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1、网络通讯协议分析网络通讯协议分析IPv6简介简介北京工业大学软件学院北京工业大学软件学院张丽张丽网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽主要内容主要内容lIPv6特点特点lIPv6地址空间地址空间lIPv6数据包格式数据包格式lIPv6的邻居发现协议的邻居发现协议网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6特点特点l比比IPv4效率高效率高l基于基于IPv4协议协议20年的经验年的经验l不只为网络上的计算机设计不只为网络上的计算机设计l蜂窝设备、无线设备、电话、个人数字助理、蜂窝设备、无线设备、电话、个人数字助理、电视、广播设备等电视、广播设备等l简化基
2、于简化基于IP网络的实施、运营和管理网络的实施、运营和管理网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽特点特点l128位地址方案：足够的地址空间位地址方案：足够的地址空间l巨大的地址空间为数十亿新设备，如巨大的地址空间为数十亿新设备，如PDA、蜂窝设、蜂窝设备、备、802.11系统提供了全球唯一地址标识系统提供了全球唯一地址标识l多等级层次地址有助于路由的聚合，提高了路多等级层次地址有助于路由的聚合，提高了路由的效率和可扩展性由的效率和可扩展性l使具有严格路由聚合的多点接入成为可能使具有严格路由聚合的多点接入成为可能l自动配置允许自动配置允许IPv6网络中的节点不用手动配置网络中
3、的节点不用手动配置l重新编址机制使得重新编址机制使得IPv6提供商之间的转换对最提供商之间的转换对最终用户是透明的终用户是透明的网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽特点特点lARP广播被本地链路的多播代替广播被本地链路的多播代替lIPv6的包头比的包头比IPv4的包头更有效率的包头更有效率l新的扩展头替代了新的扩展头替代了IPv4包头的选项字段，包头的选项字段，提供了更多的灵活性提供了更多的灵活性l流标志字段可以提供流量区分流标志字段可以提供流量区分l更有效地处理移动性和安全机制更有效地处理移动性和安全机制l设计了许多过渡机制，使设计了许多过渡机制，使IPv4可以平稳地可
4、以平稳地向向IPv6网络过渡网络过渡网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6的地址空间的地址空间lRFC2373定义定义l128位的地址长度位的地址长度 l层次化的设计层次化的设计 l地址表示法地址表示法l地址分类地址分类网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6的地址表示法的地址表示法l冒号分十六进制格式冒号分十六进制格式 l压缩表示压缩表示l内嵌内嵌IPv4地址的地址的IPv6地址地址网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽冒号分十六进制格式冒号分十六进制格式l最长的表示：最长的表示：32个十六进制字符个十六进制字符l分为
5、分为8组，每组组，每组16位，每组写成位，每组写成4个十六进个十六进制数，每组之间用冒号分隔制数，每组之间用冒号分隔 l二进制二进制IPv6地址地址l16位为一组转换成十六进制位为一组转换成十六进制, 以冒号分隔以冒号分隔 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽压缩表示压缩表示l每个十六进制组中的前导每个十六进制组中的前导0可以省略，全为可以省略，全为0的的组至少保留一个组至少保留一个0 FE80:0000:0000:0000:02AA:00FF:FE9A:4CA2 表示成表示成 FE80:0:0
6、:0:2AA:FF:FE9A:4CA2将将 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000表示成表示成0:0:0:0:0:0:0:0网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽压缩表示压缩表示l将冒号十六进制格式中相邻的连续零位进行压将冒号十六进制格式中相邻的连续零位进行压缩，用双冒号缩，用双冒号“：”表示表示 l每个地址中只能出现一个双冒号每个地址中只能出现一个双冒号“：”l例如：例如：FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2 表示成表示成FE80:2AA:FF:FE9A:4CA2 将将0:0:0:0:0:0:0:0 表示成表示成:
7、 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽内嵌内嵌IPv4地址的地址的IPv6地址地址lIPv4兼容的兼容的IPv6地址地址l高高96位为位为0，后跟，后跟32位的位的IPv4地址地址l或或l映射映射IPv4的的IPv6地址地址l高高80位为位为0，接，接16位位1，然后，然后32位位IPv4地址地址l:FFFF:206.123.31.2 或或网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽URL的的IPv6表示表示l:定义为指定可选的端口号定义为指定可选的端口号:8080/index.htmllhttp:/:8383/abc.htmllIPv6地址用方括号括上地址
8、用方括号括上l3ff3:b80:c19:1:50:8080/index.html网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽子网掩码表示子网掩码表示l不能用点十进制表示法不能用点十进制表示法lCIDR表示法表示法l2001:410:0:1:0:0:0:45FF/128l2001:410:0:1:/64l2001:410:0:/48网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6的地址类型的地址类型l单播（单播（unicast）地址）地址l与单个接口相关联，发给单播地址的包传送到由该与单个接口相关联，发给单播地址的包传送到由该地址标识的单接口上地址标识的单接口上l
9、选播（选播（anycast）l标识一组接口（通常属于不同的节点），发送给选标识一组接口（通常属于不同的节点），发送给选播地址的包传送到该地址标识的一组接口中根据路播地址的包传送到该地址标识的一组接口中根据路由算法度量距离为最近的一个接口由算法度量距离为最近的一个接口 l多播（多播（multicast）l标识多个接口，发给组播地址的包传送到该地址标标识多个接口，发给组播地址的包传送到该地址标识的所有接口上，不再定义广播地址，功能由多播识的所有接口上，不再定义广播地址，功能由多播地址替代地址替代 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽单播地址分类单播地址分类l本地链路地址本地链
10、路地址l本地站点地址本地站点地址l可聚合全球地址可聚合全球地址l回环地址回环地址l未指定地址未指定地址l与与IPv4兼容地址兼容地址网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽本地链路地址本地链路地址l只在连接到同一本地链路的节点之间使用只在连接到同一本地链路的节点之间使用l邻居发现邻居发现 l永远也不会被永远也不会被IPv6路由器转发路由器转发 l启动启动IPv6协议栈时，每个接口自动配置一协议栈时，每个接口自动配置一个本地链路地址个本地链路地址网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽本地链路地址本地链路地址0接口标识符接口标识符128位位FE80:/1010
11、位位54位位EUI-6464位位网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽本地站点地址本地站点地址l相当于相当于IPv4私用地址空间私用地址空间l、和、和l有效域限于一个站点内部有效域限于一个站点内部 l站点本地地址不可被其他站点访问站点本地地址不可被其他站点访问l含此类地址的包不会被路由器转发到站外含此类地址的包不会被路由器转发到站外lIPv6不希望使用不希望使用NAT l不是自动配置的不是自动配置的 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽本地站点地址本地站点地址l用于永远也不会与全球用于永远也不会与全球IPv6因特网通信的因特网通信的设备设备l打印机打印
12、机l内部网服务器内部网服务器l网络交换机、网桥、网关、无线接入点等网络交换机、网桥、网关、无线接入点等l用于管理目的仅内部可达的任何服务器和路用于管理目的仅内部可达的任何服务器和路由器由器 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽本地站点地址本地站点地址子网子网ID接口标识符接口标识符128位位FEC0:/1010位位54位位EUI-6464位位网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽可聚合全球地址可聚合全球地址l相当于相当于IPv4公共地址公共地址 l可在全球范围内进行路由转发的地址可在全球范围内进行路由转发的地址l001格式前缀，用于区别其它地址类型格式
13、前缀，用于区别其它地址类型lTLA（Top Level Aggregator，顶级聚合体），顶级聚合体）lNLA（Next Level Aggregator，下级聚合体），下级聚合体）lSLA（Site Level Aggregator，站点级聚合体），站点级聚合体）网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽可聚合全球地址可聚合全球地址lTLAl与长途服务供应商和电话公司相互连接的公共骨干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，其网络接入点，其ID的分配由国际的分配由国际Internet注册机构注册机构IANA严格管理严格管理lNLAl通常是大型通常是大型ISP
14、，它从，它从TLA处申请获得地址，并为处申请获得地址，并为SLA分配地址分配地址lSLAl也可称为订户（也可称为订户（subscriber），可以是一个机构或），可以是一个机构或一个小型一个小型 ISP，负责为属于它的订户分配地址，负责为属于它的订户分配地址网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽兼容地址兼容地址lIPv4兼容地址兼容地址l用于具有用于具有IPv4和和IPv6两种协议的节点使用两种协议的节点使用IPv6进行通信进行通信 l表示为或表示为或lIPv4映射地址映射地址 l用来表示仅支持用来表示仅支持IPv4地址的节点地址的节点l表示为或表示为或:FFFF:w.x.
15、y.z 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽回环地址和未指定地址回环地址和未指定地址l回环地址回环地址l节点自己使用节点自己使用l:1l未指定地址未指定地址l:0l用在不需要用在不需要/没有地址的数据包的地址字段没有地址的数据包的地址字段网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽选播地址选播地址l从单播地址空间中分割，同单播地址没有从单播地址空间中分割，同单播地址没有分别分别l可聚合全球地址可聚合全球地址l本地站点地址本地站点地址l本地链路地址本地链路地址l预定义的选播地址预定义的选播地址l子网子网-路由器选播地址：子网前缀后补路由器选播地址：子网前缀后补
16、0直到直到128位位 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽多播地址多播地址lFlagsl000T：高三位：高三位0。T=0 表示一个被表示一个被IANA永久分配的永久分配的多点传送地址；多点传送地址；T=1表示一个临时的多点传送地址表示一个临时的多点传送地址l4位位Scope是一个多点传送范围域是一个多点传送范围域l用来限制多点传送的范围用来限制多点传送的范围 l特定地址特定地址l被请求节点地址被请求节点地址网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽特定多播地址特定多播地址lFF01:1 节点本地范围内所有节点地址节点本地范围内所有节点地址lFF01:2
17、节点本地范围内所有路由器地址节点本地范围内所有路由器地址lFF02:1 链路本地范围内所有节点地址链路本地范围内所有节点地址lFF02:2 链路本地范围内所有路由器地址链路本地范围内所有路由器地址lFF05:2 站点本地范围内所有路由器地址站点本地范围内所有路由器地址lFF0E:0:0:0:0:0:0:111 internet中所有中所有NTP服务器服务器 网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽被请求节点地址被请求节点地址lSolicited-Node AddresslFF02:1:FF00:0000/104后附接口的单播后附接口的单播或选播地址的后或选播地址的后24位位l
18、自动启用自动启用l在本链路范围内在本链路范围内l作用作用l用来获得邻居节点和路由器的链路层地址用来获得邻居节点和路由器的链路层地址l检测重复地址检测重复地址网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头版本号：版本号：6网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头流量类别：按照实时递交需求区分流量类别：按照实时递交需求区分分组，指明数据包该如何处理分组，指明数据包该如何处理网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头流
19、标签：标记流标签：标记IPv6数据包的一个流数据包的一个流网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头有效载荷长度：数据长度有效载荷长度：数据长度网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头下一个头：指明基本下一个头：指明基本IPv6包头后扩包头后扩展头，也可能是上层协议号展头，也可能是上层协议号网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽IPv6分组头分组头跳数限制跳数限制网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽扩展包头类型扩展包头类型网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽
20、扩展包头扩展包头路由包头路由包头网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽扩展包头扩展包头路由包头路由包头l号：号：43l强制数据包经过特定的路由器强制数据包经过特定的路由器l只有列表中的路由器才处理路由包头只有列表中的路由器才处理路由包头l最多可以指定最多可以指定256个路由器个路由器l类型字段类型字段0l包头中是指定的中间路由器列表包头中是指定的中间路由器列表网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽扩展包头扩展包头路由包头处理过程路由包头处理过程l由源节点构造数据包必须经过的路由器的列表，由源节点构造数据包必须经过的路由器的列表，并构造类型并构造类型0的路
21、由包头的路由包头l将目的地址换成列表中第一个路由器的地址将目的地址换成列表中第一个路由器的地址l将原始的将原始的IPv6目的地址作为列表的最后一项目的地址作为列表的最后一项l中间路由器将数据包目的地址更改为列表中的中间路由器将数据包目的地址更改为列表中的下一个路由器，将路由选择包头的剩余段字段下一个路由器，将路由选择包头的剩余段字段减减1l若路由器是列表的最后一项，包头目的地址更若路由器是列表的最后一项，包头目的地址更改为最后的目的节点改为最后的目的节点网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽邻居发现协议邻居发现协议NDPl替代替代ARPl无状态自动配置无状态自动配置l路由器
22、重定向路由器重定向网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽邻居发现协议邻居发现协议NDP替代替代ARPlICMPv6的消息的消息l邻居请求消息邻居请求消息l邻居公告消息邻居公告消息l被请求点多播地址被请求点多播地址lFF02:1:FFxx:xxxxl节点节点AlIP地址：地址：FEC0:1:0:0:1:Al链路地址：链路地址：00:50:3e:e4:4a:00l节点节点BlIP地址：地址：FEC0:1:0:0:1:Bl链路地址：链路地址：00:50:3e:e4:4b:01网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽链路地址查找过程链路地址查找过程l节点节点A发送
23、类型发送类型35 （邻居请求）的（邻居请求）的ICMPv6消息到本地链路消息到本地链路l源地址：源地址：A的本地站点地址的本地站点地址FEC0:1:0:0:1:Al目的地址：目的地址：B本地站点地址本地站点地址FEC0:1:0:0:1:B对应的被请求节点地址对应的被请求节点地址FF02:1:FF01:Bl源链路层地址：源链路层地址：00:50:3e:e4:4a:00l目的链路层地址：多播地址目的链路层地址：多播地址FF02:1:FF01:B 的多播映射的多播映射33:33:FF:01:00:0Bl数据：数据：A的源链路层地址的源链路层地址00:50:3e:e4:4a:00网络通讯协议分析网络通讯协议分析北京工业大学软件学院 张丽链路地址查找过程链路地址查找过程l侦听被请求节点地址的节点侦听被请求节点地址的节点B收到邻居请收到邻居请求消息求消息l节点节点B发送邻居公告消息应答发送邻居公告消息应答l源地址：源地址： B本地站点地址本地站点地址FEC0:1:0:0:1:Bl目的地址：目的地址： A本地站点地址本地站点地址FEC0:1:0:0:1:Al源链路层地址：源链路层地址：B的的00:50:3e:e4:4b:01l目的链路层地址：目的链路层地址：A的的00:50:3e:e4:4a:00l数据：数据：B的链路地址的链路地址00:50:3e:e4:4b:01
