概述
目录
IPV6地址的表示形式
IPV6地址类型
单播地址
本地链路地址
未指定地址
环回地址
兼容地址（内嵌IPv4地址的IPv6地址）
组播地址
指定地址
重点要知道的IPV6和IPV4的报文格式的区别
每个字段的含义
IPv6包头去掉的部分
如何通过下一个首部来构造报文
分片的实例和路由选择的实例
分片：
路由选择：
IPV6过渡技术：
双协议栈（Dual Stack）
隧道技术（Tunnel）：封装
网络地址转换协议 NAT-PT（Network Address Translation Translation）
ISATAP基本的概念（如何使用）
重点总结：
IPV6地址的表示形式
- 首选格式：IPV6地址表示为冒号分十六进制格式：example：21DA（十六位）:00D3:0000:0000:02AA:00FF:FE22:9C5A
- 压缩表示：中间连续的0写为 :: (只能出现一次)；十六位前面0可用 : 省略：example:21DA:D3::2AA:FF:FE22:9C5A
- 内嵌IPV4地址的IPV6地址表示，例如：::FFFF:192.168.1.4
- IPV6地址=前缀+接口标识 前缀长度用/XX表示 e.g:2001:410:0:1::45ff/60
- 前缀：网络ID
- 接口标识：主记ID，一般64位
IPV6地址类型
IPV6可以分为
- 单播地址 one 2 one
- 组播（多播）地址 one 2 many ：你在大街上大喊一声“美女”， 会有一群女性回头看你。
- 任播地址 one 2 one-of-many(网络接口)：作为老板，你在公司大喊一声“开发组的过来一个人”， 总会有一个人灰溜溜去响应， 挨批还是发钱啊？
少了广播，用任播替代，减少了无用主机收到数据的消耗。
- 没有定义广播地址，县里开大会，只同时通知了A村、B村、C村参加就是组播；同时通知了所有的村子参加就是广播了！
单播地址
本地链路地址
单播本地链路地址：只能在连接在同一本地链路的节点之间使用；
IPv6本地链路地址前缀：FE80::/10
当在一个节点上启用IPv6时，节点的每个接口自动配置一个本地链路地址；
- 本地链路地址自动生成方法： 自动将48bit的以太网MAC地址扩展成64bit，再挂在一个 64bit的前缀后面，组成一个IPV6地址
未指定地址
- 全0，表示为 ::/128；
- 仅用于接口没有分配地址（IP）时作为源地址；
- 在重复地址检测中出现；
- 含有未指定地址的包不会被转发
环回地址
- 表示为 ::1/128；
- 表示自己，如同IPv4中的127.0.0.1
兼容地址（内嵌IPv4地址的IPv6地址）
- IPv4兼容IPv6地址：用于IPv4兼容IPv6自动隧道
- IPv4映射IPv6地址：用于IPv6表示IPv4地址
组播地址
指定地址
- FF02::1 在本地链路范围内的所有节点 （PC）
- FF02::2 在本地链路范围内的所有路由
重点要知道的IPV6和IPV4的报文格式的区别
- ipv4报文最长65535bytes / ipv拓展首部加上数据（统称有效负荷）最长65535bytes
- IPV6少了头长度，因为没有选项字段（有扩展包头）所以IPV6头部长度固定 ，IPV4不定长
- 没有了标志（DF分片标志）、标识和片偏移，分片由源节点实现。
- 没有了上层协议标志、标识和头部校验和（提高路由的选择效率，路径上的所有路由器在转发处理期间不必重新计算校验和。第2层和第4层中的校验和都已足够强壮，从而不必考虑对第三层校验和的需求。对IPv6而言， UDP的校验和是必需的）
- IPv4包头有14个字段（带选项和填充字段），基本的 IPv4包头有12个字段，IPv6包头只有8个字段
- IPv6包头字段64bit对齐，能够直接对内存存取
每个字段的含义
- 版本号（4位）：version=6。
- 业务类型（8位）：这是为了区分不同的 IPv6 数据报的 类别或优先级。
- 流标签（20位）：支持资源预留。流是互联网上从特定 源到特定目的的一系列分组（如实时音频视频），路径 上的路由器都保证指明的服务质量。源通过label标示出 相应的一系列分组。
- 净荷长（16位）：除去首部外的总长度。指明 IPv6 数 据报除首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载 荷之内），其最大值是 64 KB。
- 下一个首部（8 位）：它相当于 IPv4 的协议字段或可选字段
- 跳数限制 (8 位) ：路由器在转发数据报时将跳数限制的值 减1。当值减为0时，就要将此数据报丢弃。
- 源地址（128位）：标识发送分组的节点的IPv6地址。
- 目的地址（128位）：标识接收分组的节点的IPv6地址
IPv6包头去掉的部分
- 包头长度：IPv6包头为固定长度的40个字节基本包头和扩展包头
- 标示、标志和偏移字段：网络中的中间路由器不再处理分段，只在产生数据包的源节点处理分段
- 包头校验和：由链路层和传输层都有校验和，对IPv6而言， UDP的校验和是必需的
- 选项和填充：选项由扩展包头处理，填充字段也去
IPV6拓展首部的优点：将原来IPV4中的选项部分都放在拓展首部，中间路由器不处理拓展首部（逐跳选项扩展首部除外），大大提高路由器效率
如何通过下一个首部来构造报文
- 解释：IPV6通过基本首部的下一个首部字段指向扩展首部
- 有效负载是除了基本首部外扩展首部加上TCP/UDP首部和数据部分。
在 RFC 2460 中定义了六种扩展首部： 逐跳选项 路由选择 分片 鉴别 封装安全有效载荷 目的站选项
分片的实例和路由选择的实例
分片：
IPV6把分片限制为由源站来完成。源站可以采用最小MTU（1280bytes）或者在发送数据之前完成路径最大传送单元发现(Path MTU Discobvery)来确定路径的最小MTU。
若源站分片，则加上分片扩展首部，格式如下：
源数据中，分为不可分片部分和可分片部分。
- 不可分片部分为IPV6首部，以及中间节点需要处理的扩展首部（源路由选择 首部 前面的扩展首部）
例如：Hop-by-hop 逐跳首部、源路由选择扩展首部
- 可分片部分为原分组目的节点处理的扩展首部与上层协议数据包
分片实例:
路由选择：
作用：指明在到达目的节点之前必须经过的路由节点。
路由选择扩展首部如下:
剩余路由段从0开始，最大为23；n最大值为23。
源节点发送分组时，将首部的目的地址字段，设置为地址向量表中的第一个地址。
该分组一直被转发，直到到达第一个节点，即目的 地址指定的节点。只有该路由器才检查源路由选择 扩展首部，沿途的该路由器之前的路由器都忽略源 路由选择扩展首部。
路由选择例子：
解释：目的地址都是下一跳路由，中间节点通过剩余路由段数知道下一跳路由节点IP。
传输过程中，IPv6首部中的目的地址和地址向量表中的地址进行交换
IPV4和IPV6处理路由选择时的区别：
- IPV4每一个路由器都检查选项中的路由选择。
- IPV6只有在IP地址和目的地址字段中的地址一致的时候，才查看处理。
IPV6过渡技术：
目前，成熟的技术主要有以下三种：
- 双协议栈（Dual Stack）
- 隧道技术（Tunnel）
- 网络地址转换协议 NAT-PT（Network Address Translation Translation）
下面介绍每一个过渡方式它的优缺点以及基本的原理
双协议栈（Dual Stack）
设备同时支持IPV4与IPV6协议
- 优点：互通性好，实现简单，允许应用逐渐从IPv4过渡到IPv6
- 缺点：对每个IPv4节点都要升级，成本较大，没有解决IPv4地址紧缺问题
隧道技术（Tunnel）：封装
IPv6隧道将IPv6报文封装在IPv4报文中，穿越IPv4网络进行通信，它要求隧道两端的网络设备能够支持双栈协议
隧道技术可分别以第2层或第3层隧道协议为基础：
PPTP（点对点隧道协议）、L2TP（第二层隧道协议）和L2F（第2层转发协议）都属于第2层隧道协议，是将用户数据封装在点对点协议（PPP）帧中通过互联网发送。
IPIP（IP over IP）以及IPSec隧道模式属于第3层隧道协议，是将IP包封装在附加的IP包头中，通过IP网络传送。
网络地址转换协议 NAT-PT（Network Address Translation Translation）
可以类比IPV4中的NAT，详情:NAT百度百科
不过，NAT是端口多路复用（映射），而NAT-PT是通过NAT-PT网关实现IPV6到IPV4的映射。
实例:
解释：
- IPV6（IP为1::1）主机 想查询IPV4（为1.1.1.3）主机，则向IPV4的DNS服务器发送报文，目的地址加上前缀
- NAT-PT将地址转换：源地址 IPV6被映射为IPV4，目的地址IPV4提取。
- IPV4网络传输，DNS接收后回复，又经过NAT-PT网关映射
- IPV6收到DNS服务器的消息
ISATAP基本的概念（如何使用）
ISATAP是一种非常容易部署的基于隧道的IPV6过度机制，只需要支持V4/V6双栈的PC（左）和ISATATP路由器（右）即可实现对IPV6资源的访问。
图解：
IANA(The Internet Assigned Numbers Authority,互联网数字分配机构)
分配给ISATAP主机和路由器各自一个接口标识
- 主机是0200：5EFE+原IPV4 图中是0200:5EFE:1.1.1.1 即0200:5EFE:0101:0101
- 路由器是0000：5EFE+原IPV4 图中是0000:5EFE:2.2.2.2 即0000:5EFE:0202:0202
则原理就是在IPV4中创建一个ISATAP隧道，主机发送请求后，路由将自己的IPV6(全球单播地址)的/64前缀发给主机，使用前缀+”特殊的接口标识“来构造IPV6地址。之后就可以将IPV6资源访问报文放在IPV4的包中，转发给ISATAP路由器之后再由ISATAP路由器解封转，转发给IPV6目的主机。
重点总结：
① IPv6地址长度128位，支持自动无状态配置，无广播地 址，以组播地址替代；
② IPv6数据报采用固定长度、固定格式，长度为40字节； 通过扩展头来扩充数据报内容。去掉了头长度、标志、 偏移、校验和等非必须字段；
③ IPv6过渡技术主要包括双栈技术、隧道技术和地址转换 技术，需了解地址转换技术NAT-PT、ISATAP的基本原 理和过程
最后
以上就是英俊小笼包为你收集整理的TCP/IP（3）——IPV6的全部内容，希望文章能够帮你解决TCP/IP（3）——IPV6所遇到的程序开发问题。
如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。
发表评论 取消回复