Chapter7 IPv6

概述

IP地址耗尽解决方案

采用无类别编址 CIDR ，使IP地址分配更加合理
采用网络地址转换 NAT 节省全球IP地址
采用更大的地址空间的新版本的 IPv6

前两个方案是节省地址，延长IPv4地址耗尽时间，第三种方案是增加地址，从根本上解决地址耗尽问题。

IPv6特点

更大地址空间：从 IPv4 的 32 位扩充到 128 位
扩展的地址层次结构
灵活的首部格式，首部长度是 8B 的整数倍（实际上为固定的 40B ）
改进的选项
允许协议继续扩充
支持即插即用(即自动配置)
支持资源预分配

增大安全性，身份验真和保密功能是IPv6的关键特征

IPv6地址

IPv6数据报的目的地址可以是三种基本类型地址之一

单播(unicast)：传统的点对点通信
组播/多播(multicast)：一点对多点的通信
任意播(anycast)：IPv6增加的类型
- 任意播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个

IPv6地址为128位

地址空间>3.4×1038，地球表面每平方米7×1023个地址

IPv6地址采用冒号十六进制记法

每个16位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔
例：68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF
零压缩即一连串连续的零可以为一对冒号所取代
- 1个地址只能用1次
- 例：FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成：FF05::B3
冒号十六进制记法可结合点分十进制的后缀
- 例：0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 再使用零压缩即可得： ::128.10.2.1
CIDR的斜线表示法仍然可用
- 例子：60位前缀的12AB00000000CD3可记为
- 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60
- 或12AB::CD30:0:0:0:0/60
- 或12AB:0:0:CD30::/60

IPv6报文

基本首部
- 长度固定40字节
- 取消了不必要的功能，字段数减少到 8个
- 取消了首部的校验和字段，加快了路由器处理数据报的速度
- 版本(version)：4 位，协议版本，对IPv6该字段为6
- 流量类别(traffic class)：8位，用于区分IPv6数据报的类别或优先级
- 流标号(flow label)：20位，“流”是从特定源点到特定终点的一系列数据报， “流”所经过路径上的路由器都保证指定的服务质量，所有属于同一个流的数据报具有相同的流标号
- 有效载荷长度(payload length)：16 位
  - 表示数据报除基本首部以外的长度(字节数)，最大值为64KB
- 下一个首部(next header)：8位，相当于IPv4的协议字段或可选字段
- 跳数限制(hop limit)：8 位，数据报发出时设定跳数限制，路由器在转发数据报时将该字段值减1，当其为零时，将此数据报丢弃
- 源地址：128位，数据报的发送方的IP地址
- 目的地址：128位，数据报的接收方的IP地址
拓展首部
- 允许有零个或多个扩展首部
- 原IPv4首部中的选项功能都放在IPv6扩展首部中
- 数据报途中经过的路由器不处理扩展首部(除逐跳选项扩展首部以外)，扩展首部由源和目的站的主机处理，路由器的处理效率大大提高
- 类别：6种逐跳选项、路由选择、分片、鉴别、封装安全有效载荷、目的站选项
数据部分
- 所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷