（计算机应用技术专业论文）异构网络中切换机制研究及实验系统实现.pdf

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u n l o c k 等基本原语的操作，从而到对设备进行配置管理的目的。 关键字：移动i p v 6 分层移动i p v 6 实验床软切换自适应切换 一 ， 北京邮i 也人学坝i 。研究：t - 毕业论义 r e s e a r c ha n di m p l e m e n l r a t i o no f t h et e s t - b e df o rh a n d o v e r i nh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k a b s t r a c t i nt h ef u t u r e ，c o m m u n i c a t i o n sw i l lb eb u i l to nt h ea l l i ph e t e r o g e n e o u sn e t w o r k b a s e di p v 6 t h ed e m a n df o rm o b i l i t yi n c r e a s e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to fb u s i n e s s t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c ho fh a n d o f ff o rh e t e r o g e n e o u sn e t w o r k si so fg r e a t s i g n i f i c a n c e s i no r d e rt or e s e a r c ht h ei n t e g r a t i o nm e t h o d su s i n gm o b i l ei p v 6t e c h n o l o g ya n d t h ee f f e c to ft h i si nt h ea p p l i c a t i o n ，h m i p v 6t e s t b e di sb u i l t a n da f t e ra n a l y z i n gt h e s o f t w a r ec o d eo ft h et e s t - b e d ，w ei m p r o v ei tt os u p p o r tf o rd u a li n t e r f a c e s t h i s p r o v i d e saf o u n d a t i o ne n v i r o n m e n tf o rt h er e s e a r c ho fh a n d o f fi nh e t e r o g e n e o u s n e t 、o r k s b a s e do nt h eh a n d o f fe x p e r i m e n ti nt h et e s t b e do fb a s i ch m i p v 6 ，w ef i n dt h a t t h ed e l a yo ft h eh a n d o f fm o r et h a n2s e c o n d sa n dp a c k e tl o s sr a t eo ft h a tm o r et h a n 1 0 t h ep e r f o r m a n c ec a nn o tm e e tt h et i m e l yn e e d so fb u s i n e s s i no r d e rt oi m p r o v e t h ep e r f o r m a n c eo ft h eh a n d o f f , t h ei p l a y e rs o f t - h a n d o f fs c h e m ei sa p p l i e di nt h e t e s t - b e d a n da f t e rs e v e r a lt e s t s ，i tp r o v e st h a tt h ed e l a ya n dp a c k e tl o s sr a t e sa r ec l o s e t oz e r o t h es o f t h a n d o f fs c h e m eg r e a t l yi m p r o v e dt h eh a n d o f fp e r f o r m a n c e a l t h o u g ht h es o f t - h a n d o f fs c h e m ec a ni m p r o v et h eh a n d o f fp e r f o r m a n c e ，i tn e e d s t w oc o m m u n i c a t i o nl i n k st of i n i s ht h eh a n d o f f t h e r e f o r e ，a f t e ra n a l y z i n gt h ec o s to f i i 北京邮i 也人学硕i j 研究生毕业论文 t h ed u a l l i n kc a u s e db ys o f t h a n d o f f ，w ep r o p o s ea na d a p t i v eh a n d o f fm e c h a n i s mt o w e i g ht h ec o s ta n dt h ep e r f o r m a n c e t h ea d a p t i v eh a n d o f fm e c h a n i s mw i l lm a k ea r e a s o n a b l eh a n d o f fs t r a t e g ya c c o r d i n gt ot h ec o n d i t i o no fl i n k a n db ys t u d y i n gt h e m e t h o do fm u l t i - o b j e c t i v en e t w o r ks e l e c t i o n ，t h ea d a p t i v eh a n d o f fm e c h a n i s mw i l lb e a p p l i e dt om u l t i o b j e c t i v en e t w o r k i n a d d i t i o n ，t h en e t c o n fp r o t o c o l i st h ea p p l i c a t i o nt r e n df o rn e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 a f t e ri n v e s t i g a t i n gt h en e t c o n fp r o t o c o l ，w ei m p l e t m e n tt h e n e t c o n fc l i e n ts o f t w a r e i nt h i ss o f t w a r e ，t h et r a n s p o f ll a y e ro fn e t c o n fu s e d s s h t h ee x p e r i m e n tp r o v e st h a tt h es o f t w a r ec a na c h i e v et h eb a s i cp r i m i t i v e so ft h e o p e r a t i o ns u s ha sg e t c o n f i g ，e d i t c o n f i g ，d e l e t e - c o n f i g ，l o c k ，u n l o c k s o i th a st h e a b l i t yt h a tc o n f i g u r ea n dm a n a g et h ed e v i c e k e yw o r d s ：m o b i l ei p v 6 ，h i e r a r c h i c a lm o b i l ei p v 6t e s t b e d ，s o f th a n d o f f , a d a p t i v eh a n d o f f 1 1 1 北京邮 乜人学硕j ：4 0 d 7 生毕业论义 目录 第一章绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1 异构网络融合1 1 1 2 移动i p 技术2 1 1 3 异构网络切换的研究现状3 1 2 论文完成的工作3 1 3 论文组织结构4 第二章移动lp v 6 技术5 2 1 ip v 6 协议概述5 2 1 11 p v 6 特点5 2 1 2i p v 6 编址6 2 1 3i p v 6 报爿七8 2 2mip v 6 技术1 0 2 2 1 功能实体1 0 2 2 2 主要术语1 1 2 2 3 移动i p v 6 新增的协议1 2 2 2 4 协议操作1 6 2 3h mip v 6 技术1 7 2 3 1h m i p v 6 中的术语一1 8 2 3 2h m i p v 6 新增的协议1 8 2 3 3 协议操作1 9 2 4 j 、1 2 ；2 ( ) 第三章实验系统的搭建与代码分析。2 l 3 1 实验平台的搭建2 1 3 1 1 实验平台的环境2 1 3 1 2 实验系统的配置过程2 2 3 2m ip l 和h m lp v 6 代码分析2 3 3 2 1 报文的处理流程2 4 3 2 2m i p v 6 切换过程分析2 6 3 2 3h m i p v 6 处理流程。3 0 3 3 垂直切换试验及分析3 2 3 3 1 切换过程分析3 3 3 3 2 实验结果一3 5 3 4 j 、l 者：；( ； 第四章软切换机制研究。3 8 4 1 双模软切换3 8 i v 北京邮i u 人学倾i j 研究生毕业论文 4 1 1 双模软切换原理3 8 4 1 2 域内软切换3 9 4 1 3 域问软切换4 0 4 2 软切换的实现4 2 4 2 1 消息格式扩展4 2 4 2 2 算法模块改汁4 3 4 2 3 主要数据结构和函数4 5 4 3 切换实验及分析4 8 4 4 j 、结5 0 第五章自适应切换机制研究5 l 5 1 软切换中链路代价分析5 1 5 2 自适应的的切换机制5 2 5 3 多目标网络下的白适应切换研究5 4 5 3 1 层次分析法确定杖重5 5 5 3 2 多目标网络选择判决方法5 6 5 3 3 仿真与分析5 7 5 4 j 、结6 0 第六章基于n e t c o n f 协议的网管软件的设计与研究6 l 6 1n e t c o n f 协议研究6 l 6 1 1x m l 技术简介6 1 6 1 2x m l 用于网络管理6 2 6 1 3n e t c o n f 协议研究6 4 6 1 4n e t c o n f 对s n m p 的改进6 7 6 2 软件模块及其实现6 8 6 2 1s s h 模块。6 8 6 2 2n e t c o n f 模块6 9 6 2 3 工程与资源管理模块7 1 6 2 4 界面模块7 2 6 4 小结7 2 第七章结束语7 4 参考文献7 5 附录l ：各节点m i p v 6 配置7 7 附录2 ：r a d v d 配置7 8 致谢8 0 攻读学位期间发表的学术论文8 l v 北京邮l 乜人学倾i j 研究生毕业论义 第一章绪论 近年来，随着移动通信技术的迅猛发展，以及人类对信息通信需求的扩张， 用户对移动性的要求越米越高。与此同时，越来越多的移动终端，如笔记本电脑， 智能手机、上网本( n e t b o o k ) 、p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ) 、m i d ( m o b i l ei n t e r n e t d e v i c e s ) 的广泛应用，使得全面实现用户所要求的移动通信成为了可能。未来 通信系统的目标将是实现“5 w ”通信，即w h e r e v e ra n dw h e n e v e r ，w h o e v e rc a n t a l kt ow h o m e v e ra b o u tw h a t e v e r 。就是说不管什么时间，什么地点，任何一个人 都可以跟另外一个任何人谈论任何事情。为了适应不同的需求，各种接入技术层 出不穷，即包括了广域覆盖的蜂窝网络，如g s m g p r s u m t s 等，也出现了覆 盖热点的宽带无线接入技术，如w l a n w i m a x 等。这些网络具备不同的发展 方向、覆盖范围、系统特性，适应于不同的应用场景，用户可以通过多模终端通 过多种制式的网络实现多种渠道的信息传输。为了满足用户的移动性需求，保证 用户在异构网络中的服务连续性，切换技术成为了未来基于全l p 架构的异构网 络中必须解决的重要问题之一，具有重大的现实意义。 1 1 研究背景 随着技术和社会的发展，目前使用的i p v 4 技术在很大程度上难以满足网络 发展的需求，i p v 6 的提出首先解决了i p v 4 面临的地址枯竭的困境，并且功能扩 展更加丰富，同时也更加方便，这使得i p v 6 成为下一代网络的核心技术。与此 同时，经济全球化和互联网的发展也使得人们对通信和信息的依赖性越来越强， 从而对移动性的需求也随之增强。移动口技术是在互联网核心技术即i p 技术基 础上为了支持终端移动性而提出的解决方案。 1 1 1 异构网络融合 随着无线通信技术的发展，多种形式的无线异构接入网络极大的丰富。第二 代移动通信技术完全成熟，第三代移动通信技术也逐渐形成规模，以w c d m a 、 c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 为代表的3 g 技术拥有更强大的网络管理和业务提供 能力。与此同时，以i e e e8 0 2 1 1 、i e e e8 0 2 1 6 等为代表的无线局域网、无线城 域网技术也得到迅速发展和广泛应用。此外，包括超宽带( u w b ) 、蓝牙 ( b l u e t o o t h ) 等在内的短距离无线通信为用户提供了更高速、更快捷的无线接入。 由此可以看出，异构性更强、多样化更明显将是今后移动通信发展的主要特征。 下一代通信系统必然是多种无线接入技术并存，相互补充，无缝集成，不同的接 北京i l l l _ ：l u 人学坝i 研究生毕业论文 入技术在带宽、传输时延、覆盖范移动惟支持等方面存在差异，没有一种单一 的无线网络能够满足广覆盖、低时延、商带宽、低成本等要求，无线网络的互通 和融合成为必然。末柬移动通信网络将是多接入技术并存、协同工作、支持终端 移动性的可信任有保障的全j p 的片构融合网络，具有在多种无线接入技术 ( w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 、w i f i 、w i m a x 等) 中进行无缝切换 和漫游的能力。以达到“用户可以4 ：任f i q f l , i h j 、任何地点通过集成终端使用任意 种系统提供的业务”的通信目标。 但是基于全l p 的异构网络融合还而临很多挑战，有许多像移动性管理( 包 括位置管理和切换管理) 、智能无线资源分配、业务质量保证、自组织网络和自 动网络重新配置、动态频率分配、网络管王翟和计费、定位技术及网络协议安全等 这样的问题需要解决。 1 1 2 移动ip 技术 1 ) 基本移动i p v 6 技术 移动i p v 6 由i e t f 在2 0 0 4 年提出i z j 。移动i p v 6 使得移动节点在改变网络接 入点时，不必改变节点的i p 地址，而且在移动过程中保持通信的连续性。这样 使用户能够在漫游过程中自由实现i n t e m e t 接入。当移动节点的位置发生移动， 从一个子网移动到另外一个子网就产生了切换。整个切换过程不但要进行链路层 切换，而且还会完成网络层的切换。 当移动节点进入新的接入路由器的覆盖范围时，移动节点将会处于新旧接入 路由器重叠区域，移动节点根据链路特性判断是否需要进行链路层切换，这个链 路层的切换使用硬切换技术完成。当链路层切换完成后，m n 就可以收到新接入 点周期性广播的路由器通告消息，同时也可以向接入路由器发送路由器通告请求 消息，当移动节点收到路由器通告信息后，丌始进行转交地址的配置，此后移动 节点向家乡代理进行注册，完成后移动节点即可以通过这个新的接入点接收和发 送数据。 2 ) 分层移动i p v 6 技术 i e t fm i p 工作组于2 0 0 5 年制定r f c 4 1 4 0 ，提出了分层移动i p v 6 ( h i e r a r c h i c a l m o b i l ei p v 6m o b i l i t ym a n a g e m e n t ，h m i p v 6 ) 1 3j 分层移动i p v 6 的基本思想是把网 络划分成不同的管理域，将移动节点的移动性问题划分为宏移动和微移动。在分 层移动i p v 6 中，如果移动节点在同一个管理域中不同的接入路由器之间切换， 只需要向移动锚点绑定移动节点新的在线转交地址。如果移动节点移动到另一个 移动锚点域，移动节点完成在该移动锚点上本地转交地址和在线转交地址的绑定 后，必须在家乡代理和与它通信的对端节点绑定家乡地址和本地转交地址。这样， 2 北京邮i u 人学顾i j 伊f 究生毕业论文 当移动节点进行微移动且| 】在同一个移动锚点域内进行移动时，主干i 叫络中传输的 绑定更新报文大人减少，并减少了切换时延。适合移动节点频繁在某个外地域内 移动的场景。 3 ) 移动i p v 6 快速切换 为了减少切换的时延，i e t f 提出了移动i p 的快速切换( f a s th a n d o v e r sf o r m o b i l ei p v 6 ，f m i p ) 的概念1 4 j 。移动i p v 6 快速切换即f m i p v 6 技术是对移动i p v 6 协议的改进，可以加快i p v 6 移动节点的切换过程，减少通信连接的。 ，断时间， 保证通信的实时传输。移动i p v 6 快速切换可以分为两种机制：预先切换和基于 隧道的切换。预先切换是指移动节点在没有完成二层切换的情况下，就启动三层 切换的部分操作。第三层切换可以是移动终端发起的，也可以是网络发起的。而 基于隧道的快速切换是当移动节点与新接入的路由器二层连接已经建立时，不立 刻启动网络层的切换以获得新的转交地址，而是在两个网络的接入路由器之间建 立隧道，移动节点可以通过隧道从前一个网络接收数据。 通过这些切换技术的分析可以看出，切换的发起和新连接的建立主要是由移 动节点来完成的，对于f 在进行的通信，移动i p v 6 没有给出特别的处理，只有 在新的连接建立后，分组数据才能发送到新的转交地址，所以在切换过程中，一 定存在数据包的丢失。 1 1 3 异构网络切换的研究现状 目前，针对异构网络切换的研究主要集中在二层融合和三层融合层面。 二层融合通常与各种二层接入技术密切相关，因此具有切换速度快、切换时 延短的优点，但是由于这种实现方式与具体技术密切相关，很难保证不同接入网 络间的兼容性，因而很难形成一个统一的切换技术标准。 三层融合技术主要通过移动i p v 6 技术，以及各种移动i p v 6 的改进版本如快 速移动i p v 6 技术、分层移动i p v 6 技术等来实现，这些实现能够屏蔽底层接入技 术的差异，在网络层向上提供统一的接口，而在网络层以下的各种链路问可以实 现自由的切换，因此可以很好的兼容各种二层技术，具有很好的兼容性和可移植 性，但是同时带来切换效率低、切换时延过长等问题。目前，应用于w i _ a n 环 境的移动i p v 6 切换时延大约在数秒左右，还远不能达到移动通信特别是实时业 务如语音、视频等应用的要求。 1 2 论文完成的工作 作者在论文课题期间，结合本课题，参与了国家自然基金项目“下一代移动 通信系统中网络融合的理论和关键技术研究”，完成了移动i p v 6 和分层移动l p v 6 3 北京邮i 乜人学坝l 。研究生毕业论义 实验床的构建，并对异种网络环境下垂甑切换进行了一系列的研究，完成了在此 基础卜的软切换和自适应切换原7 弘系统。 本论文主要完成了以下工作： 1 )移动i p v 6 和分层移动i p v 6 实验- 、f ，台的构建和维护，并结合协议实现细 = 符对l i n u x 平台i p v 6 协议栈以及移动i p v 6 和分层移动l p v 6 丌源代码进行分析和 研究； 2 )基于移动i p v 6 和分层移动i p v 6 实验平台实现双模软切换算法，并分析 切换性能； 3 )建立双模自适应切换算法模型并引入自适应的接入选择算法解决了多 目标网络情况下的自适应切换问题。 4 )基于n e t c o n f 协议的b g p m p l sv p n 批量配置与测试软件的开发与 实现。 此外，还参与了为中国移动集团公司i p v 6 网管测试的项目，主要测试路由 器、交换机等网络设备的s n m p 、s y s l o g 、n e t f l o w 网管接1 ：3 ，并负责了该测试 软件的维护。 1 3 论文组织结构 本论文的第一章介绍课题的背景、论文内容和完成的工作；第二章介绍移动 i p v 6 技术，包括移动i p v 6 中的一些基本概念，并重点介绍本论文将涉及到的移 动i p v 6 协议和分层移动i p v 6 协议；第三章介绍移动i p v 6 和层次化移动i p v 6 实 验环境的搭建和m i p l 和h m l p v 6 代码的分析，并用w l a n e t h e r n e t 的垂直切换场 景对实验床系统进行了验证和切换性能分析；第四章基于实验平台实现了双模软 切换，并分析了切换性能；第五章建立了双模自适应切换模型并引入了自适应的 接入选择算法解决了多目标网络下的自适应切换问题；第六章基于n e t c o n f 协议的网管软件的设计与研究；第七章总结。 4 北京邮i u 人学坝i j 研究生毕业论文 第二章移动ip v 6 技术 移动i p v 6 协议作为全l p 移动网络中的基础性的重要协议，是为了支持箝点 在i p v 6 网络中移动时的连接性而提出的。总体来说，就是让移动节点住改变网 络接入点时，不必改变l p 地址就能够在移动过程中保持通信的连续性，并对上 层协议保持透明性，与其它移动节点或不具有移动i p 功能的节点能够进行正常 的通信。 2 1ip v 6 协议概述 i n t e m e t 主要采用t c p i p 体系，其从2 0 世纪9 0 年代以来获得的空前成就证 明了l p 的设计是非常成功的。l p 的设计灵活而富有生命力，能够连接各种规模 的网络并保证它们之间的通信。但是，由于最初设计出点的限制，l p v 4 并不完 美。首先，i p v 4 的3 2 位i p 地址空间已经不能满足分配的需求；其次，i p v 4 在 网络服务质量、安全性以及对移动通信的支持等方面的缺陷，使得它逐渐无法满 足新的计算机和通信技术及由其带来的新业务的要求，从而也无法满足用户对网 络服务越来越高的要求。如是，新的i p 版本丌始研制并逐渐发展，形成了i p v 6 的相关标准【5 。由于地址和数据报格式的不同，i p v 6 不能与i p v 4 相互兼容，但 通过在少数地方做一些必要的修改，能够和其他的i n t e m e t 协议兼容，包括t c p ， u d p ，i c m p ，o s p f ，b g p 和d n s 等。 2 1 1ip v 6 特点 i p v 6 作为新的i p 版本，不是i p v 4 的简单演进，而是实质性的改进。i p v 6 的特点主要体现在巨大的地址空间，改进的扩展和选项支持，高效的、分级的寻 址和路由结构，即插即用功能，对移动性的支持，新的邻接点交互处理协议等方 面。 ( 1 ) 巨大的地址空间 i p v 6 相对于i p v 4 最突出的优势就是巨大的地址空间。i p v 6 中源地址和目的 地址都是1 2 8 位，大约是3 4 x 1 0 3 8 个i p v 6 地址，可以完全满足人们对l p 地址的 需求。 ( 2 ) 改进的扩展和选项支持 对于i p v 4 ，其选项集成在i p v 4 报头中。而对于i p v 6 ，这些选项被作为扩展 报头来处理。扩展报头是可选项，如果需要则可以插入到i p v 6 基本报头和实际 5 北京i | l | 5 电人学坝 1 i j f 究生乍业论文 数据之间。通过这种方式，i p v 6 数据报的生成变得更加灵活且高效，而且将来 需要定义新的选项时也更加容易进ij ：集成。 ( 3 ) 高效的、分级的寻址和路i l j 结构 i p v 6 采用了层次化的地址结构。1 p v 6 在i 5 2 计上使用多级的子网划分和地址 分配，从而创建一个高效的，分层次的，可以有效收敛的路由结构，这种路由结 构是基于当前存在的多级i s p 体系而设计的。因此，在i p v 6 网络上，骨干路由 器只需要维护很小的路由表，具有更高的转发速度。 ( 4 ) 即插即用功能 i p v 6 支持无状态地址自动配置和状念地址自动配置两种地址自动配置方式， 这使得主机能自动生成地址，实现了主机的即插即用功能。 ( 5 ) 对移动性的支持 i p v 6 对移动性提供了内在的支持，移动i p v 6 的许多概念和移动i p v 4 相同或 类似，如移动节点、家乡代理、家乡地址和转交地址等。但是移动i p v 6 中没有 外地代理的概念，只定义了一种转交地址，即移动节点通过地址自动配置得到的 “配置转交地址”。移动i p v 6 的设计吸取了移动i p v 4 的设计经验，同时采用了 许多新的特性。和移动i p v 4 作为i p 的补充不同，移动i p v 6j 下在成为i p 不可分 割的部分，而且比移动i p v 4 有许多显著的改进。 ( 6 ) 新的邻接点交互处理协议 i p v 6 定义了邻居发现协议( n e i g h b o rd i s c o v e r yp r o t o c 0 1 ) 1 6 】，它是一系列的 i p v 6 网络控制报文协议( i c m p v 6 ) 报文1 7 j ，用来管理同一链路上的节点的交互。 邻居发现协议使用更加有效的多播和单播邻接点发现报文，取代了a r p 、i c m p v 4 路由器发现和i c m p v 4 重定向报文。 2 1 2ip v 6 编址 i p v 6 地址主要采用冒号十六进制表示形式来进行表示。i p v 6 的1 2 8 位地址 是按每1 6 位1 个分界线来分隔的，每个1 6 位块转换成4 个十六进制数，相邻的 1 6 位块以半角冒号隔开。对于i p v 6 地址前缀，可以使用前缀长度表示形式来进 行相应的表示。 i p v 6 中的地址分为三类，即单播地址，多播地址和任播地址。 ( 1 ) i p v 6 单播地址 单播地址用来标识单播地址类型范围中的一个接口，包括全局单播地址，链 路本地地址，站点本地地址，特殊i p v 6 地址，兼容性地址等。 其中，全局单播地址相当于公用i p v 4 地址，其在整个i p v 6 网络范围内是唯 一的，并可以全局路由和访问。目前全局单播地址中的字段包括固定部分，全局 6 北京邮i 也人学硕十研究生毕业论文 路由i 订缀，f 网l d 和接口l d 。其中固定部分是3 个商序位，设置为0 0 1 ，所以 当6 ，j 分配的全局地址的地址前缀是2 0 0 0 ：3 ；全局路件l f j ，j 缀可标识一个特定组织 的站点，3 个固定位和4 5 位全局路由前缀的组合用于构建4 8 位站点地址i j 订缀， 构建的站点地址将被分配给组织的单个站点；子网i d 川米标谚 组织站点中的子 网，此字段长1 6 位，可以使用这1 6 位来创建6 5 5 3 6 个子网或多个层次的寻址层 次结构和一个高效路由基础结构；接口l d 字段长6 4 位，用来指示站点内子网上 的接口。 i p v 6 全局单播地址中的字段会创建一个包括公用拓扑、站点拓扑和接口标 识符的3 级结构。其中，公用拓扑是由提供i p v 6 互联网接入的各个i s p 和连接 到i p v 6 互联网的各类组织机构组成的集合；站点拓扑足组织站点内的子网构成 的集合；接口标识符标识组织站点中子网上的特定接口。 链路本地地址和站点本地地址都属于本地使用的单播地址。链路本地地址主 要用于链路上的邻居之间以及邻居发现过程地址，其前6 4 位是固定的，后6 4 位 为接口i d ，所以链路本地地址的前缀都是f e 8 0 ：6 4 。链路本地地址的范围是本 地链路，i p v 6 路由器不会将链路本地通信转发到链路外。 站点本地地址用于组织i n t r a n e t 上的同一站点内不同节点之间的通信，站点 本地地址的f j 1 0 位固定为1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 ，因此所有站点本地地址的地址前缀都是 f e c 0 ：1 0 。除了1 0 个高序固定位外，站点本地地址还有一个5 4 位子网i d 字段。 站点本地地址的地址前缀是整个站点，不可以从其他站点访问站点本地地址，而 且路由器也不会将站点本地通信转发到站点外。站点本地地址可以用作对全局地 址的补充。 ? 与i p v 4 地址相似，i p v 6 地址中也存在两种特殊的地址，即未指定地址 ( 0 ：0 ：0 ：0 ：0 ：0 ：0 ：0 或：) 和环回地址( 0 ：o ：0 ：0 ：0 ：0 ：0 ：1 或：1 ) 。其中，未指 定地址表示地址缺失，环回地址标识一个环回接口。 为了帮助从i p v 4 向i p v 6 过渡，在i p v 6 中还定义了兼容性地址，包括与i p v 4 兼容地址、i p v 4 映射地址、6 t 0 4 地址、i s a t a p 地址和t e r e d o 地址等。 对于单播i p v 6 地址来说，其最后6 4 位是接口标识符，该标识符对于i p v 6 地址的6 4 位前缀来说是唯一的。i p v 6 接口标识符可以是通过扩展唯一标识符 ( e u i ) 6 4 地址派生而来的6 4 位接口标识符，或者是随机生成的接口标识符1 8 1 ， 或者是用有状态地址自动配置过程中分配的接口标识符。 ( 2 ) i p v 6 多播地址 i p v 6 多播地址的前8 位固定为1 1 1 1 1 1 1 1 ，因此所有i p v 6 多播地址的前缀都 是f f 0 0 ：8 。除了前8 位外，多播地址还包括标志字段，作用域字段和组l d 字 段。 7 北京i | j | j i u 人学硕l j 研究生毕业论义 其中，标志字段r 与4 位，表示多播地址上设置的标志。目前i p v 6 多播地址 中已定义的唯一标志足瞬念( t ) 标志，该标志使用标志字段的低序位。设置为 o 时，t 标志表示多捅t 也t l l ：足i a n a 分配的永久分配多播地址；设置为1 时，t 标志表示多播地址足一个暂时的多播地址。 作用域字段大小也是4 位，表示i p v 6 网络作用域，多播通信量必须在该作 用域内传送。目前作川域段的使用情况如表2 1 所示，另外，字段值1 和f 保 留，其它不在表中列出的段值都未分配。 表2 1 作用域字段使用情况 字段值 23458e 作h j 范接口本地范链路本地范域本地范站点本地范组织本地范全球范 围 围同同同围嗣 i p v 6 多播地址中的组l d 字段大小1 1 2 位，它在作用域内是唯一的，主要用 来标识多播组。永久分配的组l d 独立于作用域，而暂时的组i d 仅与特定的作用 域相关。 目前，为了标识接口本地作用域与链路本地作用域的所用节点和接口本地、 链路本地与站点本地作用域的所有路由，定义了接口本地作用域的所有节点多播 地址( f f o i ：i ) ，链路本地作用域的所有节点多播地址( f f 0 2 ：1 ) ，接口本地作 用域的所有路由器多播地址( f f 0 1 ：2 ) ，链路本地作用域的所有路由器多播地址 ( f f 0 2 ：2 ) ，站点本地作用域的所有路由器多播地址( h 0 5 ：2 ) 。 ( 3 ) i p v 6 任播地址 在i p v 6 中，一个任意广播地址可以分配给多个接口。路由结构转发定址到 任播地址的数据包，使他们可以到达被分配了任播地址的最近接口。为便于传送， 路由体系结构必须知道分配了任播地址的接口及其用路由跃点数表示的“距离”。 2 1 3 ip v 6 报头 i p v 6 报头分为基本报头和扩展报头，它将许多常用字段作为基本报头，而 一些不常用的部分则放入了可选项和扩展报头中。 ( 1 ) 基本报头格式 i p v 6 的基本报头共有4 0 字节，如图2 - 1 所示： 04 1 21 6 2 4 3 i 版本优先绂流标签 净铸k j 叟下一个报头跳数限制 源地址 h 的地址 图2 - 1i p v 6 报头格式 每一个域的作用描述如下： 8 北京邮电人学硕 ：研究生毕业论文 版本：长度为4 b i t ，i p 协议版本号，i p v 6 取值为6 。 优先级：长度为8 比特，类似于i p v 4 中的服务类型字段，主要用米表示i p v 6 数据包的类或优先级。 流标记：长度为2 0 b i t ，流是指从某个源向( 单播或组播) 目的发送的分组 群中，源要求中间路由器作特殊处理的那些分组。流标签字段主要用于非默认的 o o s 连接，表示这个数掘包属于源节点和目的节点之i l j 的一个特定数据包序列， 需要中i ni p v 6 路山进行特殊处理。对于默认的路由器处理，流标签的值为o 。 净倚长度：长度为1 6 b i t ，指示基本报头后的包剩余部分的长度，单位字节， i p v 6 数据包通常在6 5 5 3 5 字节以内。使用特大净荷选项可传送更大的i p v 6 包， 此时将该域置0 。 下一个报头：长度为8 b i t ，表示第一个扩展报头( 如果存在) 的类型或上层 协议。 跳数限制：长度为8 b i t ，与i p v 4 的t t l 字段非常类似，表示i p v 6 数据包在 被丢弃前可以通过的最大链路数。在一个路由器中，当跳限制字段递减为0 时， 路由器向源地址发送i c m p v 6 超时跳限制超时报文，并丢弃该数据包。鼙 源地址：长度为1 2 8 b i t ，报文发送端地址； 目的地址：长度为1 2 8 b i t ，报文接收端地址。 ( 2 ) 扩展报头格式 扩展报头在基本报头后，由下一个报头的值来标识，最后的扩展报头中的下 一个报头指示上层协议。在一个i p v 6 报头中可以有许多个这样的扩展报头，比 较常用的扩展报头有：夸 逐跳选项报头：以i p v 6 报头中的下一个报头字段的值0 来标识，用于为通 向目标的路径上的每次跳转指定发送参数。 目的地选项报头：以前一个报头中的下一个报头字段的值为6 0 来标识，主 要用于为中间目标或最终目标指定数据包的转发参数。 路由报头：以前一个报头中的下一个报头字段的值为4 3 来标识，路由报头 的格式如图2 2 所示。 图2 - 2 路由报头的格式 其中，下一个报头字段占8 位，定义紧跟在逐跳选项报头之后的扩展报头和 协议报头的类型；报头扩展长度占