pv4的不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.有限的地址空間1）IPv4的地址空間2）IPv4網(wǎng)絡(luò)解決地址緊缺的辦法（1）可變長子網(wǎng)掩碼（VLSM)（2）無類域間路由（CIDR）（3）網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）3）新技術(shù)應(yīng)用使IP地址空間更緊張2.路由表越來越大3.缺乏服務(wù)質(zhì)量保證14.1.1IPv4的不足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第3頁。14.1IPv6基本概念I(lǐng)Pv6（InternetProtocolVersion6，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版）是IETF（InternetEngineeringTaskForce，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）設(shè)計(jì)的用于替代現(xiàn)行IPv4。IPv6繼承了IPv4的端到端和盡力傳輸?shù)幕舅枷?，仍支持面向無連接的傳輸，但將傳輸單位稱為IPv6分組，而不是IP數(shù)據(jù)報(bào)。IPv6不僅加大了地址空間，還是一個(gè)修正IPv4編址方案的好機(jī)會(huì)。IPv6具有以下特征：1）巨大的地址空間IPv6的地址長度從IPv4的32位擴(kuò)展到128位，使地址空間增大了296倍。2）全新的地址配置方式IPv6采用類似CIDR的地址聚類機(jī)制層次的地址結(jié)構(gòu)，但尋址效率比CIDR要高。14.1.2IPv6的發(fā)展和特性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第4頁。14.1IPv6基本概念3）靈活的頭部格式IPv6使用了新的協(xié)議頭格式，報(bào)文頭由基本的固定頭部和擴(kuò)展頭部組成。固定頭部的長度為40字節(jié)，具有更高的效率。注意：IPv6頭部和IPv4頭部是不兼容的。4）簡化了協(xié)議，加快了分組的轉(zhuǎn)發(fā)IPv6基本頭部格式中取消了頭部檢驗(yàn)和字段，分段只在源站點(diǎn)進(jìn)行，簡化了協(xié)議，加快了分組的轉(zhuǎn)發(fā)。5）對QoS有更好的支持QoS（QualityofService）允許對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行預(yù)分配，支持實(shí)時(shí)傳輸視頻、圖像等要求，保證一定的帶寬。14.1.2IPv6的發(fā)展和特性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第5頁。14.1IPv6基本概念6）內(nèi)置的安全性IPv6中的加密和認(rèn)證選項(xiàng)提供了包的可信性和完備性。IPv6協(xié)議本身就支持IP安全體系結(jié)構(gòu)IPsec（SecurityArchitecturefortheInternetProtocol）。7）全新的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議鄰居發(fā)現(xiàn)（NeighborDiscover）協(xié)議是IPv6中的一系列機(jī)制，它是IPv6的一個(gè)關(guān)鍵協(xié)議，也是與IPv4的一個(gè)主要的區(qū)別點(diǎn)。8）可擴(kuò)展性IPv6在基本頭部之后增加了擴(kuò)展頭部，可以很方便地實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。14.1.2IPv6的發(fā)展和特性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第6頁。14.1IPv6基本概念I(lǐng)Pv6還增加了許多新的特性，如支持移動(dòng)性和多播尋址（Multicast）等。因此，IPv6為Internet換了一個(gè)簡捷、高效的引擎，不僅可以解決IPv4目前的地址短缺難題，而且可以使Internet擺脫日益復(fù)雜、難以管理和控制的局面，變得更加穩(wěn)定、可靠、高效和安全。同時(shí)，允許協(xié)議繼續(xù)演變和增加新的功能，使之適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展。14.1.2IPv6的發(fā)展和特性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第7頁。14.1IPv6基本概念I(lǐng)Pv6中的一些概念和IPv4中的一些概念的內(nèi)涵有的類似，有的差異較大。1.節(jié)點(diǎn)：IPv6中的節(jié)點(diǎn)是任何運(yùn)行IPv6的設(shè)備，可以是主機(jī)、路由器、手機(jī)、電視機(jī)和冰箱等各種入網(wǎng)設(shè)備。2.路由器：IPv6中的路由器是一個(gè)可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)。路由器是一個(gè)非常重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。3.主機(jī)：一般是IPv6數(shù)據(jù)流的源和目標(biāo)。主機(jī)不但可以是計(jì)算機(jī)，還可以是冰箱、汽車等，只要它運(yùn)行IPv6協(xié)議。4.上層協(xié)議：IPv6的上層協(xié)議主要包括Internet層協(xié)議（如ICMPv6）和傳輸層協(xié)議（如TCP和UDP）。但不包括應(yīng)用層協(xié)議（如SMTP、FTP、DNS等）。14.1.3IPv6中的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第8頁。14.1IPv6基本概念5.局域網(wǎng)段：局域網(wǎng)段是IPv6鏈路的一部分，它由單一介質(zhì)組成，以二層交換機(jī)為邊界。6.鏈路：鏈路是以路由器為邊界的一個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)段。7.子網(wǎng)：子網(wǎng)是IPv6地址中前64位地址前綴相同的一個(gè)或多個(gè)鏈路。一個(gè)子網(wǎng)還可以繼續(xù)被子網(wǎng)內(nèi)部的路由器分為幾個(gè)部分。8.網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)是由路由器連接起來的兩個(gè)或多個(gè)子網(wǎng)。9.鄰節(jié)點(diǎn)：鄰節(jié)點(diǎn)是在同一鏈路上的物理或邏輯節(jié)點(diǎn)。這個(gè)概念比較重要，因?yàn)镮Pv6的鄰居發(fā)現(xiàn)解析的是鄰節(jié)點(diǎn)鏈路層地址，并監(jiān)視和檢測鄰節(jié)點(diǎn)是否可以到達(dá)等。10.最大傳輸單元：最大傳輸單元（MTU）是指可以在鏈路上發(fā)送的最大長度的數(shù)據(jù)包。11.路徑最大傳輸單元：從源節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的一條路徑上，在不執(zhí)行主機(jī)拆分的情況下，可以發(fā)送的最大長度的IPv6數(shù)據(jù)包。14.1.3IPv6中的基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第9頁。14.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv6IPv6分組由一個(gè)IPv6的基本頭部、多個(gè)擴(kuò)展頭部和一個(gè)上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元組成。擴(kuò)展頭部是在基本頭部之后的可選頭部，它可以有一個(gè)或多個(gè)，也可以沒有。上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元一般由上層協(xié)議包頭和它的有效載荷構(gòu)成。例如，可以是ICMPv6報(bào)文、TCP報(bào)文或UDP報(bào)文。IPv6分組的基本頭部是一個(gè)固定長度的報(bào)頭，總共有8個(gè)字段，長度為40字節(jié)。14.2.1IPv6基本頭部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第10頁。14.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv6IPv6的基本頭部：14.2.1IPv6基本頭部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第11頁。14.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv6IPv6分組的基本頭部各字段含義：（1）版本號(hào)（Version）（2）通信流類型（TrafficClass）（3）流標(biāo)號(hào)（FlowLabel）（4）有效載荷長度（PayloadLength）（5）下一個(gè)頭部（NextHeader）（6）跳數(shù)限制（HopLimit）（7）源IP地址（SourceAddress）（8）目標(biāo)IP地址（DestinationAddress）14.2.1IPv6基本頭部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第12頁。14.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv6因?yàn)镮Pv4報(bào)文頭部包含了所有的選項(xiàng)，因此數(shù)據(jù)包每經(jīng)過一個(gè)路由器都必須檢查這些選項(xiàng)是否存在，如果存在，還必須去處理它們，這樣就大大降低了路由器轉(zhuǎn)發(fā)IPv4數(shù)據(jù)包的效率。IPv6的基本頭部和擴(kuò)展頭部代替了IPv4的頭部（包括選項(xiàng)），它將相關(guān)的選項(xiàng)放到了擴(kuò)展頭部中，這樣IPv6的中間路由器就不需要檢查處理每一個(gè)有可能出現(xiàn)也有可能不出現(xiàn)的選項(xiàng)。擴(kuò)展頭部增強(qiáng)了IPv6的功能，使其具有極大的擴(kuò)展性。IPv6的擴(kuò)展頭部長度沒有限制，可以容納IPv6通信所需要的所有擴(kuò)展數(shù)據(jù)。在IPv6數(shù)據(jù)包中，可以有擴(kuò)展頭部，也可以沒有擴(kuò)展頭部，不是每個(gè)數(shù)據(jù)包都需要擴(kuò)展頭部。IPv6的擴(kuò)展頭部有以下幾種。1.逐跳選項(xiàng)頭部（Hop-by-HopOptionsHeader）2.目標(biāo)選項(xiàng)頭部（DestinationOptionsHeader）14.2.2IPv6擴(kuò)展頭部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第13頁。14.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv63.路由頭部（RoutingHeader）4.分段片部（FragmentHeader）5.認(rèn)證頭部（AnthenticationHeader）6.封裝安全有效載荷頭部（EncapsulatingSecurityPayloadHeader，ESP）14.2.2IPv6擴(kuò)展頭部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第14頁。14.2IPv6分組結(jié)構(gòu)和ICMPv6IPv4網(wǎng)絡(luò)是利用Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）為IP協(xié)議提供差錯(cuò)報(bào)告和控制機(jī)制，網(wǎng)關(guān)和主機(jī)利用ICMP發(fā)送關(guān)于所發(fā)數(shù)據(jù)包的有關(guān)問題報(bào)告，如目標(biāo)或端口不可達(dá)、數(shù)據(jù)包超長、超時(shí)和網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)擁塞等消息，或者回應(yīng)請求和回應(yīng)應(yīng)答等操作。IPv6協(xié)議使用ICMPv6協(xié)議作為控制協(xié)議，這一新版協(xié)議遵循ICMP相同的策略和目的。原來IPv4中的ARP和IGMP協(xié)議己被組合到ICMPv6中，RARP協(xié)議已從第六版協(xié)議簇中刪除，因?yàn)镽ARP不經(jīng)常使用。第四版和第六版的網(wǎng)絡(luò)層比較如下圖所示：14.2.3ICMPv6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第15頁。14.3IPv6的地址和地址配置IPv6的地址有128位長度，共有地址數(shù)2128（3.4x1038），這樣大的地址空間相當(dāng)于為地球表面每平方米的面積上提供了7x1023個(gè)地址，世界上每個(gè)人都可以擁有9.2x1012個(gè)IPv6地址，比人腦細(xì)胞數(shù)量還多。如果地址分配速率是每微秒分配100萬個(gè)地址，則需要1019年才能分配完畢。盡管由于采用了地址的編碼方案，實(shí)際可以分配和使用的IPv6地址不會(huì)有那么多，但是IPv6的地址數(shù)量仍是大得驚人。IPv6的地址由前綴和接口標(biāo)識(shí)組成。前綴可以理解為IPv4地址中的網(wǎng)絡(luò)ID，但它與IPv4地址中的網(wǎng)絡(luò)ID是兩個(gè)不同的概念。接口標(biāo)識(shí)相當(dāng)于IPv4地址中的主機(jī)ID。按照RFC2373IPv6地址結(jié)構(gòu)（IPv6AddressingArchitecture）中的定義，IPv6地址有三種格式：14.3.1IPv6地址表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第16頁。14.3IPv6的地址和地址配置1.首選格式IPv6不再像IPv4那樣采用“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示方法，而是將地址每16位劃分為一段，每段轉(zhuǎn)換為一個(gè)4位十六進(jìn)制數(shù)，共分為8段，段與段之間用冒號(hào)分隔。這種方法稱為“冒號(hào)十六進(jìn)制記法”，例如：FEDC:BA98:7654:686E:0000:1180:096A:1234在冒號(hào)十六進(jìn)制記法中，下面的兩個(gè)技術(shù)相當(dāng)有用。14.3.1IPv6地址表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第17頁。14.3IPv6的地址和地址配置2.零壓縮表示法零壓縮法（ZeroCompression）。許多IP地址中有好多個(gè)連續(xù)的0，在冒號(hào)十六進(jìn)制表示法中，可將不必要的0去掉。例如“…:0001:0000:096A:…”表示為“…:1:0:96A:…”。但要注意不能把一個(gè)段內(nèi)的有效0也壓縮了。例如“…:AB01:906A:…”如果表示成“…:AB1:96A:…”就錯(cuò)了。如果整個(gè)一段（16位）或幾段都是零時(shí)，可以用一對冒號(hào)代替，這種方法是實(shí)用的，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中會(huì)有許多地址包含連續(xù)的零串。例如：FF05:36AD:0:0:0:0:0:3C可以壓縮表示成：FF05:36AD::3C但一個(gè)地址中，這樣的一對冒號(hào)只能出現(xiàn)一次，否則會(huì)容易引起歧義，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)分不清每對冒號(hào)代表的是幾個(gè)零了。14.3.1IPv6地址表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第18頁。14.3IPv6的地址和地址配置3.以IPv4地址作為后綴（內(nèi)嵌）這是IPv4向IPv6過渡過程中使用的一種特殊表示方法。IPv6地址的前面部分用冒號(hào)十六進(jìn)制表示，而后綴可以是點(diǎn)分十進(jìn)制的IPv4地址。例如：0:0:0:0:0:0:（或表示為：::)0:0:0:0:0:FFFF:（或表示為：::FFFF:)3AE2:0:0:0:0:0:6（或表示為3AE2::6)14.3.1IPv6地址表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第19頁。14.3IPv6的地址和地址配置IPv6的地址結(jié)構(gòu)采用層次化的多級體系，這是為了使路由器更快地查找路由。IPv6的地址前綴是IPv6地址中前面的部分，前綴的值可以有固定的值，它是路由或子網(wǎng)的標(biāo)識(shí)。它類似于IPv4中的網(wǎng)絡(luò)ID，但I(xiàn)Pv6的前綴和IPv4的網(wǎng)絡(luò)ID是兩個(gè)完全不同的概念。目前IPv6地址的分配由Internet分配號(hào)碼權(quán)威機(jī)構(gòu)IANA（InternetAssignedNumbersAuthority）負(fù)責(zé)。IPv6地址的前綴長度可以表示為“IPv6地址/前綴長度”。例如“12AB:0:0:CD30::/60",它表示IPv6地址的前綴長度為60。IPv6地址分為單播地址、組播地址、任播地址和特殊地址等幾種基本類型，它取消了IPv4中的廣播地址。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第20頁。14.3IPv6的地址和地址配置1.單播地址單播地址是指單點(diǎn)播送（Unicast），也稱單播，它和IPv4中的單播概念類似，是傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)的通信。發(fā)送給單播地址的數(shù)據(jù)包只被一個(gè)唯一的接口所接收，但它和IPv4中的單播不同。IPv6的單播地址又分為可聚合全球單播地址、鏈路本地地址和站點(diǎn)本地地址等種類。1）可聚合全球單播地址可聚合全球單播地址（AggregatableGlobalUnicastAddress）和IPv4中的對外的公網(wǎng)地址一樣，是用于通信的全局單播地址。它的前綴是IPv6提供商分配給組織的48位前綴，最高3位是“001”（二進(jìn)制），組織機(jī)構(gòu)可以利用后續(xù)的16位（49-64位）來將網(wǎng)絡(luò)劃分為65535個(gè)子網(wǎng)。地址的后64位是節(jié)點(diǎn)的接口ID。例如：“2001:A304:6101:l::E0:F726:4E58”就是一個(gè)全局單播地址?？删酆先騿尾サ刂犯袷饺鐖D14.3所示。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第21頁。14.3IPv6的地址和地址配置可聚合全球單播地址格式：各字段的含義：（1）類型前綴（FormatPrefix）。類型前綴占3位，它說明地址的類型，用于區(qū)別其他地址類型。對于可聚合全球單播地址，它的值為“001”（二進(jìn)制）。（2）頂級聚合體TLA（TopLevelAggregator）。占13位，TLA標(biāo)識(shí)分級結(jié)構(gòu)中的頂級機(jī)構(gòu)。TLA是與長途服務(wù)供應(yīng)商和電話公司相互連接的公共網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，它從IANA處獲得地址，用于骨干網(wǎng)的ISP。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第22頁。14.3IPv6的地址和地址配置（3）二級聚合體NLA（NextLevelAggregator）。占24位，NLA標(biāo)識(shí)分級結(jié)構(gòu)中的二級機(jī)構(gòu)，它從TLA處申請獲得地址，并為SLA分配地址。NLA通常是大型的地區(qū)性的ISP。（4）網(wǎng)點(diǎn)級聚合體SLA（SiteLevelAggregator）。占16位，SLA負(fù)責(zé)為屬于網(wǎng)點(diǎn)中的用戶分配地址，它可以是一個(gè)機(jī)構(gòu)或一個(gè)小型ISP。SLA通常為用戶分配由連續(xù)地址組成的地址塊，以便這些機(jī)構(gòu)可以建立自己的地址分級結(jié)構(gòu)以識(shí)別不同的子網(wǎng)。（5）接口ID。占64位，它是分級結(jié)構(gòu)的最低級，用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)。接口ID可以由IEEEEUI-64規(guī)范自動(dòng)生成、設(shè)備隨機(jī)生成或手工配置。IEEEEUI-64規(guī)范自動(dòng)生成方便簡單，它由設(shè)備自動(dòng)生成，因?yàn)橹鳈C(jī)的MAC地址在全球唯一，所以生成的接口ID在全球也是唯一的；設(shè)備隨機(jī)生成可以保護(hù)主機(jī)的私密性；手工配置一般在服務(wù)器和重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行配置。下面簡單介紹IEEEEUI-64規(guī)范自動(dòng)生成接口ID的方法。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第23頁。14.3IPv6的地址和地址配置IEEE定義了一種基于64位的擴(kuò)展唯一標(biāo)識(shí)IEEEEUI-64規(guī)范。IEEEEUI-64規(guī)范自動(dòng)生成接口ID時(shí)，因?yàn)镮Pv6地址中的接口ID是64位，而主機(jī)網(wǎng)卡的物理地址（MAC地址）是48位，其中高24位是制造商標(biāo)識(shí)，另外低24位是制造商給網(wǎng)卡的編號(hào)。所以自動(dòng)生成時(shí)是在MAC地址中間位置（制造商標(biāo)識(shí)后）插入一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)FFFE（1111111111111110），就形成了一個(gè)64位的接口ID。為了確保這個(gè)從MAC地址得到的接口ID唯一，需要將接口ID中的第7位（U/L位，全局管理為1，本地管理為0）設(shè)置為1。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第24頁。14.3IPv6的地址和地址配置例如：一個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC地址為“0012:F60B:5AD9”，其相應(yīng)的二進(jìn)制表示為：000000000001001011110110000010110101101011011001在這個(gè)48位MAC地址的中間位置（制造商標(biāo)識(shí)后，25位處）插入“FFFF”后為：0000000000010010111101101111111111111110000010110101101011011001最后將第7位設(shè)置為1，所以EUI-64的接口ID為：0000001000010010111101101111111111111110000010110101101011011001其相應(yīng)的十六進(jìn)制表示為：0212:F6FF:FE0B:5AD914.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第25頁。14.3IPv6的地址和地址配置2）本地鏈路地址本地鏈路地址（LinkLocalAddress）由設(shè)備自動(dòng)生成。這是一種應(yīng)用范圍受限的地址類型，只能用于連接到同一本地鏈路的節(jié)點(diǎn)間。如鄰居發(fā)現(xiàn)等就要用到這種地址。本地鏈路地址有一個(gè)特定的前綴，形式為“FE80::/64”，后面是一個(gè)低64位的接口ID。鏈路本地地址的格式如下圖所示：14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第26頁。14.3IPv6的地址和地址配置2）本地鏈路地址本地鏈路地址（LinkLocalAddress）由設(shè)備自動(dòng)生成。這是一種應(yīng)用范圍受限的地址類型，只能用于連接到同一本地鏈路的節(jié)點(diǎn)間。如鄰居發(fā)現(xiàn)等就要用到這種地址。本地鏈路地址有一個(gè)特定的前綴，形式為“FE80::/64”，后面是一個(gè)低64位的接口ID。鏈路本地地址的格式如下圖所示：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)IPv6協(xié)議時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的每個(gè)接口會(huì)自動(dòng)配置一個(gè)本地鏈路地址。這樣兩個(gè)連接到同一本地鏈路的節(jié)點(diǎn)不需要手動(dòng)配置就可能實(shí)現(xiàn)通信。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第27頁。14.3IPv6的地址和地址配置3）本地站點(diǎn)地址本地站點(diǎn)地址（SiteLocalAddress）相當(dāng)于IPv4網(wǎng)絡(luò)中的私有地址，它僅限于在一個(gè)站點(diǎn)內(nèi)使用。對于沒有申請IPv6提供商分配的可聚合全球單播地址的組織，它們的內(nèi)部可以使用這種地址。本地站點(diǎn)地址有一個(gè)特定的前綴，前48位固定，其前十位為“1111111011"，緊跟在后面的是連續(xù)38位“0”，形式為“FEC0::/48”。緊接著是一個(gè)16位的子網(wǎng)ID，用于組織（或機(jī)構(gòu)）構(gòu)建內(nèi)部子網(wǎng)時(shí)使用。后面是一個(gè)低64位的接口ID。本地地站點(diǎn)地址的格式如圖14.5所示。本地站點(diǎn)地址不能自動(dòng)生成，"FE90::/48”這樣的前綴可以分配給站點(diǎn)內(nèi)的任何節(jié)點(diǎn)，當(dāng)然也包括路由器。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第28頁。14.3IPv6的地址和地址配置4）其他單播地址除了上述三種單播地址外，還有幾種和IPv4兼容的單播地址。主要在IPv4向IPv6遷移過程中使用。（1）IPv4兼容地址IPv4兼容地址可表示為“0:0:0:0:0:0:w.x.y.z”或“::w.x.y.z”，w.x.y.z是IPv4地址，它用于使用IPv4和IPv6兩種協(xié)議（運(yùn)行雙協(xié)議棧）的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第29頁。14.3IPv6的地址和地址配置（2）IPv4映射地址IPv4映射地址可表示為“0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z”或“::FFFF:w.x.y.z”。它是以IPv4地址作為后綴（內(nèi)嵌）的IPv6地址，是IPv6網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)用來標(biāo)識(shí)IPv4網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。（3）6to4地址6to4地址是用于使用IPv4和IPv6雙協(xié)議的節(jié)點(diǎn)在IPv4網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。6to4是通過IPv4路由方式在主機(jī)和路由器之間傳遞IPv6分組的隧道技術(shù)。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第30頁。14.3IPv6的地址和地址配置2.組播地址組播地址是多點(diǎn)播送（Multicast），也稱多播，是一點(diǎn)到多點(diǎn)的通信。組播中的節(jié)點(diǎn)可以有相同的前綴也可以有不同的前綴，要傳輸?shù)姆纸M只需傳輸給一組特定的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)。IPv6不再使用廣播的術(shù)語，它將廣播作為組播的一個(gè)特例。組播地址的前綴的前8位全為1（FF），其結(jié)構(gòu)如圖所示：14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第31頁。14.3IPv6的地址和地址配置3.任播地址任播（Anycast）地址也稱任播，是IPv6增加的一種類型。它的目標(biāo)地址是一組節(jié)點(diǎn)，這些目標(biāo)地址具有相同的前綴。但數(shù)據(jù)分組只交付給其中一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)。例如，移動(dòng)用戶上網(wǎng)時(shí)，因?yàn)榻?jīng)常處于不同的地理位置，但接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)總是找離用戶最近的一個(gè)基站，這樣移動(dòng)用戶在地理位置上不受太大限制。任播地址的分配是從單播地址中進(jìn)行的，使用單播地址的任何格式，和單播地址沒什么區(qū)別。任播地址的節(jié)點(diǎn)必須有明確的配置，以使外界知道它是一個(gè)任播地址。14.3.2IPv6地址分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第32頁。14.3IPv6的地址和地址配置4.特殊地址IPv6也有保留地址，如全0的“::”用于主機(jī)在沒有IP地址時(shí)使用，它通常作為源地址使用，并不能被路由器轉(zhuǎn)發(fā)?！?:1”作為回送（Loopback）地址，相當(dāng)于IPv4中的“”等。另外，還有IPv4和IPv6的兼容（Compatible）地址、IPv4和IPv6的映射（Mapped）地址等。IPv6地址格式見下表：14.3.2IPv6地址分類地址類型二進(jìn)制前綴IPv6標(biāo)識(shí)未指定00…0（128位）::/128回送地址00…1（128位）::1/128組播11111111FF00::/8本地鏈路地址1111111010FE80::/64本地站點(diǎn)地址11111111011FEC0::/48全局單播（其它）（其它）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第33頁。14.3IPv6的地址和地址配置IPv6將路由器、主機(jī)等都稱為節(jié)點(diǎn)，IPv6的地址分配給這些節(jié)點(diǎn)上的接口。一個(gè)接口可以是一個(gè)或多個(gè)單播地址，單播地址是分配給一個(gè)單獨(dú)接口的唯一標(biāo)識(shí)符。一個(gè)主機(jī)可以只需一個(gè)單播地址，而一個(gè)路由器可能需要和兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)連接，那么就需要分配多個(gè)地址。IPv6為了地址分配的方便，允許給一個(gè)網(wǎng)絡(luò)指定多個(gè)前綴，也允許給一個(gè)主機(jī)的一個(gè)接口同時(shí)指定多個(gè)地址。IPv6地址配置有手工配置、無狀態(tài)自動(dòng)配置和有狀態(tài)自動(dòng)配置三種形式。手工配置IPv6地址比較麻煩，管理分配靜態(tài)IPv6地址也是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，尤其當(dāng)主機(jī)IP地址需要經(jīng)常改動(dòng)時(shí)。手工配置主要配置一個(gè)主機(jī)接口的地址前綴和接口ID地址參數(shù)，并賦予主機(jī)其他的相關(guān)參數(shù)，如路由器地址、跳數(shù)和最大的傳輸單元等。14.3.3IPv6地址配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第34頁。14.3IPv6的地址和地址配置自動(dòng)配置IPv6地址基于IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)ND（NeighborDiscovery）協(xié)議。DHCPv6中的自動(dòng)配置同IPv4網(wǎng)絡(luò)中的DHCP類似，如圖所示。這種方法稱為有狀態(tài)自動(dòng)配置（StatefulAuto-configuration）。14.3.3IPv6地址配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第35頁。14.3IPv6的地址和地址配置除了有狀態(tài)自動(dòng)配置外，IPv6還采用了無狀態(tài)自動(dòng)配置（StatelessAuto-configuration）服務(wù)。使用無狀態(tài)自動(dòng)配置，無需手動(dòng)干預(yù)就可以讓主機(jī)不需要任何配置就可得到IPv6地址并和外界通信。14.3.3IPv6地址配置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第36頁。14.4IPv4向IPv6過渡的策略盡管IPv6比IPv4具有明顯的先進(jìn)性，但是要想在短時(shí)間內(nèi)將Internet和各個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的所有系統(tǒng)從IPv4全部改為IPv6是不可能的，所需的成本會(huì)非常大。而且，網(wǎng)絡(luò)的升級換代還需要在不中斷現(xiàn)有IPv4提供的業(yè)務(wù)前提下，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。IPv6與IPv4系統(tǒng)在Internet中需要共存相當(dāng)長的一段時(shí)間。所以，從IPv4向IPv6過渡是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，這一過程需要一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的情況，在過渡的不同時(shí)期可以采用不同的策略，大概可以分IPv6發(fā)展初級階段、IPv4和IPv6共存階段及IPv6占主導(dǎo)地位等幾個(gè)階段。1.IPv6發(fā)展初級階段在IPv6發(fā)展初級階段，IPv4網(wǎng)絡(luò)占主導(dǎo)地位，網(wǎng)絡(luò)中的絕大多數(shù)應(yīng)用還是基于IPv4，部分IPv6網(wǎng)絡(luò)還只是一些孤島。這段時(shí)期可以采用隧道技術(shù)，讓IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)各IPv6網(wǎng)絡(luò)。14.4.1IPv4向IPv6過渡進(jìn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第37頁。14.4IPv4向IPv6過渡的策略2.IPv4和IPv6共存階段當(dāng)IPv6發(fā)展到一定時(shí)期，IPv6就會(huì)得到較大規(guī)模的應(yīng)用，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)以IPv6協(xié)議為骨干的Internet網(wǎng)絡(luò)。但大量的IPv4網(wǎng)絡(luò)和其上的業(yè)務(wù)還是占相當(dāng)大的份額。因此，IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)需要共存一個(gè)時(shí)期。這個(gè)階段不僅需要采取隧道技術(shù)，還要采取IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。3.IPv6占主導(dǎo)地位階段IPv6網(wǎng)絡(luò)最終取代IPv4網(wǎng)絡(luò)是大勢所趨，當(dāng)IPv6網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到后來，Internet中的骨干網(wǎng)全部是IPv6的，而IPv4網(wǎng)絡(luò)反而成了孤島。這個(gè)階段也是采取隧道技術(shù)，只是變成讓IPv6網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)各IPv4網(wǎng)絡(luò)。14.4.1IPv4向IPv6過渡進(jìn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第38頁。14.4IPv4向IPv6過渡的策略IPv4向IPv6過渡時(shí)采用的技術(shù)中，較為成熟的有三種策略：雙IP協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換/協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。1.雙IP協(xié)議棧雙IP協(xié)議棧是在一個(gè)節(jié)點(diǎn)（如主機(jī)或路由器）中同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩個(gè)協(xié)議棧，這類系統(tǒng)既擁有IPv4地址，也擁有IPv6地址，因此可以收發(fā)IPv4和IPv6兩種IP數(shù)據(jù)報(bào)。雙協(xié)議棧的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖所示。14.4.2IPv6過渡技術(shù)應(yīng)用層協(xié)議TCP/UDPIPv6IPv4物理網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IPv6技術(shù)全文共45頁，當(dāng)前為第39頁。14.4IPv4向IPv6過渡的策略在這種結(jié)構(gòu)中，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)支持IPv6和IPv4兩種協(xié)議，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)既可以和支持IPv4協(xié)議的主機(jī)通信，也可以和支持IPv6協(xié)議的主機(jī)通信。14.4.2IPv6過渡技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第14章-IP