IPV6 简介

1. IPV6 简介 技术部分 大连理工大学网络中心 刘尽辉 Ljh@rose.dlut.edu.cn

2. 声明 • IPv6是一个在逐步完善的协议 • 很多协议的细节还在完善和修改中 • 本讲座中的中文术语翻译仅供参考,以实际的英文术语为准

3. IP协议 • 什么是IP协议 • IP协议位于TCP/IP协议族的网际层,用来连接不同种类的网络,并对IP报文进行选路和发送.

4. LAN LAN LAN, WAN, or point-to-point link Router (1) Router (2) End system (Y) End system (X) TCP TCP IP IP IP IP LLC LLC LLC LLC MAC MAC MAC MAC Physical Physical Physical Physical Physical Physical Protocol architecture including IP

5. IPv4的局限性及其缺点 • IPv4协议是我们目前正在使用的IP协议 • 首先，我们现在使用的IPv4协议取得了巨大的成功 • 随着网络技术的发展，IPv4的局限性和缺点也暴露了出来。

6. IP地址空间危机 • IPv4地址的位数是32位 • 目前IPv4地址不足 • 个人电脑的普及和互联网的迅速发展,导致IP的需要量剧增. • 未来的发展对于IP地址的的需求

7. IPv4地址的分配 • IPv4地址的分类 • 可分配的是A,B,C类地址 • 一个优秀的地址分配方案应具有的特点 • 很强的适应性和灵活性 • 尽可能考虑当前和以后可能的应用对地址分类的要求，留有相当的余地 • 充分考虑路由对地址层次的要求

8. 目前的对策 • NAT网络地址翻译 • 划分子网 • CIDR无类域间路由技术

9. IPv4对路由支持的不足 • IPv4的分组不固定，不利于在路由器中用硬件实现分组中路由信息的提取、分析和选择。 • 目前的路由选择机制不够灵活，对每个分组都要进行同样过程的路由选择 • IPv4要根据线路的MTU来分片或重组过大的IP分组,还逐段的进行数据校验,造成路由器处理速度过慢.

10. IPv4的服务类型 • IPv4中的TOS字段 • TOS在IPv4中实际上没有实现

11. IP安全性议题 • 很长时间以来，都认为安全性不是网络层的任务。SSL协议由传输层完成,而有些安全性的协议是在应用层完成的. • 虚拟专用网( V P N ),隧道协议，如微软的点到点隧道协议( P P T P )，都采取了对IP数据报加密的方法来保证数据的安全传输.

12. IP的安全问题 • I E T F的I P安全性( I P s e c )工作组一直致力于设计一种机制和协议来同时保证 I P v 4和I P v 6业务流的安全性。虽然已有一些基于I P选项的关于I P v 4安全性的机制，但在实际应用中并不成功。I P s e c的目标是使这些工具可用，并在I P v 6中集成更加完整的安全性

13. 自动配置 • IPv4的机器必须配置一系列复杂的参数 • BOOTP和DHCP提供了对自动配置的支持,但也有局限性,无法真正支持移动IP

14. IPng与IPv6 • IPng:IP – The Next Generation • IPv6 :版本6的IP协议

15. 新一代的IPv6协议

16. IPv6协议的主要变化 • 扩展地址扩展到128位 • Ipv4的地址数40亿左右 • IPv6提供的地址数: • 340,282,266,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456

17. IPv6的改进 • 简化了IPv6的报文头 • 对扩展和选项的支持作了改进 • 对流的支持 • 身份验证和保密

18. IPv6 vs. IPv4 报文比较 maximum 65535 octets minimum 20 octets IPv4 Header Data Field IPv4 PDU maximum 65535 octets Fixed 40 octets 0 or more IPv6 Header Extension Header Extension Header Transport-level PDU IPv6 PDU

19. 改动字段 删除字段 IPv4 报头20 字节+Options : 13 字段, 包括 3 个标志位flags 0 bits 4 8 16 24 31 Ver IHL Service Type Total Length Identifier Flags Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum 32 bit Source Address 32 bit Destination Address Options and Padding

20. IPv6 报头40 Octets, 8 fields 0 4 12 16 24 31 Traffic Class Version Flow Label Payload Length Next Header Hop Limit 128 bit Source Address 128 bit Destination Address

21. IPv4 vs. IPv6 报头 IPv4 Packet Header IPv6 Packet Header Service Type Traffic Class Ver IHL Total Length Ver Flow Label Next Header Hop Limit Identification Flags Offset Payload Length TTL Protocol Header Checksum Source Address Source Address Destination Address Options + Padding 32 bits Destination Address

22. IPv6 扩展报头 (1/2) 40 octets 0 or more • Hop-by-hop options header逐跳选项报头 • Routing header选路报头 • Fragment header分片报头 • Authentication header认证报头 • Encapsulating security payload header封装安全载荷报头 • Destination options header目的地选项报文 IPv6 Header Extension Header Extension Header Transport-level PDU IPv6 报文一般格式

23. IPv6扩展报头(2/2) Octets: 40 IPv6 header • IPv6 specification recommended order: • IPv6 header • Hop-by-hop options header • Destination options header • Routing header • Fragment header • Authentication header • Encapsulation security payload header • Destination options header Variable Hop-by-hop options header Variable Routing header 8 Fragment header Variable Authentication header Variable Encap security payload header Variable Destination options header 20 (optional variable part) TCP header Variable Application data = Next header field IPv6 packet with all extension headers

24. IPv6的路由性能 • 固定了报头长度 • 使用扩展报文代替IPv4中的选项字段 • 报文中的字段的个数减少 • 不允许对包进行重新分片

25. 通信流类型 • 8位的字段用来区别不同的服务. • 在所选择的链路上，可以根据开销、带宽、延时或其他特性而对包进行特殊的处理 • 处于试验阶段,最终目标是确立对IP分组最适用的通信流分类方式.

26. 流标签 • IPv4是无连接的协议,对每个IP报文都要进行单独处理. • 流指的是从一个特定源发向一个特定(单播或者是组播)目的地的包序列，源点希望中间路由器对这些包进行特殊处理。

27. 自动配置 • 有状态的自动配置（V6 version of DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol） • 无状态的自动配置（使用EUI-64,向路由器请求网络地址） • IPv6的移动性

28. IPv6的安全性 • 认证报头的设计目的是保证报文的安全性和完整性，并提供身份验证功能。 • 封装安全载荷报头用来对IP报文的载荷或在隧道方式下整个IP报文加密。 • 透明模式 • 隧道模式

29. IPv6的地址 • 地址的写法 • 如果使用点分十进制 • 104.230.140.100.255.255.255.255.0.0.17.128.150.10.255.255 • 采取冒号16进制的写法 • 68E6:8c84:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF

30. IPv6的地址 • IPv6地址中的一长串0可以用一对冒号(::)来取代 • 1080:0:0:0:8:800:200c:417A （一个unicast地址） 可以写为 1080::8:800:200c:417A • FF01:0:0:0:0:0:0:101（一个mutlicast地址）可以写为FF01::101

31. IPv6的地址 • 0:0:0:0:0:0:0:1 （回送Loopback地址）可以写为 ::1 • 0:0:0:0:0:0:0:0 （未定义的地址）可写为:: • 注意,为避免混淆,一对冒号在一个地址中只能出现一次.

32. IPv6的地址 • 在I P v 4和I P v 6的混合环境中可能有第三种方法。I P v 6地址中的最低3 2位可以用于表示I P v 4地址，该地址可以按照一种混合方式表达，即X : X : X : X : X : X : d . d . d . d，其中X表示一个1 6位整数，而d表示一个8位十进制整数。例如，地址0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 1 0 . 0 . 0 . 1

33. IPv6的地址 • 地址前缀的表示: • IPv6地址/前缀长度 • 12AB:0:0:CD30:0:0:0:0/60 • 12AB::CD30:0:0:0:0/60 • 12AB:0:0:cd30::/60 • 都是可以的 • 12AB::CD30/60的写法是不正确的

34. IPv6地址的分类 • 单播地址(unicast) • 任播地址(anycast) • 多播地址(multicast) • 广播路向何方?

35. IPv6地址分配方案 • 分配 前缀 所占比例 • 为NSAP保留 0000 001 1/128 • 为ipx保留 0000 010 1/128 • 可聚类全局unicast地址 001 1/8 • Local-Local Unicast地址 1111 1110 10 1/1024 • Site-Local Unicast 地址 1111 1110 11 1/1024 • Multicast地址 1111 1111 1/256 • 其余部分未分配

36. 单播地址 • Link-local FE80::/10 • 根据接口的自动配置,用于网络邻居发现和路由发现 • 全局可聚单播地址 2000::/3 • TLA id:顶级聚类标识符 • NLA id:次级聚类标识符 • SLA id:站点级聚类标识符 • Interface id:接口标识符

37. IPv4向IPv6的过渡 • 过渡的紧迫性 • 过渡的方式 • 国内外的研究

38. 过渡方式 • 1.双协议栈 • 2.隧道技术

39. Dual-stack node Dual-stack node IPv4 Tunnel Dual-stack node IPv6 H Payload IPv6 H Payload IPv4 H IPv6 H Payload 隧道过渡方式的示意图

40. 国内外的研究 • 6Bone • WIDE • CERNET IPv6试验床