lecture 2 ipv6基础协议

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1、高性能计算机网络 IP v6 网络 参考书： 1陈运清等 . 构建运营级IPv6网络. 电子工业出版社, 2012.3 2李静林等. 下一代网络体系结构建模与软件工程方法. 北 京邮电大学出版社, 2008.9 3谢希仁. 计算机网络（第6版）. 电子工业出版社，2013.6 4Andrew S. Tanenbaum and David J. Wetherall , Prentice Hal. Computer Networks, 5th edition.Lecture 2 IPv6基础协议 掌握IPv6地址分类及结构熟悉IPv6基本报头结构了解IPv6扩展报头结构及应用熟悉ICMPv6信息类

2、型及报文结构掌握IPv6邻居发现协议掌握DHCPv6消息交互流程熟悉IPv6中DNS功能的扩展Lecture 2 IPv6基础协议 目录2.1 IPv6寻址 2.2 IPv6报文 2.3 ICMPv6 2.4 IPv6邻居发现协议 2.5 DHCPv6和DNS2.1 IPv6寻址2.1.1 IPv6地址表示IPv6地址长度为128位，能够表示成只包含0和1的字符串。这 种表示非常长，但确实是一种有助于计算机计算的方式。IPv6 地址有3种格式：首选格式、压缩表示和内嵌IPv4地址的IPv6地 址表示。 （1）首选格式128位地址被分成8段，每16位为一段，每段被转换为一个4位 十六进制数，并用

3、冒号隔开，这种表示方法叫做“冒号十六进制 表示法”。例IPv6地址：0010000000000001 0000110001101000 0000000000000000 0000000000000001 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0100010111111111冒号隔开：2001:0C68:0000:0001:0000:0000:0000:45FF2.1.1 IPv6地址表示（2）压缩表示当一个或多个连续的段内各位全为0时，为了缩短地址长度，可 用:（双冒号）表示，但一个IPv6地址中只允许用一次。例一个 单播地址：2

4、001:C68:0:0:0:8:800:45FF，压缩表示： 2001:C68:8:800:45FF （3）内嵌IPv4地址的IPv6地址表示这种地址其实是IPv4向IPv6过渡阶段的一种特殊表示方法，有 以下两种内嵌IPv4地址的IPv6地址。 IPv4兼容IPv6地址：0:0:0:0:0:0:192.168.1.2或者:192.168.1.2， 用于在IPV4网络上建立自动隧道，以传输IPV6数据包。这种机 制不太好，现在已不再用，转而采用更好的过渡机制 IPv4映射IPv6地址：0:0:0:0:0:FFFF:192.168.1.2或者:FFFF:192. 168.1.2，仅用于拥有IPV

5、4和IPV6双协议栈节点的本地范围2.1.2 IPv6地址分类IPv6地址可分为单播地址、组播地址和任播地址。IPv6地 址中没有广播地址，IPv6使用组播地址来完成IPv4中广播 地址的功能。 1单播地址一个IPv6单点传送地址与单个接口（地址）相关联。发给 单播地址的包传送到由该地址标识的单接口上。但是为了 满足负载平衡，在RFC2373中允许多个接口使用同一地址 ，只要在实现中这些接口看起来形同一个接口。IPv6地址分为前缀（或网络）部分和接口标识符。RFC3513中提出“对于以二进制000开始的所有单播地址， 接口标识符要求64位长并以修改的EUI-64格式构造“，主 要目的是维持接口

6、标识符的全局唯一性。For all unicast addresses, except those that start with binary value 000, Interface IDs are required to be 64 bits long and to be constructed in Modified EUI-64 format.Modified EUI-64 format interface identifiers are formed by inverting the “u“ bit (universal/local bit in IEEE EUI-64 termi

7、nology) when forming the interface identifier from IEEE EUI-64 identifiers. In the resulting Modified EUI-64 format the “u“ bit is set to one (1) to indicate global scope, and it is set to zero (0) to indicate local scope. The first three octets in binary of an IEEE EUI-64 identifier are as follows:

8、written in Internet standard bit-order , where “u“ is the universal/local bit, “g“ is the individual/group bit, and “c“ are the bits of the company_id, and “m“ are the bits of the manufacturer- selected extension identifier.40bits m接口标识符产生方式1.按照EUI-64格式修改链路层地址构造。接口标识 符EUI-64格式时第7 bit如果设置为0时，定义一 个本地范

9、围；如果设置为1，则定义一个全局范 围；2.按RFC3041中定义，自动生成一个随机的接口ID ；3.通过DHCPv6获得；4.人工配置；5.根据RFC3972定义，通过一个公开密钥的散列函 数以加密方式产生。单播地址细分根据作用范围的不同，IPv6单播地址又可分为链路本地地 址、全球单播地址和唯一本地地址。 （1）链路本地地址当一个节点启动IPv6协议栈时，节点的每个接口会自动配 置一个链路本地地址。该地址专门用来和相同链路上的其 他主机通信，即同一链路的相邻节点间通信。在IPv6邻居 节点之间的通信协议中广泛使用了该地址，如邻居发现协 议、动态路由协议等。它总是自动配置的，包含链路本地地址

10、的数据报文永远不 会被IPv6路由器转发。本地前缀FE80:/64和EUI-64接口标识符链路本地地址由一个特定的前缀和接口ID两部分组成。它 使用了特定的链路本地前缀FE80:/64，同时将接口ID添 加在后面作为地址的低64位。范围：只能在本地链路使用，不能在子网间路由。why因 一个接口可以配置很多IPv6地址，学习性路由就有可能出 现很多下一跳。所以需要Link Local地址唯一标识一个节 点。在本地链路看到的下一跳都是对端的Link Local地址 。链路本地地址从本质和格式上讲，是独立于网络中所使用 的全部寻址机制的。因此在网络重新编址的过程中，链路 本地通信不受影响。其不变的属

11、性被多种协议使用。路由器将其链路本地地址通告链路上的所有节点，从而使 这些节点能够与网关通信，而不管全局单播寻址机制。链 路本地地址的这种属性在网络设计中也被广泛利用。只要 有可能，链路本地址就被用来标识下一跳（例如，BGP的 一个邻居）。（2）全球单播地址全球单播地址主要用于IPv6 Internet，它们是全局唯一的 和全局可路由的。根据RFC3587定义，用做全球范围通信 的IPv6地址由它们的高3位设置为001来识别。Global Routing Prefix：全球可路由前缀，标识了站点所得 到的前缀值。RFC3177建议，其长度是48位或更短。Subnet ID：子网ID，标识全球可

12、路由前缀所代表的站点内 的子网，建议16位或更短。Interface ID：接口ID，用于标识链路上不同的接口，并具 有唯一性。接口ID可以由设备随机生成或手动配置。可聚集的全球单播地址001 : 格式前缀，用于区别其它地址类型TLA ID: 13位, Top Level Aggregator，顶级聚合体Res: 8位保留位,以备将来TLA或NLA扩充NLA ID: 24位, Next Level Aggregator，下级聚合体SLA ID: 16位, Site Level Aggregator，节点级聚合体主机接口ID : 64位。可聚集的全球单播地址BTLA、NLA、SLA构成了自顶向下

13、排列的三个网络层次。 TLA是与长途服务供应商和电话公司相互连接的公共骨干 网络接入点，其ID的分配由国际Internet注册机构IANA严 格管理。 NLA通常是大型ISP或受其管理的，它从TLA处申请获得地 址，并为SLA分配地址。 SLA也可称为订户（subscriber用户），它可以是一个机 构或一个小型 ISP。SLA负责为属于它的订户分配地址。 SLA通常为其订户分配由连续地址组成的地址块，以便这 些机构可以建立自己的地址层次结构以识别不同的子网。 分层结构的最底层是网络主机。（3）唯一本地地址为了代替站点本地地址的功能，又使这样的地址具有唯一 性，避免产生像IPv4的私有地址泄露

14、到公网而造成的问题 ，RFC4193定义了唯一本地地址（Unique Local IPv6 Unicast Addresses，2005）。固定前缀为FC00:/7，即前7位为“1111110“。L：表示地址的范围，取值为1表示本地范围，0则保留。Global ID：全球唯一前缀，随机方式生成。Subnet ID：在划分子网时使用。Interface ID：接口ID，用于标识链路上不同的接口，并具 有唯一性。接口ID可以由设备随机生成或手动配置。IPv6单播地址有六种类型1Aggregate Global Unicast Address 2xxx:xxxxx/3 - 3FFF: :FFFF20

15、01:/16 IPV6因特网地址2002:/16 6to4过渡地址 2Link Local Address FE80:/10 (前10位以FE80开头) 3Site Local Address (Private) FEC0:/10 4Unspecified Address 0:0:0:0:0:0:0:0/128 = :/128 5Loopback Address 0:0:0:0:0:0:0:1/128 = :1/128 6IPv4 Compatible Address :192.168.30.1 = :C0A8:1E01本地站点地址：site-local addressRFC3513（2003），IPV6的私网地址，就像IPV4中的私网 保留地址一样只占用到整个IPV6地址空间的0.1%前缀：FEC0:/10，其后的54比特用于子网ID，最后64位 用于主机ID范围：只能在本站点内使用，不能在公网上使用例如：在本地分配十个子网 1、FEC0:0:0:0001:/64 2、FEC0:0:0:0002:/64 3、FEC0:0:0:0003:/64 10、FEC0:0:0:000A:/64本地站点地址被设计用于永远不会与全球IPV6因特网进行 通信的设备，比如：打印机、内部网服务器、网络交换机 等。2组