《计算机网络技术基础》项目6认识IPv6地址

项目6认识IPv6地址2011年2月3日，国际互联网名称和编号分配公司发布的新闻公报表示，在该日于美国迈阿密举行的一个会议上，最后所剩的5组IPv4地址被分配给了全球5大区域互联网注册管理机构，第一代互联网地址的“池子”已经全空了。IPv4提供了近43亿IP地址，为互联网近几十年的发展做出了辉煌的成就，提供了重要基础，然而由于网络规模的不断膨胀，超出了原先的预期，互联网未来发展将系于在全球范围内普及下一代互联网通信协议，即IPv6。而IPv6将提供的地址比IPv4提供的地址多40亿倍。2025/2/242理解IPv6的必要性和优点。理解IPv6地址的分类。掌握IPv6地址的简写。掌握IPv6地址的简单配置。2025/2/243IPv6地址概述IPv6地址的分类从IPv4到IPv6的过渡2025/2/244IPv6地址概述2025/2/245IPv6是“InternetProtocolVersion6”的缩写，是当前IP协议IPv4的替代版。IPv4是20世纪70年代末期产生的，经过近三、四十年的互联网络膨胀式发展，一些不可解决的问题也暴露出来了，比如IPv4地址资源的枯竭问题，ARP攻击问题，还有就是网络技术的新发展对IP协议提出了新的要求。由此互联网任务组（InternetEngineeringTaskForce，IETF）成立的IPNG（IPNextGeneration）工作组在1994年提出了下一代网络协议IPv6的推荐版本，并于1999年开始分配IPv6地址。相对于IPv4的32位二进制地址空间，IPv6由128位的二进制地址空间组成，从理论上讲会有2128=3.4×1038，打一个比方来说，如果把所有的IPv6地址都均匀地覆盖到地球表面，那么一个手指印大小的一平方厘米的面积上可以分配7×1019个地址，也就是说在我们可以想象的未来很长时间里IPv6资源都是不可能用完的。IPv6地址的丰富资源也为我们智能生活空间技术的发展提供了支撑，我们可以尽可能多地为生活空间中的设备配置IP地址，比如摄像头、空调、电视机、电磁炉等等，以实现对这些设备的智能控制与管理。概述2025/2/246IPv6地址有128位二进制位，所以再用IPv4的点分十进制方法表示就显的地址太长而不合适了。IPv6地址用十六进制表示，分为8段，中间用“：”隔开，例如：2001：0da8：0207：0000：0000：0000：0000：8207字段如果是以0开头则0可以省略，全0的段可用“：：”表示，但是在一个IPv6地址中只能出现一次“：：”（为什么？）。由此，同一个地址可以使用不同的表示法：2001：0da8：0207：0000：0000：0000：0000：82072001：da8：207：0：0：0：0：82072001：da8：207：：8207IPv6地址的表示2025/2/247IPv6的地址的结构为：网络前缀+接口ID，网络前缀相当于IPv4中的网络位，接口ID相当于IPv4中的主机位。由于IPv6地址空间足够大，所以大多数的网络前缀都定为64位。例如，2001：da8：207：：8207/64表示该地址的前64位为网络前缀（网络地址位）。接口ID（主机地址位）一般通过一种叫做“EUI-64”机制来生成。EUI-64机制使用接口本地的48位MAC地址，中间插入16位二进制数（值为FFFE）形成64位接口ID值。因而接口ID可以自动生成。每一个接口的MAC地址本就全球唯一，由EUI-64形成的接口ID即使没有网络前缀，也是全球唯一。从WindowsVista开始，Windows使用随机生成的接口ID，而不是使用EUI-64。IPv6的地址的结构2025/2/248IPv6地址的分类2025/2/249IPv6地址根据其功能和使用范围，可以分类为单播地址、组播地址和任播地址。IPv6中没有广播地址的概念。单播地址能唯一代表一个接口。一个单播地址只能设定在一个接口上，但是一个接口可以设定多种单播地址。根据单播地址的用途又可以分为链路本地地址、唯一本地地址、全球单播地址和嵌入IPv4地址的IPv6地址。任播地址也代表一组接口，但是与组播地址不同的是，以任播地址为目的地的数据包会由路由导向组中“最优”的一个接口，而不是所有组中的接口都会收到。概述2025/2/2410唯一本地地址相当于IPv4中的私有网络地址，可以在不同私有网络间重复使用。使用特定的前缀FD00::/8。唯一本地地址2025/2/2411全球单播地址相当于IPv4中的公网地址，目前所有2000::/3范围内的地址都是全球单播地址。全球单播地址2025/2/2412嵌入IPv4地址的IPv6地址是为从IPv4到IPv6过渡使用的一种地址，是将32位的IPv4地址用0或指定数补全128位后形成IPv6地址的外形。嵌入IPv4地址的IPv6地址2025/2/2413组播地址代表一组接口，目的地址是组播地址的数据包会被属于该组的所有接口所接收。IPv4中广播地址的功能由组播地址实现。组播地址2025/2/2414任播地址也代表一组接口，但是与组播地址不同的是，以任播地址为目的地的数据包会由路由导向组中“最优”的一个接口，而不是所有组中的接口都会收到。IPv6中没有为任播地址规定单独的地址范围，任播地址和单播地址使用相同的地址范围。任播地址2025/2/2415：：即为0:0:0:0:0:0:0:0，表示未指定地址，相当于IPv4中的0.0.0.0。：：1即为0:0:0:0:0:0:0:1，表示回环地址，相当于IPv4中的127.0.0.1。：：与：：12025/2/2416从IPV4到IPV6的过渡2025/2/2417由于目前的网络主要以IPv4用户和设备为主，从IPv4到v6的过渡不可能一次性实现，这必须是一个循序渐进的过程，能否顺利地实现从IPv4到IPv6的过渡也是IPv6能否取得成功的一个重要因素。实际上，IPv6在设计的过程中就已经考虑到了IPv4到IPv6的过渡问题，并提供了一些特性使过渡过程简化。例如，IPv6地址可以使用IPv4兼容地址，自动由IPv4地址产生，即在32位的IPv4地址前面补0至128位，形成IPv6地址。从IPv4到IPv6的过渡2025/2/2418（1）双协议栈技术双协议栈技术是指在设备上同时使用IPv4和IPv6两种协议。该类设备既拥有IPv4地址，又拥有IPv6地址；既可以收发IPv4数据包，又可以收发IPv6数据包；既支持IPv4网络，又支持IPv6网络。（2）隧道技术这种技术犹如信封里面套信封，即把IPv6数据报封装在IPv4数据包中，这样就可以实现IPv6网络之间穿越IPv4网络进行通信。（3）协议转换技术这种技术是在网络中配置具备IPv4和IPv6协议转换功能的转换设备，修改协议报文头，使IPv4网络与IPv6网络能够互通。解决过渡问题主要的三种技术2025/2/2419在本项目中，我们对IPv6的知识做了了解，包括IPv6的书写方式、分类，以及从IPv4到IPv6的过渡问题。包括物联网在内的各类新领域对链接的爆炸