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1、华南理工大学高级计算机网络复习资料Part1. IPv6协议【IPv4的危机】地址危机（最大的危机，但可通过NAT、CIDR、VLSM）、端到端业务模式无法实施、QoS和性能问题、配置复杂、安全问题、路由表的膨胀、移动性支持不够【IPV4与IPV6地址空间】IPV4：232 43亿IPv6：2128=3.41038 340涧【IPv6的改进之处】简化的报头格式，地址扩展到128位，增强的安全性和服务质量，可以实现更高效得路由基础，提供了对移动特性得支【IPv9网络】每个y是32bit部分，如。 【TCP/IPv6参考模型】【IPv6特点】地址及寻址全新的报文格式，高效的报头全新的地址配置方式，
2、即插即用更好的QoS支持内置的安全性全新的邻居发现协议良好的扩展性内置的移动性端点分片【IPv6地址分类】单播地址用于唯一标识支持 IPv6 的设备上的接口。源地址必须是单播地址l 单播地址（Unicast Address）- 本地链路地址、环回地址、未指唯一本地地址、嵌入式Ipv4地址、全局单播地址、定地址l 组播地址（Multicast Address）l 任播地址（Anycast Address）【1.本地链路地址】l 用在单一链路上l 带有链路本地源或目的地址的数据包不转发到其它链路l 支持IPv6的网络接口都需要有本地链路地址l IPv4不会自动生成，IPv6主机会自动创建。【1.本
3、地链路地址生成】只在同一本地链路中使用，范围：FE80:/64后64位为EUI-64地址：EUI-64生成：【1.本地链路地址用途】l 主机使用路由器本地链路地址作为默认网关地址。l 路由器使用本地链路地址交换动态路由协议消息。l 转发数据包时，路由器的路由表使用本地链路地址确定下一跳路由器。【2.环回地址】* 地址：:1/128* 主机用来将数据包发送给本身，不能分配给物理接口* 启用Ping命令，测试本地主机TCP/IP配置【3.未指定地址】地址：:/128不能分配给接口，仅作为源地址【4.唯一本地地址】地址：从 FC00:/7 到 FDFF:/7在一个站点内或有限站点数之间用作本地地址，
4、在全局不具可路由性。【6.可聚合全球单播地址】地址：前缀(FP)=001，第一组16进制数范围：20003FFF设计目标是聚合或汇总该地址以便产生有效路由基础结构 - ISP商分配的前缀：/48- Site拓扑：由组织机构划分子网- 接口ID：64(全1可以分配给主机，全0分配给路由)l 接口ID生成方法：EUI-64、随机生成、手工设置【特殊单播地址】IPv6兼容地址：0:0:0:0:0:0:w.x.y.z 或:w.x.y.z（双协议栈）IPv4映射地址：0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z 或:FFFF:w.x.y.z（IPv6网络中的IPv4节点表示）【组播地址】Flags：用来
5、表示permanent（0000）或临时组播组（0001）Scope：表示组播组的范围Group ID：组播组ID例子： FF02:1：链路范围所有节点组播地址FF02:2：链路范围所有路由器组播地址FF01:1、FF01:2：节点范围。(高八位不是全1的，即为单播地址)【被请求节点组播地址】用于重复地址检测和获取邻居节点地址：前104位：FF02:1:FF/104后24位：单播地址的后24位(凡是单播地址后24位相同的接口自动加入相应请求节点组播组)【任播地址】l 目标地址为任播地址的数据报将发送给最近的一个接口l 适合于One-to-One of Many的通讯场合l 从单播地址空间中分配
6、，用于标识一组网络接口l 仅能做目标地址，且仅分配给路由器【一台主机的多IPv6地址】单播地址：- 每个接口的链路本地地址- 每个接口的单播地址（可以是一个站点本地地址和一个或多个可聚集全球地址）- 回环（loopback）接口的回环地址（:1）监听组播地址：- 节点本地范围内所有节点组播地址（FF01:1）；- 链路本地范围内所有节点组播地址（FF02:1）；- 请求节点组播地址（如果主机的某个接口加入请求节点组）；- 组播组组播地址（如果主机的某个接口加入任何组播组）【各类地址的应用范围】【IPv6子网规划】l IPv4 子网划分是管理地址稀缺性l IPv6 子网划分是根据路由器的数量及它
7、们所支持的网络来构建寻址分层结构（IPv6可以利用接口ID继续划分子网）Part2.IPv6地址配置【配置方式】手工配置无状态地址自动配置（ND协议）有状态地址自动配置（DHCPv6）【手工配置】【无状态地址自动配置(SLAAC)】l 无须任何配置即可和外界通信，真正的即插即用（没有维护网络地址信息的服务器）l 地址结构：64位前缀，和路由器前缀一致；64位EUI-64l ND协议也即邻居发现协议，包括：Router Solicitation Router Advertisement 、Neighbor Solicitation 、Neighbor Advertisement 、Redirec
8、t (RS, RA, NS, NA, Redirect)【SLAAC消息】Router Solicitation（RS）：主机向路由器发送请求报文，促使路由器发送Router advertisment消息（通过FF02:2）地址Router Advertisement（RA）：路由器向主机通告前缀等信息(通过FF02:1地址)* 两者都为ICMP报文【SLAAC三个机制】路由器发现：* 主机选择默认网关* 主机发现前缀，生成前缀列表* 参数发现：发现相关参数，如MTU，跳数限制、地址配置方式等重复地址检测（DAD）：* 是节点确定即将使用的地址是否在链路上唯一的过程* 所有单播地址，不管是自动
9、配置还是手动配置，都必须要通过DAD* DAD机制通过ND中的NS/NA两种消息实现：1.节点发送Neighbor Solicitation；2.如果收到Neighbor Advertisment就证明地址重复（a.接收者如果发现其中的Target域中的地址对它而言是tentative 的，则放弃使用这个地址；b.如果发现其中的Target域中的地址是一个它正在使用的地址，则发送Neighbor Advertisment消息）；3.尝试若干次发送请求，都没有收到邻居通告，即可启用该地址前缀重新编址（Redirect）：1.允许网络从以前的前缀平稳地过渡到新的前缀，提供对用户透明的网络重新编址能
10、力2.在前缀重新编址时，路由器会继续通告当前前缀， 只是优先时间和有效时间被减小到接近0，同时， 路由器开始通告新的前缀，这样，链路中至少有两个前缀共存3.节点收到这样的RA，会发现当前前缀的生命周期较短，停止使用；同时开始用新的前缀配置接口， 并进行DAD，通过后获得新地址使用【SLAAC注意事项】* 为避免RS泛滥，节点启动时最多只能发送3 个RS* 主机收到路由器的RA之后，自动设置默认路由器，建立默认路由器列表、前缀列表及其它参数* 路由器会主动周期性地发送RA（默认值200秒）* 自动配置的IPv6地址在系统中有一个生存周期，跟优先时间和有效时间有关：(1) 在Preferred L
11、ifetime周期内的前缀生成的地址，任何上层应用都可不受限制地使用；(2) 在超过Preferred Lifetime 但未超过Valid Lifetime周期内的前缀生成的地址，正在使用该地址的上层应用可继续使用，但任何新的上层应 用不能使用这个地址；(3) 在超过Valid Lifetime周期内的前缀构造的地址，任何上层应用都不能使用该地址其中，tentative地址为进行DAD之前的地址。一个链路本地地址的优先时间和有效时间是无限的，永不超时。【RA消息中的M、O】M=0，O=0：使用SLAAC(使用RA)M=0，O=1：使用无状态DHCP：SLAAC和DHCPv6 （使用RA和DH
12、CPv6服务器）M=1，不含O：使用有状态DHCPv6(使用DHCPv6服务器)【前缀重新编址中的2个地址】在转换期间，节点有两个单播地址使用：- 旧地址：基于旧的前缀，用以维持以前已经建立的连接；- 新地址：基于新的前缀，用来建立新的连接当旧的前缀的有效时间递减为0时，旧的前缀完全废止，此时，RA中只包含新的前缀【DHCP工作原理】DHCP客户发送请求广播DHCP服务器单播应答DHCP客户接收应答，获取IP等信息【DHCP运行方式】(1) DHCP客户机在本地发送DHCPDISCOVER广播包；(2) DHCP服务器单播发送携带租约信息的DHCPOFFER包；(3) DHCP客户机确认租约信
13、息并发送DHCPREQUEST广播包；(4) DHCP服务器单播送回DHCP ACK確认完成IP地址租用【DHCP地址分配】l 自动分配由DHCP分配一个永久的IP。l 手动分配网络管理员预先安排分配，由DHCP转达。l 动态分配由DHCP分配具有租约期的IP。【有SLAAC为何需要DHCPv6】l 需要动态指定DNS服务时l 当不希望MAC地址成为IPv6地址的一部分时l 当需要良好的扩展性时【DHCPv6特点】1. 使用UDP来交换报文，546/5472. 使用本地链路地址或其它机制获得的地址发送和接收DHCPv6报文3. 没有广播，客户机只需发送给链路范围组播地址（FF02:1:2）4.
14、 取消了DHCPv4中的Discover和Offer消息【DHCPv6获取地址和参数的典型过程】DHCP和SLAAC是无状态全局单播地址配置的2种方式。Part3.IPv6报文【IPv4与IPv6报文】IPv6扩展报头：Pv6将一些IP层的可选功能实现在上层封装和基本IPv6基本头部之后的扩展头部中主要的扩展报头：逐跳选项、路由报头、分段报头、认证报头、封装安全有效载荷报头、目标选项报文变化总结：修正项地址：32位 - 128位Time to Live(生存时间) - Hop Limit(跳数限制)Protocol(协议) - Next Header(下一个头)Type of Service(
15、服务类型) - Traffic Class(业务等级)删掉的项Fragmentation fields(分段偏移量)IP options(标志、标识符)Header Checksum eliminated(报头校验和)Header Length field (报头长)Length field (数据总长度)增加的项Flow Label(流标识)【扩展报头顺序】逐跳选项报头 目标选项报头1（当存在路由报头时，用于中间目标） 路由报头 片段报头 身份验证报头 封装安全有效载荷报头 目标选项报头2（用于最终目标）【ICMPv4与ICMPv6】l ICMPv6保留了ICMPv4的常用功能- 如回声请求、抑制消息、重定向、
