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从广义上来看IPV6协议包含的内容很多: IPV6地址的生成与分配 IPV6的报头的功能内容 IPV4网络兼容IPV6的方案 ICMPv6的功能(融合了arp和IGMP功能) IPV6的路由方式
ipv6的诞生除了由于ipv4的地址枯竭外#xff0c;很大程度上也是因为ipv4多年的发展产生了很多…IPV6的意义
从广义上来看IPV6协议包含的内容很多: IPV6地址的生成与分配 IPV6的报头的功能内容 IPV4网络兼容IPV6的方案 ICMPv6的功能(融合了arp和IGMP功能) IPV6的路由方式
ipv6的诞生除了由于ipv4的地址枯竭外很大程度上也是因为ipv4多年的发展产生了很多无法根治的缺陷
1.路由表冗长 - 冗长的路由表大大增加了数据的延迟和转发速度对于中间路由的维护复杂度也大大提高
2.广播的滥用 - ipv4的地址复杂导致arp广播高发影响整个无线网的质量
3.ipv4头部固定 - 随着网络功能的日益增加ipv4报头原本提供的能力已经不足以支撑复杂多元的业务很多字段起初的设以也已经改变
IPV6地址
地址类型
本地单播地址 传统的点对点通信FE80:开头。存在多种配置方式静态、无状态配置、DHCPv6配置
多播地址 一点对多点的通信。数据报发送到一组计算机中的每一个。IPv6没有采用广播的术语而将广播看作多播的一个特例。
任播地址 (anycast address)这是 IPv6 增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机但数据报在交付时只交付离发送方最近由路由协议度量的一个计算机。
全球单播地址:为全球唯一地址不和任何本地单播地址或全球单播地址重复头部地址为2001。注:用户想要使用需要申请公网ip电信运营商20一个月。
组播地址: FF02::1表示链路本地范围的所有节点组播地址FF02::2表示链路本地范围的所有路由器。
环回地址: 同ipv4 127.0.0.1ipv6为0:0:0:0:0:0:0:1可缩写为::1/128
未指明地址: 还未分配地址的接口地址为0.如下: 地址生成 手工配置 - 在早期的ipv6配置中如果需要使用ipv6服务需要用户手动美之本地地址dns服务网关等。 系统通过软件自动生成 - 这里指自动生成可以依据串口号、mac地址、本地唯一标识等来计算。 IEEE EUI-64规范自动生成64 位 EUI 64 地址是由电气和电子工程师协会 (IEEE) 定义的。将 EUI-64 地址指派给网络适配器或从 IEEE802 地址派生得到该地址。
在这里介绍EUI-64规范第七位取反在前24位和后24位中间插入FFFE
例
MAC地址48bit74-29-AF-9A-05-5B
换算二进制为01110100 00101001 10101111 10011010 00000101 01011011
换算后01110110 00101001 10101111 11111111 11111110 10011010 00000101 01011011第七位取反由0变1 中间插入FFFE
EUI-64生成接口标识为7629AFFF:FE9A:055B
地址分配
地址的分配在ipv4网络中主要由dhcp完成可以协助完成网关、dns、地址的分配。在ipv6网络中dhcpv6也提供了类似的功能但是ipv6似乎更加推崇无状态配置。这里单独说下无地址状态配置的流程。 主机根据本地接口ID自动产生网卡的链路本地地址。 主机对链路本地地址进行DAD检测 如果该地址不存在冲突则可以启用。 主机发送RS报文尝试在链路上发现IPv6路由器该报文的源地址为主机的链路本地地址。 路由器回复RA报文携带IPv6前缀信息路由器在未收到RS时也能够配置主动发出RA报文。 主机根据路由器回应的RA报文获得IPv6地址前缀信息使用该地址前缀加上本地产生的接口ID形成单播IPv6地址。 主机对生成的IPv6地址进行DAD检测如果没有检测到冲突那么该地址才能够启用。
IPV6报头 版本信息: ipv4标号为4 ipv6编号为6长度4bit 区分常量表示数据优先级以前叫TOS。在IPV4时代支持度就很一般。通过对数据类型进行划分实现良性竞争类似的方法还有802.11规范中的EDCA。现在被广泛滥用不如没有。 ECN:拥塞标识符当路由器数据吞吐量很大出现数据大量排队路由器可以设置ECN标志后转发出去到达目的地后接收端可以发送一个报文给发送方提示当前发送路径存在拥堵。 流标号: 有效载荷长度:报文中有效数据的长度包含下一头部等信息 下一首部:和ipv4的协议字段一样: 如果ipv6没有下一首部那么会表示上一层协议类型(TCP UDP)如果有下一首部用来表示IPV6选项的内容。IPV6中将IPV4中的拓展功能下放到数据区这样IPV6的报头就变成固定40字节。
IPV6的可选项 动作00(转发) 01(丢弃) 10(丢弃并发送icmp给数据源) 11(同10仅在目的地不是多播时发送icmp消息)用于表示如果选项没有被识别ipv6节点是转发还是丢弃此报文 chg 可以看作是change,设置为1表示选项内容可以更改0为不可更改 类型:数据类型。如超大有效载荷194路由警告5,快速启动6等 数据长度就是字面意思后边数据的长度大小。
对比IPV4
IPv6将IPv4数据报首部中不必要的功能取消这使得IPv6数据报基本首部中的字段数量减少到只有8个。但由于IPv6地址的长度扩展到了128比特因此使得IPv6数据报基本首部的长度反而增大到了40字节比IPv4数据报首部固定部分的长度20字节增大了20字节。 IPv6数据报的首部长度是固定的40字节取消了IPV4报头中首部长度字段。 取消了区分服务服务类型字段因为IPv6数据报首部中的通信量类和流标号字段实现了区分服务字段的功能。 IPv6数据报的首部长度是固定的40字节只有其后面的有效载荷长度是可变的。取消总长度字段改用有效载荷长度字段。 取消标识、标志和片偏移字段因为这些功能已包含在IPv6数据报的分片扩展首部中。 把生存时间TTL字段改称为跳数限制字段这样名称与作用更加一致。 取消协议字段改用下一个首部字段。 取消首部检验和字段这样可以加快路由器处理IPv6数据报的速度。 取消选项字段改用扩展首部来实现选项功能。
IPV6的路由
IPV6的路由方式大体和IPV4相同但是额外新增了ICMPV6实现的邻居发现协议来取代arp功能。与ARP使用的广播不同IPV6规范中采用组播代替广播在icmpV6的邻居发现协议中也采用组播方式获取局域网内各个节点的信息。
ICMPV6
ICMPV6对比ICMPV4和IGMPV4最主要的是新增的NS/NA、RS/RA这两个局域网内部的信息交换配置。
RA: router adviste 路由器定期发送的报文或响应一个RS报文。目的地址为组播地址ff02::2.示例如下 RS: router solicited 一般为搜索局域网内的路由器等待路由器回复RA,报文示例: NS: neighbor solicited 报文发送者想设法获取IPV6地址对应mac地址。当NS目标地址为单播时需要包含源链路地址(mac)选项让NA知晓请求来源如果是重复地址检测不需要包含此选项。 NA: neighbor adviste 此报文类似arp中的reply一样用于回复ns的探测请求或是当一个节点的IPV6地址变化时异步发送此外还可以用于邻居不可达检测。 标签: Router - 发送者为路由器solicited - 此报文为响应先前的请求 Oerride - 此报文信息覆盖之前提供的信息
IPV4兼容IPV6
双协议栈模式:目前用户设备中都采用双协议栈形式兼容IPV4和IPV6。路由器和交换机也将IPV6作为基本的能力。 隧道模式:对于IPV6报文需要穿越某些独立网络且这部分网络中不支持IPV6协议栈可以将IPV6报文封装为IPV4报文穿越此独立网络后解封发送出去。
