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1、IPv6 OverviewIPv6 OverviewHUAWEI(1205(1205整理整理) )2汇报提纲汇报提纲为何由为何由IPv4IPv4向向IPv6IPv6升级升级IPv6IPv6基本技术基本技术IPv6IPv6过渡技术过渡技术IPv6IPv6解决方案解决方案IPv6IPv6展望展望3需要升级需要升级IPv4IPv4吗吗? ?以以IPv4为核心技术的为核心技术的Internet获得巨大成功获得巨大成功但但IPv4地址资源紧张直接限制了地址资源紧张直接限制了IP技术应用的进一技术应用的进一步发展步发展移动和宽带技术的发展要求更多的移动和宽带技术的发展要求更多的IP地址地址CIDR, VL
2、SM , NAT, 混合地址等技术只能暂时缓解混合地址等技术只能暂时缓解IPv4地址紧张地址紧张电话号码要升位啦！电话号码要升位啦！IP地址短缺问题直接加速了地址短缺问题直接加速了IPv4升级的需求升级的需求4为什么要升级到为什么要升级到IPv6?IETF在在20世纪世纪90年代提出下一代互联网协议年代提出下一代互联网协议-IPv6目前目前IPv6成为公认的成为公认的IPv4未来的升级版本未来的升级版本最本质的改进最本质的改进几乎无限的地址空间几乎无限的地址空间 （地址长度由（地址长度由32位增加到位增加到128位）位）其他（锦上添花其他（锦上添花）：）：简单是美简单是美简化固定的基本报头，提
3、高处理效率简化固定的基本报头，提高处理效率扩展为先扩展为先引入灵活的扩展报头，协议易扩展引入灵活的扩展报头，协议易扩展层次区划层次区划地址格式更具层次性，便于路由聚合地址格式更具层次性，便于路由聚合即插即用即插即用地址配置简化，自动配置地址配置简化，自动配置贴身安全贴身安全网络层的网络层的IPSec认证与加密，端到端安全认证与加密，端到端安全Qos 考虑考虑新增流标记域新增流标记域移动便捷移动便捷Mobile IPv65IPv6发展阶段发展阶段IETFIETF成立成立IPNGIPNG工作组工作组19921992199419941995199519961996199919992001200120
4、022002下一代下一代IPIP协议（协议（IPv6IPv6）推荐版本推荐版本完成完成IPv6IPv6的协议文本的协议文本成立全球成立全球IPv6IPv6实验床实验床 - 6BONE- 6BONEIPv6IPv6基本协议标准化基本协议标准化IPv6IPv6关联协议修订和完善关联协议修订和完善部分部分IPv6IPv6相关技术还在草案阶段相关技术还在草案阶段6汇报提纲汇报提纲为何由为何由IPv4IPv4向向IPv6IPv6升级升级IPv6IPv6基本技术基本技术IPv6IPv6过渡技术过渡技术IPv6IPv6解决方案解决方案IPv6IPv6展望展望7IPv6报头和报头和IPv4比较比较版本号版本号
5、服务类型服务类型头长度头长度总长度总长度标识标识标志标志片偏移片偏移生存时间生存时间协议号协议号头校验和头校验和源地址源地址目的地址目的地址选项选项填充填充版本号版本号源地址源地址目的地址目的地址流标签流标签传输级别传输级别负荷长度负荷长度Next Header Hop LimitIPv6IPv6报头报头IPv4IPv4报头报头8IPv6扩展头（一）扩展头（一） IPv4选项选项 IPv6扩展头扩展头 源路由选项源路由选项 IPv6路由路由扩展头扩展头IPv6IPv6基本报头基本报头Next Header=0（逐跳扩展头）逐跳扩展头）逐跳扩展头逐跳扩展头Next Header=51（AH扩展头
6、）扩展头）AHAH扩展头扩展头Next Header=6（TCP头）头）IPv6IPv6数据数据IPv6IPv6报文报文选项选项Next Header类型举例：类型举例：0 逐跳扩展头逐跳扩展头1 ICMPv46 TCP17 UDP43 路由扩展头路由扩展头58 ICMPv689 OSPFTCPTCP报头报头TCPTCP数据数据9IPv6扩展头（二）扩展头（二） IPv6报文扩展头排列（按序）：报文扩展头排列（按序）：IPv6基本报头基本报头逐跳扩展头（逐跳扩展头（Hop by Hop）路由扩展头路由扩展头分片扩展头分片扩展头AH认证扩展头认证扩展头ESP加密扩展头加密扩展头目的地扩展头目的地
7、扩展头上层协议数据报文上层协议数据报文分片扩展头分片扩展头IPv6IPv6报头报头IPv6IPv6数据区数据区IPv6IPv6报头报头IPv6IPv6数据区数据区IPv6IPv6报头报头路由扩展头路由扩展头目的地扩展头目的地扩展头IPv6IPv6数据区数据区10IPv6分片和分片和ICMPv6链路层最小支持链路层最小支持12801280字节的字节的MTUMTU分片只在报文源端执行分片只在报文源端执行中间节点转发时发现报文超过中间节点转发时发现报文超过MTUMTU，则丢弃报文则丢弃报文使用使用IPv6IPv6的分片扩展头进行分片处理的分片扩展头进行分片处理推荐在源端使用推荐在源端使用Path M
8、TUPath MTU发现机制发现机制使用使用Path MTUPath MTU发现发现更好的利用网络资源更好的利用网络资源分片扩展头分片扩展头标识标识Next HeaderNext HeaderM MFragment OffsetFragment Offset是否最后一片是否最后一片ICMPv6ICMPv6作用与作用与ICMPv4ICMPv4相同，协议号不同相同，协议号不同增加新的增加新的ICMPICMP消息类型（如邻居请求宣告，路由器重配置消息类型（如邻居请求宣告，路由器重配置RRRR）11IPv6 地址（一）地址（一）IPv4地址地址 = 网络号网络号 + 主机号主机号 根据开始比特分为根据
9、开始比特分为A-E类地址类地址IPv6地址地址 = 前缀前缀 + 接口标识接口标识单点地址（单点地址（Unicast Address）多点地址（多点地址（Multicast Address）任意点地址（任意点地址（Anycast Address）地址分配地址分配保留给保留给NSAP地址使用地址使用可聚集全球单点地址可聚集全球单点地址链路本地单点地址链路本地单点地址网点本地单点地址网点本地单点地址多点地址多点地址开始比特开始比特0000 001 001 1111 1110 101111 1110 111111 1111 比例比例1/1281/81/10241/10241/25612IPv6 地址
10、（二）地址（二）IPv6单点地址分类（根据地址范围）：单点地址分类（根据地址范围）：1）可聚集全局单点地址可聚集全局单点地址 例例 2001:A304:6101:1:E0:F726:4E58 （前缀前缀 2001:A304:6101:1:/64）2 2）链路本地地址链路本地地址 例例 FE80:E0:F726:4E583 3）网点本地地址网点本地地址 例例 FEC0:E0:F726:4E58可聚集全局单点地址层次结构可聚集全局单点地址层次结构001TLANLASLA接口接口ID364128IPv4组播地址：组播地址：224.X .X. XIPV6多点地址：组播地址空间更大，区分组播地址范围多点
11、地址：组播地址空间更大，区分组播地址范围11111111Flags范围范围组播组组播组ID8多点地址结构多点地址结构44112所有节点的多点地址：所有节点的多点地址： FF02:0:0:0:0:0:0:1FF02:0:0:0:0:0:0:1所有路由器的多点地址：所有路由器的多点地址：FF02:0:0:0:0:0:0:2 FF02:0:0:0:0:0:0:2 请求节点的多点地址：请求节点的多点地址： FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXXFF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX001全局前缀全局前缀子网子网 ID接口接口ID31664新的全局单点地址结构新的全局单点地址结构45
12、13IPv6 IPv6 地址（三）地址（三）IPv6IPv6中无广播地址的类型。用多点地址实现中无广播地址的类型。用多点地址实现IPv6IPv6新类型新类型 任点地址（任点地址（AnycastAnycast）任点地址可用于标识特定任点地址可用于标识特定ISPISP的路由器集合等的路由器集合等IPv6IPv6地址是有范围的地址是有范围的 如如 链路本地范围（链路本地范围（Link-localLink-local） 网点本地范围（网点本地范围（Site-localSite-local）（）（类似于类似于IPv4IPv4的私网地址）的私网地址） 全局范围全局范围 （Global scopeGloba
13、l scope）PSTNPSTN网电话号码地址层次性网电话号码地址层次性IPv4IPv4地址不得不采用地址不得不采用VLSMVLSM，CIDRCIDRIPv6IPv6地址地址128128位地址的层次性位地址的层次性重在地址合理规划有序分配重在地址合理规划有序分配14IPv6 邻居发现（一）邻居发现（一）IPv4的地址解析的地址解析 ARPIPv6中扩展为邻居发现协议（中扩展为邻居发现协议（Neighbor Discovery）由由ICMPv6消息承载，独立于具体链路层消息承载，独立于具体链路层动态维护链路内其他邻居节点的状态信息动态维护链路内其他邻居节点的状态信息增强更多新的功能增强更多新的功
14、能IPv6适用于大量且小型的终端设备，势必加强主机侧功能适用于大量且小型的终端设备，势必加强主机侧功能进一步区分主机和路由器角色不同进一步区分主机和路由器角色不同15IPv6 邻居发现（二）邻居发现（二）功能：功能： 发现缺省网关发现缺省网关 发现前缀和与地址配置相关的配置参数（用于自动配置）发现前缀和与地址配置相关的配置参数（用于自动配置） 建立链路层地址与建立链路层地址与IPv6地址间的联系（地址解析）地址间的联系（地址解析） 检测邻居不可到达检测邻居不可到达(NUD) 重复地址检测重复地址检测(DAD) 重定向重定向基于基于5种类型的种类型的ICMPv6消息：消息： 路由器请求、路由器宣
15、告、邻居请求、邻居宣告路由器请求、路由器宣告、邻居请求、邻居宣告 和和 重定向消息重定向消息发现缺省网关发现缺省网关发现前缀信息发现前缀信息邻居请求宣告报文邻居请求宣告报文路由器请求宣告报文路由器请求宣告报文地址解析地址解析邻居不可达邻居不可达反向邻居发现反向邻居发现 类似类似RARP，根据链路地址发现根据链路地址发现IP地址地址 最初为帧中继网络设计最初为帧中继网络设计16IPv6Pv6主机无状态自动配置过程：主机无状态自动配置过程： 根据本地接口根据本地接口IDID自动产生链路本地地址自动产生链路本地地址 发出邻居请求，进行重复地址检测发出邻居请求，进行重复地址检测 如不重复，链路本地地址
16、生效，节点具备如不重复，链路本地地址生效，节点具备IPIP连接能力连接能力 主机发送路由器请求消息（或接收到路由器定期发送的宣告消息）主机发送路由器请求消息（或接收到路由器定期发送的宣告消息） 根据路由器回应的宣告消息，获得本链路前缀信息根据路由器回应的宣告消息，获得本链路前缀信息 前缀前缀 + + 接口接口ID = ID = 主机的全局地址主机的全局地址或网点地址或网点地址IPv6 自动配置（一）自动配置（一）IPv4中的自动配置中的自动配置 DHCPIPv6主机自动配置：主机自动配置： 有状态有状态 DHCP 无状态无状态 无需无需DHCP服务器服务器路由器请求宣告报文路由器请求宣告报文地
17、址重复检测地址重复检测前缀前缀+接口接口ID =获得获得IPv6地址地址17IPv6 自动配置（二）自动配置（二） 自动生成地址进行地址冲突检测自动生成地址进行地址冲突检测 自动配置的地址有生命期自动配置的地址有生命期 主机适应地址重配置（主机适应地址重配置（R Renumberenumber） 路由器自动生成链路本地地址路由器自动生成链路本地地址 路由器的自动配置和重配置（路由器的自动配置和重配置（Router Renumbering “RR”)Router Renumbering “RR”)路由器重配置消息路由器重配置消息路由器前缀重配置路由器前缀重配置前缀前缀 3001: 替换为替换为3
18、002:18IPv6路由及链路层路由及链路层IPv6路由也是基于最长地址匹配的查找路由也是基于最长地址匹配的查找动态路由协议通过扩展支持动态路由协议通过扩展支持IPv6 RIPng ，BGP4+，ISISv6，OSPFv3配置配置IPv6静态路由示例静态路由示例 ipv6 route 2116:/16 2002:c0a8:6301:1:2 ipv6 route 2118:/16 tunnel 0网络层升级对链路层的影响网络层升级对链路层的影响链路层增加帧协议号以标识承载链路层增加帧协议号以标识承载IPv6PPP的的IPCP到到IPv6CP其他其他IPv6 over FR，ATM.19LSA T
19、ype ReviewLSA LSA Function CodeFunction CodeLSA typeLSA typeRouter-LSARouter-LSANetwork-LSANetwork-LSAInter-Area-Prefix-LSAInter-Area-Prefix-LSAInter-Area-Router-LSAInter-Area-Router-LSAAS-External-LSAAS-External-LSAGroup-membership-LSAGroup-membership-LSAType-7-LSAType-7-LSALink-LSALink-LSAIntra-Ar
20、ea-Prefix-LSAIntra-Area-Prefix-LSA1 12 24 43 35 56 67 78 89 90x20010x20010x20020x20020x20030x20030x20040x20040x40050x40050x20060x20060x00080x00080x20090x20090x20070x200720IPv6 IPv6 安全安全采用采用IPSec安全结构安全结构将将IPSec作为专用扩展头，实现端到端的安全作为专用扩展头，实现端到端的安全认证报头（认证报头（AH, Authentication Header） 确保源地址真实性以及传输的完整性确保源地址真
21、实性以及传输的完整性加密安全载荷（加密安全载荷（ESP，Encapsulating or Encrypted Security Payload） 加密加密IP包数据区，确保只有目的地节点才能看懂包数据区，确保只有目的地节点才能看懂IP包的内容包的内容AH和和ESP还可以识别重发包还可以识别重发包IPv6报头报头AH扩展头扩展头IPv6数据数据IPv6报头报头其他扩展头其他扩展头加密的加密的IPv6数据数据ESP扩展头扩展头认证数据认证数据明文明文密文密文21IPv6 Qos传输级别域（传输级别域（Traffic Class）和流标签域（和流标签域（Flow Label）增强增强Qos差分服务和
22、综合服务的支持差分服务和综合服务的支持源源IPv6IPv6地址和地址和20比特比特流标签唯一的标识流流标签唯一的标识流源节点可通过逐跳扩展头或控制协议源节点可通过逐跳扩展头或控制协议RSVPRSVP等向中间节点建立的流状态等向中间节点建立的流状态QosQos具体机制还在讨论中具体机制还在讨论中流标签流标签 TCP IP头头 TCP 源端口源端口 目的端口目的端口IPv4报文报文IPv6报文报文映射流映射流1映射流映射流222移动移动IPv6 比移动比移动IPv4有很大改进有很大改进 无需外地代理无需外地代理 避免迂回路由避免迂回路由 充分利用邻居发现功能和充分利用邻居发现功能和IPv6扩展头扩
23、展头家乡网络家乡网络InternetInternet外地网络外地网络家乡代理家乡代理移动节点移动节点移动节点移动节点家乡网关家乡网关通信伙伴通信伙伴家乡地址家乡地址家乡地址家乡地址转交地址转交地址移动移动外地网关外地网关 23IPv6组播和上层应用协议组播和上层应用协议 IPv6组播继承了组播继承了IPv4的组播技术的组播技术 提供更丰富的组播地址空间提供更丰富的组播地址空间 MLDMLD（ Multicast Listener Discovery for IPv6 Multicast Listener Discovery for IPv6 ）类似类似IPv4IPv4的的IGMPIGMP PI
24、M PIM等组播路由协议与协议无关，可用于等组播路由协议与协议无关，可用于IPv6IPv6 IPv4大量上层的应用层协议需要移植到大量上层的应用层协议需要移植到IPv6中中 部分应用层协议可以直接基于部分应用层协议可以直接基于IPv6 Socket Telnet等等 部分协议含部分协议含IP地址的应用层需要为地址的应用层需要为IPv6扩展扩展 DNS for IPv6，DHCPv6，FTP for IPv6等等TCP/UDPIPv6/IPv4应用层应用层IPv4IPv6链路层链路层24IPv6应用应用 窄带业务与宽带业务模式不同窄带业务与宽带业务模式不同( ( 对称对称? ? 实时实时? )? ) 客户服务器模式客户服务器模式 vsvs 端到端模式端到端模式 Dial-up Internet Dial-up Internet vsvs Always Online Always Online 构筑移动互联网构筑移动互联网 IPv6IPv6提供双向通信带来新的业务提供双向通信带来新的业务 IPv6IPv6充分满足那些拥有庞大数量的各式终端型设备的网络充分满足那些拥有庞大数量的各式终端型设备的网络25谢谢！谢谢！
