IPV6

2023-12-05 19:55:34

IPV6

IP是互联网的核心，现在使用的IP地址经过发展，已经在2011年2月耗尽。解决IP地址耗尽的根本措施就是使用更大地址空间的新版本IP即IPV6。
IPV6的基本首部：
1. ipv6仍然是无连接传送，但是将协议数据单元PDU称之为分组，而不是IPV4的数据报。
IPV6的主要变化：
1. 具有更大的地址空间：IPV6把地址从IPV4的32位增大到4倍，就是增加到128倍，使得地址空间增大了2^96倍，这样大的地址在未来可预见的时间内是用不完的。
2. 扩展的地质层次结构：IPV6由于地址空间很大，因此可以划分为更多的层次。
3. 灵活的首部格式：IPV6和IPV4的数据报首部并不兼容。IPV6定了许多可选的扩展首部。不仅可以提供比IPV4更多的功能，还可以提高路由器的处理速度。
4. 改进的选项：IPV6允许数据包包含有选项的控制信息，因此可以包含新的选项。但是IPV6的首部长度是固定不变的。
5. 允许协议继续扩充：因为技术在不断发展，新的协议也会也会出现，但是IPV4就并不支持新的协议扩展。
6. 支持即插即用（即自动配置）：因此IPV6协议不需要使用DHCP。
7. 支持资源的预分配：
8. IPV6首部改为8字节对齐（即首部长度必须是8字节的整数倍）。原来的IPV4首部长度是4字节对齐。
IPV6数据包组成：
2. 基本首部
3. 有效载荷（净负荷）：有效载荷允许有零个或者多个扩展首部，再后面是数据部分。
与IPV4相比，IPV6的首部对某些字段进行了如下的改变：
1. 取消了首部长度字段，因为IPV6的首部长度固定为40字节。
2. 取消了服务类型字段，因为优先级和流水号字段实现了服务类型字段的功能。
3. 取消了总长度字段，改用有效载荷长度字段。
4. 取消了标识，标志，片偏移量，因为这些功能已经包含在分片扩展首部中。
5. 把TTL字段改为跳跃限制字段，但作用是一样的。
6. 取消了协议字段，改用下一个首部字段。
7. 取消了检验和字段，这样就加快了路由器处理数据报的速度。
8. 取消了选项字段，而用扩展首部来实现选项功能。
10. 版本：占4位，表明协议的版本，对于IPV6来说，该字段为6。
11. 通信量类：占8位，为了区分不同的IPV6数据报类别或优先级，目前只是进行不同的通信量类性能的实验。
12. 流标号：占20位。IPV6一个新的机制就是支持资源预分配，并且允许路由器把一个数据报与一个给定的资源分配相联系。IPV6提出了一个流的概念，流就是互联网上从特定源点到特定终点（单播或多播）的一系列数据报（如实时语音或者视频），而这个流所经过的路径上的路由器都能保证指明的服务质量。凡是流经过的路由器，服务质量都可以得到保证。所有属于同一个流的数据报都有相同的流标号。
13. 有效载荷长度：占16位，他指明IPV6数据报除了基本首部以外的字节数（所有扩展首部字节数都算在在内），这个字段的最大长度为64KB（65535字节）。
14. 下一个首部：占8位，它相当于IPV4的协议字段或者可选字段。
  1. 当IPV6数据报没有扩展首部时，下一字段的作用就是和IPV4的协议字段一样，它的值指出了基本首部后面数据应该交付给IP层上面的高层协议（例如6代表交付给TCP层，17交付给UDP层）。
  2. 当出现扩展首部时，下一首部的字段的值就标识后面第一个扩展首部的类型。
15. 跳数限制：占8位，用来防止数据报在网络中无限存在，源点在每个数据报发出时设定某个跳数限制（最大为255跳），每个路由器在转发数据报时，要先把跳数-1，当跳数为0，路由器就会把这个数据报丢弃。
16. 源地址：占128位，是数据包发送端的IP地址。
17. 目的地址：占128位，是数据包接受端的IP地址。
IPV6的地址
1. 一般来讲，一个IPV6数据报的目的地址可以是以下3种基本类型地址之一：
  1. 单播：传统的点对点通信。
  2. 多播：一对多通信
  3. 任播：IPV6新增的类型，任播的终点是一组计算机，但数据报只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。
2. IPV6把实现IPV6协议的主机或者路由器均称之为结点，由于一条结点可能会使用多条链路与其它的一些结点相连，因此一个结点可能有多个与链路相连的接口，这样，IPV6给每一个结点指派一个IP地址，一个地址可以有多个单播地址，与其中任何一个地址都可以当做到达该结点的目的地址。
3. IPV6使用冒泡十六进制记法，例如68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF
4. 常见的IPV6地址分类：
  1.
从IPV4向IPV6过度
1. 由于现在互联网规模很大，一次性从IPV4过渡到IPV6显然是不可能的，因此呢过渡到IPV5只能采用逐步演进的办法，同时新安装的IPV6系统还要向后兼容IPV4协议。也就是说，IPV6系统除了处理IPV6报文，还要能够处理IPV4 的报文。。
2. 以下介绍过渡到IPV6的协议策略：
  1. 使用双协议栈：指的是在完全过渡到IPV6协议之前，使得一部分主机（或者路由器）装有双协议栈：一个IPV6和一个IPV6。因此双协议栈主机（路由器）既能够和IPV4系统通信，也能和IPV6系统通信。双协议栈的主机（路由器叫做）IPV4/IPV6，表明它同时具有两种IP地址：一个IPV4地址，一个IPV6地址。那么双协议栈怎么知道目的主机是采用哪一种地址呢？它使用DNS域名来查询。若DNS返回的是IPV4地址，就采用IPV4地址，若DNS服务器返回的是IPV6，那么就采用IPV6地址。
  2. 使用隧道技术：
    2. 这种方法的工作要点是在IPV6数据报姚静茹IPV4网络的时候，把IPV6数据报封装成IPV4数据报。现在整个IPV6部分都成了IPV4数据报的数据部分、这样的IPV4数据报从路由器B进入路由器C和D，传到E，而原来的IPV6数据报就好像在IPV4网络的隧道中传输，没有发生什么变化。当IPV4数据报离开IPV4网络中的隧道的时候，再把数据部分（即原来的IPPV6数据报）交给IPV6协议栈。
  3. 要使得双协议栈主机知道IPV4数据报里封装的是一个IPV6的数据报，就必须把IPV4的首部设置为41（41代表的是数据报里面的数据部分是IPV6数据报）。
ICMPV6：
1. 和IPV4一样，IPV6也不能保证数据报的可靠交付，因为互联网中的路由器可能会丢弃数据报，因为IPV6也需要使用ICMP来反馈一些差错信息，新的版本称之为ICMPV6，它比ICMPV4要复杂的多，地址解析协议（ARP）和网际组管理协议（IGMP）的功能已经被合并到ICMPV6中。

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