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1、下一代网际协议IPv6(IPng) 介绍IPv4与IPv6的数据差异 介绍冒号十六进制记法 介绍从IPv4向IPv6过渡.解决IP地址耗尽的措施 IP协议时因特网的核心协议;现在使用的IP协议(IPv4) 是在20世纪70年代末期设计的,无论从计算机本身发 展还是从因特网规模和网络传输速率来看,现在IPv4 已很不适应了;这里最重要的问题就是32位的IP地址 不够用; 要解决IP地址耗尽的问题,可以采用以下三个措施; .采用无分类编址CIDR,是IP地址的分配更加合理; .采用网络地址转换NAT方法,可节省许多全球IP地 址; .采用具有更大地址空间的新版本的IP协议,即 IPv6; 尽管上述
2、前两项措施的采用是的IP地址耗尽 的日期推后了不少,但却不能从根本上解决 IP地址即将耗尽的问题;因此,治本的方法应 当是上述的第三种方法; 及早开始过渡到IPv6的好处是:有更多的时 间来规划平滑过渡; 有更多时间培养IPv6的 专门的人才; 及早提供IPv6服务比较便宜; 因 此现在有些ISP(互联网服务提供商)已经开始 了进行IPv6的过渡;下面介绍IPv6与IPv4的数据差异 与IPv4相比,IPv6对首部中的某些字段进行了一 下更改; .取消了首部长度,因为它的首部长度是固定 的(40字节); .取消了服务类型字段,因为优先级和流标号 字段合起来实现了服务类型字段的功能; .取消了总
3、长度字段,改用有效载荷长度字段; .取消了标示,标志和片偏移字段,因为这些功 能已包含在分片扩展首部中了; (这里的分片扩 展首部,只是扩展首部类型之一); .把生存时间字段改称为跳数限制字段,但作 用是一样的; .取消了协议字段,改用下一个首部字段; .取消了检验和字段,改用下一个首部字段; .取消了检验和字段,这样就加快了路由器处 理数据的速度;我们知道,在数据链路层对检测 出有差错的帧就丢弃; 在运输层,当使用UDP(用 户数据报协议)时,若检测出有差错的帧就丢弃; 当使用TCP(传输控制协议)时,对检测出有差错 的报文段就重传,知道正确传送到目的进程为 止; 因此在网络层的差错检测就可
4、以精简掉二.IPv6的地址空间冒号十六进制记法 例如一个二进制的128位地址为:01101000 11100110 10001100 01100100 11111111 11111111 11111111 11111111 00000000 00000000 00010001 10000000 10010110 00001010 11111111 11111111 若用以前的IPv4所用的点分十进制记法,则为:104.230.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.255.255 显然在IPv6中点分十进制记法已不够方便了,从而为了是地址 在简洁些,
5、在IPv6中使用冒号十六进制记法,则变成: 68E6:8C64:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF 它是把每个16位的值用十六进制值表示,各值之间用 冒号分隔; 冒号十六进制记法还包含两个技术是它尤 其有用,允许“零压缩”和”可以结合使 用点分十进制记法的后缀”零压缩:即一连串连续的零可以为一对冒 号所取代; 例如:FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写 成:FF05:B3; 为了保证零压缩有一个不含混 的解释,规定在任意地址中只能使用一次零 压缩;与点分十进制记法的后缀结合使用:我们 会看到在IPv4向IPv6中的转换阶段特别有用; 例如: 0:
6、0:0:0:0:0:128:10:2:1 如果在使用零 压缩即变成了: :128:10:2:1 下面再给出几个使用零压缩的例子:1080:0:0:0:8:800:200C:417A 记为 1080:8:800:200C:417AFF01:0:0:0:0:0:0:101 (多播地址) 记为 FF01:1010:0:0:0:0:0:0:1(回环地址) 记为 :10:0:0:0:0:0:0:0(未指明地址) 记为 :三.介绍从IPv4向IPv6过渡 由于现在整个网络上使用的老版本IPv4的路由 器的数量太大,因此,”规定一个日期,从这一天所 有的路由器一律都改用IPv6”,这显然是不可行 的; 这样
7、,向IPv6过渡只能采用逐步演进的办法, 同时,还必须是新安装的IPv6系统能够向后兼容 ,这就是说,IPv6系统必须能够接受和转发IPv4分 组,并且能够为IPv4分组选择路由 下面介绍两种向IPv6过渡的策略,即使用双协议 栈和使用隧道技术;一.双协议栈 双协议栈是指在完全过渡到IPv6之前,是一部分主机( 或路由器)装有两个协议栈, 一个IPv4和一个IPv6; 因 此双协议栈主机(或路由器)既能够和IPv6的系统通信 ,又能够和IPv4的系统通信;双协议栈的主机(或路由 器)记为IPv6/IPv4,表明它具有两种IP地址: 一个IPv4地 址和一个IPv6地址; 双协议栈主机在和IPv
8、6主机通信时是采用IPv6地址, 而和IPv4主机通信时就采用IPv4地址; 但双协议栈主 机怎样知道目的主机是采用哪一种地址呢? 它是使 用域名系统DNS(域名系统)来查询;若DNS返回的是 IPv4地址,双协议栈的源主机就使用IPv4地址;但当 DNS返回的是IPv6地址,源主机就使用IPv6地址;二.隧道技术向IPv6过渡的另一种方式是隧道技术; 这个方法的重点 就是在IPv6数据报要进入IPv4网络时,将IPv6数据报封装成 为IPv4数据报(整个的IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据 部分); 然后,IPv6数据报就在IPv4网络的隧道中传输; 原理：双协议栈路由器将IPv6数据
9、包封装到IPv4报头中 在IPv4网络中传递，到达目标网络后再由双协议栈路由器 将IPv4报送去掉剩下的IPv6数据包可以在IPv6网络中传递当IPv4数据报离开IPv4网络中的隧道时再把数据部分(即 原来的IPv6数据报) 交给主机的IPv6协议栈; 要使双协议栈的主机知道IPv4数据报里面封装的数据是 一个IPv6数据报,就必须把IPv4首部的协议字段的值设置为 41(41表示数据报的数据部分是IPv6数据报);关于IPv6隧道技术的重点知识 1.配置隧道 2.隧道代理技术 3.隧道服务器 4.采用6TO4 5.GRE隧道 6.ISATAP站点间隧道自动编址 7.自动IPv4兼容隧道一、配
10、置隧道 配置隧道在双栈节点上被静态的配置，在隧道的每一端必须手工 配置隧道的IPv4和IPv6地址。 本地IPv4地址:通过这个地址本地双栈节点在IPv4网络上可达。本 地IPv4地址用于输出流量的源IPv4地址。 远端IPv4地址:通过这个地址本地双栈节点在IPv4网络上可达。远 端IPv4地址用做输出流量的目的IPv4地址。 本地IPv6地:本地分配给隧道接口的IPv6地址。 二、隧道代理 网际操作系统是不支持隧道代理 隧道代理是一个外部系统（服务器）它在IPv4网络中作为服务器 ，并接受双栈节点的隧道建立请求。 三、隧道服务器 隧道服务器是隧道代理的简化模型。隧道服务器把代理和双栈路 由
11、器结合在一起而不是用两个单独的系统。隧道代理和隧道服务器被 认为是不需要手动操作的IPv4路由域的双栈节点中部署隧道的自动操 作机制。 四、采用6TO4 IETF(Inter互联网工程任务组)为了简化IPv4网络上配置IPv6 隧道技术推出了6to4技术 通过IPv4网络连接IPv6网络，采用6to4机制具有如下特点； 1.自动隧道：在由IPv6节点组成的站点之间动态的采用隧道 的方法，不需要手动的事先调整隧道的源和目的IPv4地址。 2.在站点边缘启用：6to4应该在站点边缘的边界路由器上 启用，必须通过IPv4路由基础设施到达其他的6to4站点和6to4路 由器。 3.自动前缀分配：向每一
12、个6to4站点提供一个可靠的全球 单播IPv6前缀(2002:/16)并且要为6to4站点至少分配一个6to4路 由器的全球单播IPv4地址，使用IPv4地址和IPv6全球单播地址构 成一个全新的IPv6的全球单播地址(2002:ipv4地址:/48)。 4.在IPv4域中，没有IPv6路由传播 五、通过GRE部署IPv6隧道技术 CiscoIOS软件技术支持IPv6数据包的GRE隧道封 装。GRE隧道必须在允许通过现有的IPv4基础设施传 输IPv6数据包的路由器之间静态配置。默认只有前 两个字段，Flag用于表示GRE头部开始，在协议类型 中用0X800表示后续是IP 六、ISATAP隧道
13、自动编址 站点间自动隧道寻址技术实在一个广播域中在IPv4地址的基础上传输IPv6数据包的隧道机制，它可 以在IPv4网络上创建一个虚拟的IPv6网络。在这个 tunnel中不用指目的地址。实际上IPv6地址是根据本 地IPv4地址自动生成的。IPv6地址的前缀64位是使用 可聚合的全球单播IPv6地址（2001:/16、2002:/16 、3ffe:/16）后64位是使用0000:5efe加上32位IPv4地 址 七、自动IPv4兼容隧道 Cisco支持自动IPv4兼容隧道机制，但是 路由器被看作一个主机，然而相对其他机 制自动IPv4兼容隧道机制已经被废除了。 自动IPv4兼容隧道的IPv6地址使用特定 的IPv6地址：:/96 如:IPv4206.123.31.200 则IPv6:206.123.31.200
