IPv6技术基础知识PPT

杭州华三通信技术有限公司,IPv6基础知识,判断题,IPv6的基本报文头长度为40字节。IPv6的分段无法通过基本报文头完成。link-local地址可以跨网段访问。DHCPv6协议的地址分配部分，只规定了128位长度的IPv6地址的分配。,内容提要,IPv6发展现状IPv6报文格式IPv6基础协议支持IPv6的操作系统,IPv6发展历程,Internet发展迅速，IPv4地址短缺。CIDR、NAT等过渡技术只能暂时解决地址耗尽问题1993年成立IPng工作组，2001年更名为IPv6工作组IPv6提供巨大的地址空间，灵活的扩展头技术等2000年主流设备厂商支持IPv62001年WindowsXP支持IPv62008年，教育网启动CNGI-CERNET2项目,IPv6网络前缀申请现状,来源:,地址空间增大：128位=340万亿万亿万亿个地址；地球表面67万亿个地址/平方米更有效的报头结构：基本头固定40字节,灵活的扩展头机制。邻居发现与地址自动配置：独立于链路协议更轻松地改变网络配置、简化网络应用移动IP流标签能力：为上层特殊应用的传送信息流可以用流标签来识别,IPv6的主要优势,内容提要,IPv6发展现状IPv6报文格式IPv6基础协议支持IPv6的操作系统,IPv6报文格式,版本（Version）4bit版本号6（二进制0110）传输等级（TrafficClass）区分不同级别的IPv6信息包。流标签（FlowLabel）标识同一流的信息包。一个流可以由源IPv6地址和非空的流标签唯一地标识。载荷长度（PayloadLength）报头之后的数据字段的长度，以字节为单位(最大载荷长度为65535)下一个报头（NH，NextHeader）8位，指出IPv6报头之后的报头类型跳数限制（HopLimit）报文每经过一个转发节点，跳数限制减1，减至0时丢弃该信息包,IPv4与IPv6报文比较,IPv6地址介绍,地址类型,单播可聚合全球单播地址：运营商前缀/48；本地网点前缀/64本地链路地址（LLA）：用于邻居发现、无状态配置等仅用于本链路通讯，可认为本网段唯一本地站点（ULA）：类似于私有地址，保证本地唯一任播组播,IPv6地址表示方法,IPv6地址表示方法：,16bits,16bits,16bits,16bits,16bits,16bits,16bits,16bits,首选格式2222:3333:4444:5555:6666:7777:8888:1111压缩格式:表示一个或多个16bit为02222:0000:0000:0000:6666:7777:0000:1111可简化为2222:6666:7777:0000:1111IPv6内嵌IPv4:10.153.53.100IPv4兼容IPv6地址2002:a.b.c.d:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx6to4地址,IPv6地址介绍全球单播地址,Globaladdress,|nbits|mbits|128-n-mbits|+-+-+-+|globalroutingprefix|subnetID|interfaceID|+-+-+-+可聚合全球单播地址空间已启用2000:/3(前3个bit为001)具体分类2001:/16IPv6Internet2002:/166to43ffe:/166bone(实验用，已结束使用),IPv4兼容的IPV6地址IPv4映射的IPV6地址由NSAP地址映射的IPV6地址由IPX地址映射的IPV6地址,0000001(7bit),RFC1888(121bit),0000010(7bit),IPX(121bit),000.000(96bit),IPv4地址(32bit),000000(80bit),IPv4地址(32bit),11111111(16bit),IPv6地址介绍全球单播地址,IPv6地址介绍链路本地地址,IPv6Link-localaddress,10bits,54bits0,64bits接口标识,FE80:/10,EUI-64,fe80:1111:2222:3333:4444,IPv6地址介绍组播地址,Multicastaddress,FF:/8为前缀标志字段0000:永久多播地址0001:临时多播地址范围字段0001:本地接口范围0010:本地链路范围0101：本站点范围1110：全局范围,16bits,112bitsGroupID,0 xF,0 xF,标志,范围,组播指定地址ff02:1本地链路上的allhostsff02:2本地链路上的allrouters,Anycastaddress任播定义和用法：任播地址是一组接口的地址，典型的情况下它们属于不同的节点。发送到一个任播地址的信息包只会发送到这组接口中的一个（根据路由协议对距离的测定，该接口距离发送节点最近）。应用场合：当移动主机需要与它的“home”子网上的移动代理之一通信时，它将用该子网路由器任播地址。具体地址规定：任播地址没有独立的地址空间，它们可使用任何单点传送地址的格式。因此，需要一种语法来区别任意点传送地址和单点传送地址。目前RFC2373定义了子网路由器任意点传送地址，标识连接到同一链路的一组路由器，要求所有路由器支持。|nbits|128-nbits|+-+-+|subnetprefix|00000000000000|+-+-+,IPv6地址介绍任播（泛播）地址,IPv6地址介绍常用地址,常用地址,未指定:/128回环地址:1/128,EUI-64编址方式(forMAC-address),由48bitMAC转换而来在MAC地址中间插入fffe将左边第一字节的第7bit设为1，从而形成EUI-64,IPv6地址介绍地址配置,IPv6地址配置,配置自动链路地址interfaceeth0/0ipv6addressautolink-local配置手动链路本地地址interfaceeth0/0ipv6addressfe80:2000link-local配置全局地址interfaceeth0/0ipv6address2001:1/64配置EUI-64地址interfaceeth0/0ipv6address2001:1/64eui-64,IPv6扩展头介绍,IPv6扩展头,IPv6基本报头,NextHeader=0,逐跳扩展头,NextHeader=51,AH扩展头,NextHeader=6,IPv6数据,IPv6报文,TCP报头,TCP数据,扩展头类型0逐跳扩展头6TCP17UDP43路由58ICMPv689OSPFv3,IPv6扩展头介绍,IPv6扩展头排列顺序,-IPv6基本头0逐跳选项头60目的地选项头43路由头44分段头51AH50ESP60目的地选项头（只由最终目的节点处理的选项）-上层协议每个扩展报头最多只能出现一次，唯一例外是目的地选项报头可以在不同的地方出现两次，一次在路由报头前出现，另一次在上层报头前出现除了逐跳选项头外其他扩展头不被发送路径上任一节点处理,IPv6扩展头介绍,逐跳扩展头,需要被转发路径中的每个结点都处理，如：路由告警、RSVP逐跳选项头格式扩展头长度以8byte为单位携带不定数量的TLV,Type8,Valuex,Length8,NextHeader(8bits),扩展头长度(8bits),选项,IPv6扩展头介绍,路由头,IPv6源节点使用路由报头来指定信息包到达目的地的路径上所必须经过的中间节点。路由类型0的格式0型路由头只有当它到达IPv6的目的地址域所指定的节点时才被处理与IPv4松散源路由功能类似0型路由头已在RFC5095中废弃,NextHeader(8bits),扩展头长度(8bits),路由类型=0,剩余段(8bits),保留32bits,地址1128bits,地址n128bits,IPv6扩展头介绍,分段头,分段报头用于将大于路径MTU的信息包从源节点发送到目的节点。IPv6的分段处理不同于IPv4，IPv6通过PMTU机制，使得在源节点通过扩展报头中的分段报头进行分段处理。分段头格式分段数据包的长度不能超过源到目的PathMTU,NextHeader(8bits),保留域(8bits),分段偏移(13bits),M,Res,2,1,标识(32bits),内容提要,IPv6发展现状IPv6编址IPv6基础协议支持IPv6的操作系统,包括协议：ICMPv6NDPMTUDNSIPSEC,IPv6基础协议详解,ICMPv6,ICMPv6基于RFC4443012301234567890123456789012345678901+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Type|Code|Checksum|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|+MessageBody+|ICMPv6与ICMPv4同样是完成IP协议的的差错和控制功能。ICMPv6消息分为两类：差错消息和信息消息。,ICMPv6,差错消息用来向源节点通知报文的错误信息，包括：1目的地不可达2报文尺寸过大3时间超时（包括HOPLIMIT超时，和分片重组超时）4参数错误信息消息包括：128Echo请求消息129Echo回应消息还有其他ICMPv6消息类型未在RFC4443中描述，如用于路径MTU发现的ICMPv6报文（参见RFC1981），用于邻居发现的路由器请求宣告消息，邻居请求宣告消息，重定向消息等（参见RFC4861）。,NeighborDiscoveryProtocol,基于RFC2461IPv4采用ARP解析IP地址；IPv6采用邻居发现协议确定链路层地址基于5种不同类型的ICMP包类型IPv6的邻居发现协议实现如下功能,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,IPv4采用ARP确定其他节点的链路层地址在IPv6中采用邻居请求（NS）及邻居通告（NA）解析其他节点链路层地址邻居请求使用组播方式发送，效率更高IPv6中通过邻居表维护链路层信息，并通过邻居不可达检测确定邻居状态，而IPv4中ARP表中，表项过期后即被删除邻居请求协议基于ICMPv6，独立于链路层，扩展支持其它链路层协议更容易。,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,邻居请求和邻居通告原理简介,NeighborSolicitationIpv6source:fe80:2000dest:ff02:1:ff00:2001Linksource:00e0fe201f66dest:3333ff002001targetaddress:FE80:2001,Fe80:2000,Fe80:2001,00:e0:fe:20:1f:66,00:e0:fe:20:1f:67,NeighborAdvertisementIpv6source:fe80:2001dest:fe80:2000Linksource:00e0fe201f67dest:00e0fe201f66,邻居请求,节点发送邻居请求确定邻居的链路层地址ICMP类型135，code=0目标地址：被请求节点的IPv6地址可能的选项源链路层地址:发送方链路层地址,类型(8bits),代码(8bits),校验和(16bits),保留(32bits),目标地址(128bits),选项,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,邻居通告,节点发送邻居通告以回应邻居请求(或者主动通告链路层地址的改变)ICMP类型136，code=0RSOR:1表示Router0非routerS:1邻居请求通告0非请求通告O:1替换已存在表项,类型(8bits),代码(8bits),校验和(16bits),保留(29bits),目标地址(128bits),选项,R,S,O,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,邻居通告（续）,目标地址邻居请求：邻居请求中的目标地址字段非请求通告：链路层地址发生改变的IPv6地址可能的选项目标链路层地址：通告的发送方链路层地址,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,路由器配置,配置静态邻居缓存interfaceeth0/0ipv6neighboripv6-addressmac-address启用路由器公告interfaceeth0/0undoipv6ndrahalt配置路由器公告发布时间interfaceeth0/0ipv6ndraintervalvalue配置mtuinterfaceeth0/0ipv6mtumtu-size,NeighborDiscoveryProtocol-邻居解析过程,路由配置,显示邻居缓存displayipv6neighborsIPv6AddressLink-layerStateInterfaceAge2888:200e0-fc0f-3439REACHEthernet0/042888:300e0-fc0e-baadREACHEthernet0/03FE80:2E0:FCFF:FE0F:343900e0-fc0f-3439STALEEthernet0/04FE80:2E0:FCFF:FE0E:BAAD00e0-fc0e-baadDELAYEthernet0/0#,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,无状态自动配置,前缀地址发布通过路由通告（routeradvertisement）进行前缀发布，IPv6节点利用前缀信息配置IPv6地址冲突地址检测IPv6节点在使用某个接口IPv6地址之前，通过DAD检查本链路范围内是否有其他节点使用相同的IPv6地址，而DAD通过邻居请求（NeighborSolicitation）实现前缀重新编址路由器接口在本地链路上修改前缀或公布新的前缀，节点需使用新的IPv6地址，同时又不影响原有上层应用，通过路由器公告实现,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,无状态自动配置,主机不关注确切使用的地址，只要求地址唯一性路由器发布前缀，主机生成子网接口标识符先生成Link-Local地址，然后是全局地址的自动配置,自动配置节点,路由通告,Prefix=2000:/64,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,路由器请求,节点发送路由器请求信息ICMP类型133，code=0有效选项源链路层地址：发送方链路层地址,类型(8bits),代码(8bits),校验和(16bits),保留(32bits),选项,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,路由通告,路由器周期性发送路由通告信息ICMP类型134，code=0M：1必须使用有状态地址配置O：1必须使用有状态配置获取附加信息可达时间：收到可达确认后，假定邻居可达的持续时间，用于邻居不可达检测重发计时器：重发邻居请求信息之间的间隔有效选项源链路层地址：发送通告接口的链路层地址MTU及前缀信息选项,类型(8bits),代码(8bits),校验和(16bits),LifeTime(16bits),可达时间(32bits),选项,保留(6bits),O,CurHopLimit,M,重传定时器(32bits),IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,主机数据库结构,主机为实现与其他节电通讯、自动配置、地址解析等活动，需存储相应的网络信息，这些信息被放在四种缓存种1、邻居缓存：即邻居表，存储邻居的MAC地址、当前状态等2、目的缓存:本节点近期发送过的每个目的地条目，类似于主机路由，可被重定向信息更新，有指向下一跳邻居表项的指针3、前缀列表:包含每个在线前缀的列表，从RA获取4、路由器列表：近期收到的RA的每个路由器条目，有指向路由器邻居表项的指针,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,处理路由器请求信息,主机无条件丢弃路由请求信息通常向所有节点发送路由通告响应路由请求信息可改变邻居缓存状态,处理路由器通告信息,如果地址不在缺省路由器列表中，加入表中，生存周期设为RouterLifetime如果已在表中，则刷新生存期限，若routerlifetime=0，则删除路由通告信息可改变邻居缓存状态若不存在缓存表项，直间创建表项，并进入stale状态,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,重复地址检测(DAD),当单播地址配置到1个接口之前，如果DupAddrDetectTransmits0则要进行重复地址检测防止多个节点使用相同的地址重复检测完成之前，使用的地址被置为临时地址检测方发送邻居请求，源地址为:，目的为临时单播地址映射的组播地址如果有节点应答，即收到回应的NA，说明该地址已被使用如果在Retransmittimerms内未检测出重复地址，视地址唯一,临时地址2001:1/64,NS,IPv6邻居发现协议-无状态自动配置,前缀重新编址,使客户端平滑获取新的地址前缀的机制首先路由器继续公告当前的前缀，但有效生存期和首选生存期被减小到接近0然后在本地链路公告新的前缀转换期间客户节点具有2个单播地址旧结点完全被废止后，路由器仅公告新的前缀,IPv6邻居发现协议-Redirect,路由重定向,路由器发送重定向来告知到目的地有更佳的下一跳ICMP类型137，code=0目标地址：最佳的下一跳地址。若目标是最终点，目标和目的地址同。目标地址必须是本地链路地址目的地址：最终目的地址有效选项目标链路层地址：目标的链路层地址,类型(8bits),代码(8bits),校验和(16bits),保留(32bits),目标地址(128bits),选项,目的地址(128bits)