IPV6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)知識 IPV6地址和IPV6報(bào)文格式詳細(xì)介紹

2020-10-24 11:52:09

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供稿：網(wǎng)友

由于互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與普及，原有的IPV4地址已不能滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，雖然NAT可以緩解IPV4地址的耗盡，但NAT破壞了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開放、透明以及端到端的特性，因此IPV6地址協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。IPV6協(xié)議使用128位地址替代32位的IPV4地址，這樣大約可以產(chǎn)生340萬億億億億(3.4*1038)個可用的地址。此數(shù)目可以滿足公共IP地址需求。本文作為IPV6入門，主要介紹IPV6地址和IPV6報(bào)文格式相關(guān)內(nèi)容。

IPV6優(yōu)點(diǎn)

1、更大地址空間：128位的地址空間可以滿足星球上每個人

2、無需NAT：保障端到端通信

3、沒有廣播地址：包括單播、多播、任意播

4、支持移動性和安全性：有助于確保遵循移動IP標(biāo)準(zhǔn)和Ipsec標(biāo)準(zhǔn)

5、更簡單的報(bào)文提高了路由器的效率

6、接口標(biāo)識：從接口的數(shù)據(jù)鏈路層

IPV6新特性

1、每個接口多個地址

2、鏈路本地地址：交換路由更新時，IGP將link-local地址作為下一跳地址

3、無狀態(tài)自動配置：一個IPV6設(shè)備根據(jù)本身分配一個獨(dú)特link-local IPV6的地址

4、獨(dú)立或不獨(dú)立于提供商的編址

IPV6地址

1、IPV6地址由128位組成，使用8個16位段來表示，每個16位段使用十六進(jìn)制數(shù)字表示即每4個十六進(jìn)制為一組，之間使用英文冒號:分開

2、格式為：x:x:x:x:x:x:x:x x代表4個十六進(jìn)制位，舉例：2035:0001:2BC5:0000:0000:087C:0000:000A

3、IPV6地址包括兩部分：前綴+本地標(biāo)識

4、前綴：通過在IPV6地址后面加一個斜線/，再跟一個十進(jìn)制的數(shù)字來標(biāo)識一個IPV6地址的起始位由多少位是前綴位，一般前綴為64位，如：3ffe:1994:100:a::/64

5、接口標(biāo)識：從接口的數(shù)據(jù)鏈路層地址直接派生出接口標(biāo)識，該標(biāo)識是全局唯一。長度為64位，根據(jù)MAC地址動態(tài)創(chuàng)建。

6、特殊的IPV6地址如下表：

IPV6地址簡寫規(guī)則：

1、在4個十六進(jìn)制位組成的字段中，可以省略前導(dǎo)0;如：09C0=9C0 0000=0

2、在每個地址中，可使用一對冒號(::)來表示任意數(shù)量的連續(xù)的0,;如：ff02:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0005=ff02::5

注：一個地址中只能出現(xiàn)一對冒號，否則無法唯一確定地址

IPV6地址類型

全球單播地址格式：網(wǎng)絡(luò)部分提供一臺設(shè)備到下行專用數(shù)據(jù)鏈路的定位，主機(jī)部分提供這條數(shù)據(jù)鏈路上該設(shè)備的標(biāo)識。16位的子網(wǎng)ID字段可以提供65536(216)個不同的子網(wǎng)

本地單播地址：使用范圍限定在單條鏈路上的地址。唯一性只在所在的鏈路有效，相同的地址也可能存在于另一條鏈路上，因此此地址離開所在的鏈路是不可路由的。鏈路本地單播地址的起始10位是1111111010(FE80::/10)

IPV6單播地址分配方法：

說明：每個接口只能有一個鏈路本地地址

僅僅配置一個全局單播地址也會在接口上創(chuàng)建一個鏈路本地地址(EUI-64)

接口上可以配置多個IPV6地址。IPV4和IPV6地址可以同時配置

以太網(wǎng)的接口ID是基于接口的48位MAC地址中間插入16位的0XFFFE

多播地址格式

說明：標(biāo)記位：前3位保留為0，第4位：0-永久的公認(rèn)的地址;1-暫時的地址

范圍：包括：節(jié)點(diǎn)本地-0X1、鏈路本地-0X2、地區(qū)本地-0X5、組織本地-0X8、全球-0XE、保留-0XF 0X0

組ID：前面80位設(shè)置為0，只使用后面的32位

常見的公認(rèn)IPV6多播地址:都屬于永久的鏈路本地的范圍;

IPV6包頭格式

說明：

版本：4位，0110表明版本6

流量類別：8位，類似于IPV4中的TOS字段

流標(biāo)簽：20位，設(shè)置目的是允許為特定的業(yè)務(wù)流打上標(biāo)簽，可以提供更精細(xì)的服務(wù)類別區(qū)分的顆粒，在平衡業(yè)務(wù)流量通過多條路徑時可以確保屬于同一流的數(shù)據(jù)包能夠總是轉(zhuǎn)發(fā)到相同路徑上，在發(fā)起一個數(shù)據(jù)包時，加上合適的流標(biāo)簽字段，路由器能夠識別一條流，而不必一一查找數(shù)據(jù)包頭部，目前路由器忽略此字段

有效載荷長度：用來封裝數(shù)據(jù)包所封裝的有效載荷長度，IPV6數(shù)據(jù)包頭部長度為40字節(jié)

下一報(bào)頭：指出IPV6數(shù)據(jù)包頭部后面的報(bào)頭，與IPV4包中的協(xié)議字段類似

跳數(shù)限制：類似于IPV4中的TTL字段，衡量一個數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地的路徑中所能跨越的最大路由器跳數(shù)的工具

源地址和目的地址：128位長度

可選項(xiàng)：包含拓展報(bào)頭，提供可選功能，如：分段、源路由選擇或認(rèn)證、目的地可選項(xiàng)、TCP/IP協(xié)議等，在下一個報(bào)文字段中是否有擴(kuò)展報(bào)頭