ipv6技術(shù)的分析與研究畢業(yè)論文

1、<p>　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書</p><p>　學(xué)習(xí)中心專業(yè)通信工程</p><p>　學(xué)號(hào)7011101132007姓名</p><p>　題目IPv6技術(shù)的分析與研究</p><p>　任務(wù)與要求</p><p>　任務(wù)：本論文概括地闡述了IPv6技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)與IPv4

2、技術(shù)上的對(duì)比，介紹了IPv6的地址結(jié)構(gòu)和路由協(xié)議、安全機(jī)制等。介紹了雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)三種IPv6過(guò)渡技術(shù)。IPv4向IPv6過(guò)渡還是一個(gè)很漫長(zhǎng)的過(guò)程，但是，IPv6技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及其諸多應(yīng)用，在未來(lái)必然會(huì)有好的前景。研究本課題的研究方法和意義所在，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行深入分析與探討。要求： 1. 對(duì)IPv6技術(shù)有充分的認(rèn)識(shí)和了解；2. 了解IPv6技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀;3. 分析IPv6技術(shù)在下一代網(wǎng)絡(luò)通信中的意義和重要性；

3、4. 撰寫畢業(yè)論文； 5. 參加畢業(yè)論文答辯。</p><p>　開始日期2012年5月1號(hào)完成日期2012年8月30號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師簽名2012 年5 月1 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急速發(fā)展以及IPv4地址空間的逐步耗盡，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)面臨許多的挑

4、戰(zhàn)：規(guī)模問(wèn)題、安全問(wèn)題、QoS(服務(wù)質(zhì)量)、簡(jiǎn)便配置等等，這些挑戰(zhàn)促使人們達(dá)成一個(gè)共識(shí)：需要一個(gè)新的協(xié)議來(lái)根本解決目前IPv4面臨的問(wèn)題。IPv6是繼IPv4以后的新互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說(shuō)是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議。IPv6協(xié)議的新特性為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展提供了更加廣闊的前景和完善的支持，但是它仍然存在許多有待改進(jìn)和完善的地方，而且實(shí)現(xiàn)從IPv4到IPv6的過(guò)渡還需要很長(zhǎng)時(shí)間，不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)其過(guò)渡策略也會(huì)有所不同。</p>

5、<p>　　本論文首先介紹了IPv6協(xié)議，包括IPv6新特性、IPv6報(bào)文結(jié)構(gòu)以及與IPv4的對(duì)比、IPv6地址結(jié)構(gòu)、IPv6單播數(shù)據(jù)通信、IPv6路由協(xié)議、安全機(jī)制等重要技術(shù)；然后介紹了IPv6的過(guò)渡技術(shù)，重點(diǎn)介紹了IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的互通技術(shù)，即各種隧道技術(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: IPv6 路由協(xié)議 過(guò)渡技術(shù)</p><p><b>　　目錄</

6、b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義1</p><p>　　1.2 研究?jī)?nèi)容和方法2</p><p>　　第二章 IPv6協(xié)議研究5</p><p>　　2.1 IPv6協(xié)議基礎(chǔ)及與IPv4的對(duì)比5</p&g

7、t;<p>　　2.2 IPv6地址體系結(jié)構(gòu)11</p><p>　　2.3 IPv6單播數(shù)據(jù)通信17</p><p>　　2.4 IPv6路由協(xié)議19</p><p>　　2.5 IPv6安全機(jī)制21</p><p>　　第三章 IPv6過(guò)渡技術(shù)23</p><p>　　3.1 三類過(guò)渡技術(shù)

8、23</p><p>　　3.2 IPv6網(wǎng)絡(luò)之間互通技術(shù)25</p><p>　　第四章 結(jié)論與展望27</p><p><b>　　4.1 結(jié)論27</b></p><p><b>　　4.2 展望28</b></p><p><b>　　致謝29&

9、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　無(wú)論在技術(shù)上還是發(fā)展速度上，實(shí)踐證明IPv4是一個(gè)非常成功的協(xié)議，基于IPv4的Internet及其應(yīng)用不斷的改變著我們的生活及工作方式。但是，IPv4的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)IPv4協(xié)議時(shí)

10、是基于幾十年前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模而設(shè)計(jì)的，他們對(duì)于Internet的估計(jì)和預(yù)想顯得不夠充分，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急速發(fā)展，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)面臨許多的挑戰(zhàn)：規(guī)模問(wèn)題、安全問(wèn)題、QoS服務(wù)質(zhì)量、簡(jiǎn)便配置等等，這些挑戰(zhàn)促使大家達(dá)成一個(gè)共識(shí)：需要一個(gè)新的協(xié)議來(lái)根本解決目前IPv4面臨的問(wèn)題。IPv6是繼IPv4以后的新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說(shuō)是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議。</p><p>　　1.1 研究的目的和意義</p><p

11、>　　IPv6是IETF（Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程工作小組）設(shè)計(jì)的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，全名是“英特網(wǎng)協(xié)議第六版（Internet Protocol version six）”,目的是最終取代當(dāng)前正在運(yùn)行的因特網(wǎng)協(xié)議第四版，即IPv4。</p><p>　　IPv4在過(guò)去的幾十年中取得了輝煌的成績(jī)，實(shí)踐證明，它是一個(gè)非常成功的協(xié)議，它本身也經(jīng)受住了INTERNE

12、T從幾臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)展到目前幾億臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的考驗(yàn)。因特網(wǎng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，完全改變了我們的生活及工作方式。</p><p>　　但是也是這種快速發(fā)展，出現(xiàn)了迫在眉睫的IP地址空間耗盡問(wèn)題，而IPv4地址空間的緊缺直接限制了IP技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，有專家估計(jì)2012年IPv4地址將全部用完。同時(shí)由于地址分配的不均更進(jìn)一步突出了地址緊缺的矛盾“因INTERNET起源于美國(guó)，美國(guó)的IPv4地址很多，而與此形成對(duì)照的是，在

13、歐洲和亞洲地區(qū)，申請(qǐng)IP地址非常困難。因此，中國(guó)的體會(huì)尤為痛徹。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的網(wǎng)民到2004年年底已經(jīng)高達(dá)9000多萬(wàn)，但中國(guó)所擁有的IPv4的地址還不到5000萬(wàn)，占IPv4全部地址的1/100多一點(diǎn)，每26個(gè)中國(guó)人只能分享一個(gè)地址。與此形成鮮明對(duì)比的是：美國(guó)2億多人口，擁有近12億地址，占IPv4全部地址的1/4強(qiáng)，平均每個(gè)美國(guó)人享有6個(gè)IP地址。整個(gè)中國(guó)的IP地址空間甚至都沒(méi)有美國(guó)的一些大學(xué)多。中國(guó)預(yù)測(cè)，中國(guó)的網(wǎng)民數(shù)量還將大幅度上

14、升，但中國(guó)能獲得新的IPv4地址的機(jī)會(huì)將越來(lái)越困難，類似中國(guó)的問(wèn)題很有可能不久在印度也會(huì)出現(xiàn)。</p><p>　　由于地址的緊缺，在目前的IPv4網(wǎng)絡(luò)中，NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用，被認(rèn)為是解決IP地址短缺的有效手段，但是由于NAT破壞了IP的端到端模型，且因需要額外的處理而影響網(wǎng)絡(luò)的性能，它還阻止了端到端的網(wǎng)絡(luò)安全，所以它只能作為一種解決IP地址短缺的權(quán)益之計(jì)，而不能作為永久的解決方案。再者新

15、技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致IP地址的短缺矛盾進(jìn)一步激化：PDA、無(wú)限設(shè)備、3G移動(dòng)電話甚至汽車、冰箱都需要一個(gè)全球單播地址，以連接網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　除了地址短缺外，安全性、QoS（服務(wù)質(zhì)量）、簡(jiǎn)便配置、性能提高等等要求都是IPv4協(xié)議本身無(wú)法解決的，從而需要一個(gè)新的協(xié)議來(lái)根本解決目前面臨的問(wèn)題，同時(shí)能夠無(wú)縫的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡。</p><p>　　但總體上講，目前國(guó)內(nèi)從事IPv6協(xié)議研究的單位

16、和人員并不是太多，我國(guó)對(duì)IPv6的研究相比較于日本、瑞典等國(guó)家還是有很大差距。</p><p>　　雖然IPv6替代IPv4已經(jīng)是必然趨勢(shì)，但是這將是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。IPv6作為一項(xiàng)新的因特網(wǎng)協(xié)議，還有許多需要完善的地方，這對(duì)于我們網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究人員而言是一個(gè)機(jī)遇，更是一個(gè)挑戰(zhàn)。IPv4的研究中國(guó)沒(méi)有趕上，但是這次我們趕上了，所以我們應(yīng)該投入巨大的人力物力，千萬(wàn)不能錯(cuò)失這樣的好機(jī)會(huì)。</p><

17、p>　　1.2研究?jī)?nèi)容和方法</p><p>　　1.2.1 研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本論文研究?jī)?nèi)容主要有如下內(nèi)容：</p><p>　?。?）IPv6協(xié)議的熟悉和掌握，對(duì)比研究IPv4與IPv6協(xié)議異同以及主機(jī)對(duì)兩種協(xié)議的兼容性。</p><p>　?。?）IPv6單播數(shù)據(jù)通信機(jī)制的研究。</p><p>

18、;　?。?）IPv6過(guò)渡技術(shù)特別是對(duì)隧道機(jī)制的研究。</p><p>　?。?）搭建IPv6的關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。</p><p>　　1.2.2研究方法與思路</p><p>　　論文主要用到的技術(shù)包括：</p><p>　　（1）LINUX技術(shù)</p><p><b>　?。?）組網(wǎng)技術(shù)</b>

19、</p><p><b>　?。?）IPv4協(xié)議</b></p><p><b>　?。?）IPv6協(xié)議</b></p><p><b>　?。?）Zebra</b></p><p>　　（6）動(dòng)態(tài)路由（OSPFv6，RIPng,BGP4+等）技術(shù)</p><

20、;p>　?。?）IPv6過(guò)渡技術(shù)（GRE,手動(dòng)，自動(dòng)，6to4,ISATAP等隧道技術(shù)）</p><p>　?。?）各種IPv6網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（www,ftp,dns,網(wǎng)絡(luò)安全等）</p><p>　　論文涉及知識(shí)面較廣，需要用到的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)很多，包括網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、路由配置、動(dòng)態(tài)路由、隧道技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器配置與調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)安全、linux系統(tǒng)熟練使用以及了解內(nèi)核機(jī)

21、理等等，這些都需要有一定的知識(shí)積累和動(dòng)手能力，也需要花費(fèi)比較多時(shí)間和精力才能夠游刃有余，這些都得益于本人長(zhǎng)期接觸以及工作學(xué)習(xí)積累。由于個(gè)人能力有限，在摸索過(guò)程中碰到許多難題，有時(shí)候往往是一個(gè)小問(wèn)題也需要想盡各種辦法來(lái)排查才能得出問(wèn)題所在，況且在沒(méi)有現(xiàn)成的IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依托條件下我轉(zhuǎn)向軟路由，通過(guò)在網(wǎng)上查閱資料文獻(xiàn)并通過(guò)一些測(cè)試，才論證了用zebra軟路由也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。</p><p><b>

22、　　采用的方法是:</b></p><p>　?。?）選擇了主流的支持IPv6協(xié)議的操作系統(tǒng)平臺(tái)，具體是RedHatLinux（主要）和WindowsXP,在該平臺(tái)上進(jìn)行了一系列相關(guān)的IPv6基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通讀相關(guān)的RFC文檔，在兩者間進(jìn)行理論和實(shí)踐的結(jié)合。</p><p>　?。?）選擇國(guó)外開發(fā)的支持IPv6的軟件路由產(chǎn)品，在此產(chǎn)品上進(jìn)行各種路由協(xié)議的配置，實(shí)

23、現(xiàn)多機(jī)互聯(lián)的隧道、路由實(shí)驗(yàn)，尋找IPv6互聯(lián)中的問(wèn)題，積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　?。?）平臺(tái)搭建好后，再在其上編譯、配置搭建主流的IPv6應(yīng)用平臺(tái)。</p><p>　　第二章 IPv6協(xié)議研究</p><p>　　2.1 IPv6協(xié)議基礎(chǔ)及與IPv4的對(duì)比</p><p>　　2.1.1 IPv6協(xié)議新特性</p>

24、<p>　?。?）全新的報(bào)文結(jié)構(gòu)</p><p>　　IPv6使用了新的協(xié)議頭格式，也就是說(shuō)IPv6數(shù)據(jù)包的報(bào)文頭是全新的。在IPv6中，報(bào)文頭包括固定頭部和擴(kuò)展頭部，對(duì)于一些非根本性的和可選擇性的字段被移動(dòng)到了IPv6協(xié)議頭之后的擴(kuò)展協(xié)議頭中，這就使得網(wǎng)絡(luò)中的中間路由器在處理IPv6協(xié)議頭時(shí)，有更高的效率。</p><p>　　同時(shí)，IPv6協(xié)議頭和IPv4協(xié)議是不兼容的，因

25、此，IPv6取代IPv4協(xié)議對(duì)其上層如TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）、SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議）等應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序都必須被修改以處理IPv6的128位的新的地址，同時(shí)，因?yàn)檫@些地址通常是傳送給TCP和UDP傳輸協(xié)議，所以這些協(xié)議也必須修改，以使其在IPv4和IPv6下均能正常工作。</p><p>　?。?）巨大的地址空間</p><p>　　IPv6的地址空間非

26、常巨大，業(yè)界常用的一個(gè)比如是說(shuō)IPv6可以做到地球上的每一粒沙子都有一個(gè)IP地址。</p><p>　　IPv6的引入，一個(gè)很重要的原因在于它解決了IP地址缺乏的問(wèn)題。IPv6的地址位數(shù)比IPv4要長(zhǎng)得多，增長(zhǎng)了4倍，達(dá)到了128比特，而IPv4只有32比特。按照目前全世界人口數(shù)為65億來(lái)計(jì)算，IPv4地址的擁有量是每3個(gè)人能有2個(gè)IPv4地址，而世界上每個(gè)人卻可以擁有5.7×10 28個(gè)IPv6地址。

27、同時(shí)在IPv6中使用前綴的概念替代了IPv4中網(wǎng)絡(luò)ID的概念。前綴表示用多少位來(lái)標(biāo)識(shí)子網(wǎng)。</p><p>　?。?）全新的地址配置方式</p><p>　　隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，Internet上的節(jié)點(diǎn)不再單純是計(jì)算機(jī)了，將包括PDA\移動(dòng)電話、各種各樣的終端、甚至包括冰箱、電視等家用電器，這就要求IPv6主機(jī)地址配置更加簡(jiǎn)化。</p><p>　　為了簡(jiǎn)化主機(jī)地

28、址配置，IPv6除了支持手工地址配置和有狀態(tài)自動(dòng)地址配置（利用專用的地址分配服務(wù)器動(dòng)態(tài)分配地址，比如通過(guò)DHCP,動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議來(lái)統(tǒng)籌管理IP地址，主機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)和DHCP服務(wù)器聯(lián)系，以獲得自己的IP地址）外，還支持一種無(wú)狀態(tài)地址配置技術(shù)。在無(wú)狀態(tài)地址配置中，網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)能自動(dòng)給自己配置IPv6地址，在同一鏈路上，所有主機(jī)可以不用人工干預(yù)就可以進(jìn)行通訊，也正是這種無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置技術(shù)，使得未來(lái)IPv6的廣泛普及成為可能。</p

29、><p>　　（4）對(duì)QOS更好的支持</p><p>　　IPv6在包頭中新定義了一個(gè)叫做流標(biāo)簽的特殊字段。IPv6的流標(biāo)簽字段使得網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以對(duì)屬于一個(gè)流的數(shù)據(jù)包進(jìn)行識(shí)別并提供特殊處理。用這個(gè)標(biāo)簽，路由器可以不打開傳送的內(nèi)層數(shù)據(jù)包就可以識(shí)別流，這就使得即使數(shù)據(jù)包的有效載荷已經(jīng)用IPSec和ESP進(jìn)行了加密，仍然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)QOS的支持。</p><p><

30、b>　?。?）內(nèi)置的安全性</b></p><p>　　IPv6協(xié)議本身就支持IPSec，在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行IPSec認(rèn)證與加密，能提供端到端的安全。這就為網(wǎng)絡(luò)安全提供了一種基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，提高了不同IPv6實(shí)現(xiàn)方案之間的互操作性。</p><p>　?。?）全新的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議</p><p>　　IPv6中的鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)議是一系列機(jī)制。該協(xié)議是IP

31、v6的一個(gè)關(guān)鍵協(xié)議，也是IPv6和IPv4的一個(gè)很大的不同點(diǎn)，它用來(lái)管理相鄰節(jié)點(diǎn)之間的交互。該協(xié)議用更加有效的單播和多播報(bào)文，取代了IPv4中的地址解釋（ARP）、CIMP路由器發(fā)現(xiàn)、CIMP路由器定向，并在無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置中起到不可或缺的作用。</p><p><b>　　（7）可擴(kuò)展性</b></p><p>　　因?yàn)镮Pv6報(bào)頭之后添加了擴(kuò)展報(bào)頭，IPv6可以

32、很方便地實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。IPv4報(bào)頭的選項(xiàng)字段最多可以支持40個(gè)字節(jié)的選項(xiàng)，而IPv6擴(kuò)展報(bào)頭的長(zhǎng)度只收到IPv6數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度制約。</p><p><b>　?。?）移動(dòng)性</b></p><p>　　由于采用了路由擴(kuò)展報(bào)頭和目的地址擴(kuò)展報(bào)頭，使得IPv6提供了內(nèi)置的移動(dòng)性。</p><p>　　2.1.2 IPv6報(bào)文結(jié)構(gòu)</p>

33、<p>　　IPv4數(shù)據(jù)包由兩個(gè)基本組成部分：PI包頭和有效載荷。其中IP包頭包含很多的字段，路由器用這些信息從網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直到最終目的地。IP包頭中的字段標(biāo)識(shí)發(fā)送方、接受方和傳輸協(xié)議，并定義許多其他的參數(shù)。而有效載荷表示發(fā)送方傳給接受方的信息（數(shù)據(jù)）。</p><p>　　其實(shí)IPv6網(wǎng)絡(luò)模型和IPv4的網(wǎng)絡(luò)模型是一致的。主要包括兩個(gè)角色：主機(jī)和路由器。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)倪^(guò)程和IPv4網(wǎng)

34、絡(luò)是類似的：即是路由器利用包頭中的信息將數(shù)據(jù)包從發(fā)送方一跳一跳地轉(zhuǎn)發(fā)到接收方，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 IPv6網(wǎng)絡(luò)模型</p><p>　　主機(jī)A發(fā)數(shù)據(jù)包給主機(jī)B,過(guò)程如下：主機(jī)A發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包到路由器A,數(shù)據(jù)包的源地址是主機(jī)A，目的地址是主機(jī)B，路由器A讀取該數(shù)據(jù)包頭中的相關(guān)內(nèi)容，然后查找自己的路由表，決定下一條地址，并吧數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，之后中間的每臺(tái)路由器都執(zhí)行

35、同樣的操作，最后數(shù)據(jù)包到達(dá)主機(jī)B。</p><p>　　IPv6數(shù)據(jù)包由一個(gè)IPv6報(bào)文、多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭和一個(gè)上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元組成。</p><p>　　IPv6數(shù)據(jù)包由三部分構(gòu)成，即：IPv6報(bào)頭（IPv6 Headre）、擴(kuò)展報(bào)頭（Extension Header）以及上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Upper Layer Protocol Datd Unit）。</p><p&g

36、t;　?。ㄒ唬㊣Pv6基本報(bào)頭</p><p>　　每一個(gè)IPv6數(shù)據(jù)包都必須包含IPv6報(bào)頭（也稱之為基本報(bào)頭或固定報(bào)頭）。固定報(bào)頭包含8個(gè)字段，總長(zhǎng)度固定為40個(gè)字節(jié)，IPv6的報(bào)頭結(jié)構(gòu)最早是在RFC1883中給出詳細(xì)的描述，但是現(xiàn)在該規(guī)范以及被RFC2460所替代，在新的技術(shù)規(guī)范中對(duì)IPv6做了許多改動(dòng)。IPv4報(bào)頭包含了14個(gè)字段，并且報(bào)頭長(zhǎng)度是不固定的，這些會(huì)消耗掉中間路由器的大量CPU資源，它在RFC

37、791中描述。IPv6和IPv4二者的報(bào)文頭是很大的不同的，</p><p>　　IPv6報(bào)文頭由以下8部分組成：</p><p>　　（1）版本號(hào)（Version）</p><p>　　版本號(hào)長(zhǎng)度是4位，其值是6，這個(gè)字段和IPv4版本號(hào)域基本是一致的，只是IPv4的值是4。該字段規(guī)定了IP協(xié)議的版本。</p><p>　　（2）通信流類別

38、（Traffic Class,8位）</p><p>　　通信流類別和IPv4中的服務(wù)類型功能相類似，它表示的是IPv6數(shù)據(jù)包的類或者優(yōu)先級(jí)。但是在RFC2460中并沒(méi)有定義通信流類別字段的值。</p><p>　　（3）流標(biāo)簽（Flow Lable,20位）</p><p>　　在IPv4中并沒(méi)有流標(biāo)簽，在IPv4中要定義一個(gè)流需要5元組：源IP、目的IP，上層協(xié)

39、議（UDP或TCP），源端口以及目的端口。流標(biāo)簽是IPv6中新增的字段，它用來(lái)表示這個(gè)數(shù)據(jù)包屬于源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)特定數(shù)據(jù)包序列，它還需要由IPv6的中間路由器進(jìn)行特殊處理。目前關(guān)于流標(biāo)簽字段的詳細(xì)使用細(xì)節(jié)，還沒(méi)有定義，所以在這一塊是大有作為的。</p><p>　?。?）有效載荷長(zhǎng)度（Payload Length,16位）</p><p>　　有效載荷長(zhǎng)度是指擴(kuò)展報(bào)頭和上層協(xié)議數(shù)

40、據(jù)單元的長(zhǎng)度，單位是字節(jié)。該字段有16位，即最多能表示65535字節(jié)的有效載荷，如果有效載荷長(zhǎng)度超過(guò)這個(gè)數(shù)值，則該字段會(huì)置零，然后由后面跟著的逐跳選項(xiàng)擴(kuò)展報(bào)頭中的超大有效載荷選項(xiàng)來(lái)表示。在IPv4中定義了總長(zhǎng)度字段來(lái)表示IP數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度。</p><p>　　（5）下一個(gè)報(bào)頭（Next Header,8位）</p><p>　　如果IPv6報(bào)頭后面存在有擴(kuò)展報(bào)頭的話，則該字段定義第一個(gè)擴(kuò)

41、展報(bào)頭的類型，否則定義上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的協(xié)議類型。此字段相對(duì)于IPv4中的協(xié)議字段（Portool,8位）。</p><p>　?。?）跳限制（Hop Limit,8位）</p><p>　　該字段類似于IPv4中的生存時(shí)間字段（Time to Live,8位），它定義了IP數(shù)據(jù)包所能經(jīng)過(guò)的最大人跳數(shù)。IP數(shù)據(jù)包每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，則路由器會(huì)修改數(shù)值，使之減1，當(dāng)路由器接收到的數(shù)據(jù)包的數(shù)值

42、為0時(shí)，則會(huì)丟棄此包。</p><p>　　（7）源地址（Source Address,128）</p><p>　　表示的是發(fā)送方的IPv6地址，地址空間由在IPv4中定義的32位長(zhǎng)度擴(kuò)大到128位長(zhǎng)度，是IPv6繼IPv4最重要的擴(kuò)展。</p><p>　?。?）目的地址（Destination Address,128）</p><p>

43、　　表示的是接受方的IPv6地址，在IPv4中此字段也有定義，只是長(zhǎng)度為32位。</p><p>　　以上是IPv6基本報(bào)頭的8個(gè)組成部分，與IPv4的基本報(bào)頭內(nèi)容相比，減少了以下幾項(xiàng)內(nèi)容：</p><p>　?。?）報(bào)頭長(zhǎng)度IHL（Internet Header Length,4位）：在IPv4中，報(bào)頭長(zhǎng)度指的是有效載荷之前的4字節(jié)塊的數(shù)量，也就是數(shù)據(jù)包頭的總長(zhǎng)度，包括選項(xiàng)字段部分，這樣

44、，IPv4報(bào)頭的長(zhǎng)度是不固定的，而IPv6不使用選項(xiàng)字段，而是利用擴(kuò)展字段，基本報(bào)頭長(zhǎng)度固定為40個(gè)字節(jié)，并且對(duì)擴(kuò)展字段的處理也不同于IPv4對(duì)選項(xiàng)字段的處理。</p><p>　　（2）標(biāo)識(shí)（Identification,16位）、標(biāo)志（Flags,3位）、分段偏移量（FragmentOffset,13位）：由于IPv6處理分段有所不同，所以標(biāo)識(shí)、標(biāo)志和分段偏移量等三個(gè)和分段有關(guān)系的字段也被去掉。在IPv6網(wǎng)絡(luò)

45、中，中間路由器不再處理分段，而只在產(chǎn)生數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)處理分段，這樣設(shè)計(jì)的意義是可以省去中間路由器因?yàn)樾枰幚矸侄味馁M(fèi)的大量CPU資源。</p><p>　?。?）報(bào)頭校驗(yàn)和（Header Checksum,16位）：IPv6設(shè)計(jì)者認(rèn)為在第2層數(shù)據(jù)鏈路層、第4層傳輸層的都已經(jīng)有校驗(yàn)和，第3層網(wǎng)絡(luò)層的校驗(yàn)和位冗余的，并且還會(huì)大量消耗中間路由器的資源，所以就吧此項(xiàng)去掉了。</p><p>　　

46、（4）選項(xiàng)（Options,長(zhǎng)度不固定）、填充（Padding）:由于IPv6中選項(xiàng)是交給擴(kuò)展報(bào)頭處理，因此也去掉了選項(xiàng)字段和填充字段這樣可以簡(jiǎn)化報(bào)頭，也減少了中間路由器的資源消耗。</p><p><b>　?。ǘU(kuò)展報(bào)頭</b></p><p>　　IPv6擴(kuò)展報(bào)頭是跟在基本報(bào)頭之后的可選報(bào)頭，IPv6信息包中，可選的Internet層被編碼在不同的報(bào)頭中，同時(shí)

47、這些報(bào)頭被放在IPv6報(bào)頭和上層報(bào)頭之間。IPv6數(shù)據(jù)包中可以有一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭，也可以沒(méi)有擴(kuò)展報(bào)頭，這些擴(kuò)展報(bào)頭的長(zhǎng)度可以是不一樣的，并且沒(méi)有最大長(zhǎng)度的限制。IPv6將一些IP層的可選功能實(shí)現(xiàn)在上層封裝和固定IPv6頭部之間的擴(kuò)展頭部中，增強(qiáng)了IPv6的功能，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，每一個(gè)中間路由器不需要檢查或處理每一個(gè)到達(dá)IPv6報(bào)頭的目的地址域所確定的節(jié)點(diǎn)或者是在多點(diǎn)傳送情況下的所有節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣大大提高了路由器處理數(shù)據(jù)

48、包的速度，也提高了其轉(zhuǎn)發(fā)性能。</p><p>　　如果數(shù)據(jù)包中包括多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭，則每一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭都是通過(guò)前一個(gè)報(bào)頭中的下一個(gè)報(bào)頭字段值來(lái)確定的，并且最后一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的下一個(gè)報(bào)頭字段指明的是上層協(xié)議。這一點(diǎn)我們可以從圖2.2來(lái)看:</p><p>　　圖2.2 IPv6擴(kuò)展報(bào)頭</p><p>　　擴(kuò)展報(bào)頭必須嚴(yán)格按照他們?cè)谛畔谐霈F(xiàn)的順序進(jìn)行處理，例如，信息包的

49、接受者不能對(duì)整個(gè)信息包進(jìn)行掃描，找一個(gè)特殊種類的擴(kuò)展報(bào)頭而且優(yōu)先于它前面的報(bào)頭來(lái)處理這個(gè)報(bào)頭。</p><p>　　擴(kuò)展報(bào)頭中的逐跳選項(xiàng)報(bào)頭是一個(gè)例外，她所攜帶的信息必須被信息包傳送路徑上所經(jīng)過(guò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查和處理，并且它必須緊跟在IPv6報(bào)頭后面。</p><p>　　在處理一個(gè)報(bào)頭的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)必須處理下一個(gè)報(bào)頭。如果當(dāng)前報(bào)頭的下一個(gè)報(bào)頭域的值不能被節(jié)點(diǎn)識(shí)別，則該節(jié)點(diǎn)應(yīng)該丟棄該信息

50、包，同時(shí)要給發(fā)送者返回一個(gè)ICMP（Internet control Message Protocol,Internet控制報(bào)文協(xié)議）參數(shù)問(wèn)題報(bào)文，在此ICMP報(bào)文的指針域給出原始信息包中不可識(shí)別值的偏移量。</p><p>　　下面是一些常用的擴(kuò)展報(bào)頭:</p><p>　?。?）逐跳選項(xiàng)報(bào)頭（Hop-by-Hop Options header,值為0）</p><p

51、>　?。?）目標(biāo)選項(xiàng)報(bào)頭（Destination Options header,值為60）</p><p>　?。?）路由報(bào)頭（Routing header,值為43）</p><p>　?。?）分段報(bào)頭（Fragent header,值為44）</p><p>　　（5）認(rèn)證報(bào)頭（Authentication header,值為51）</p>

52、<p>　?。?）封裝安全有效載荷報(bào)頭（Encapsulating Security Payload header,值為50）</p><p>　　以上擴(kuò)展報(bào)頭中的前四個(gè)可以參考RFC2460，后面兩個(gè)可以分別參考RFC2402和RFC2406。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包中有多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭時(shí)，擴(kuò)展報(bào)頭的排列次序是按照一定的原則來(lái)排列的，下面是RFC2460所建議的擴(kuò)展報(bào)頭的排列次序：</p><p

53、><b>　?。?）IPv6報(bào)頭</b></p><p><b>　?。?）逐跳選項(xiàng)報(bào)頭</b></p><p>　　（3）目標(biāo)選項(xiàng)報(bào)頭（注1）</p><p><b>　?。?）路由報(bào)頭</b></p><p><b>　?。?）分段報(bào)頭</b>&

54、lt;/p><p>　　（6）認(rèn)證報(bào)頭（注2）</p><p>　?。?）封裝安全有效載荷報(bào)頭（注2）</p><p>　?。?）目標(biāo)選項(xiàng)報(bào)頭（注3）</p><p>　　注1:由IPv6數(shù)據(jù)包目的地址的第一個(gè)地址或當(dāng)存在路由報(bào)頭時(shí)，路由報(bào)頭所指的中間目標(biāo)地址進(jìn)行處理</p><p>　　注2：關(guān)于認(rèn)證報(bào)頭和封裝安全有效載

55、荷報(bào)頭的相對(duì)次序的補(bǔ)充建議可參照RFC2406</p><p>　　注3：只能由數(shù)據(jù)包的最終目標(biāo)進(jìn)行處理</p><p>　　每一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭最多只能出現(xiàn)一次，但目標(biāo)選項(xiàng)報(bào)頭例外，它最多可以出現(xiàn)兩次，一次在路由報(bào)頭之前，另一次在上層報(bào)頭之前。</p><p>　　如果上層報(bào)頭是另一個(gè)IPv6報(bào)頭（處于隧道方式或被封裝于IPv6中），則它后面還可以跟它自己的擴(kuò)展報(bào)頭，這

56、些擴(kuò)展報(bào)頭之間也同樣要按照建設(shè)的次序來(lái)排列。</p><p>　?。ㄈ┥蠈訁f(xié)議數(shù)據(jù)單元</p><p>　　上層傳輸協(xié)議為了能夠和IPv6進(jìn)行連續(xù)，必須要進(jìn)行相應(yīng)的修改，才能夠利用IPv6網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的設(shè)置，涉及問(wèn)題包括如下幾個(gè)方面:</p><p><b>　　上層校驗(yàn)問(wèn)題</b></p><p>　　最大報(bào)文生存時(shí)間問(wèn)

57、題</p><p>　　最大上層協(xié)議載荷大小問(wèn)題</p><p>　　對(duì)攜帶路由頭的數(shù)據(jù)包的回應(yīng)問(wèn)題</p><p>　　校驗(yàn)和問(wèn)題：首先在IPv4中，UDP的校驗(yàn)和是可選的，但是在IPv6中則是必須的；當(dāng)前在IPv4中，TCP、DUP都將包括IPv4源地址字段和目標(biāo)地址字段等組成的偽報(bào)頭加進(jìn)了它們的校驗(yàn)和計(jì)算中，而因?yàn)镮Pv6地址相對(duì)于IPv4已經(jīng)變化，所以必須對(duì)

58、TCP、UDP和ICMP的通信流做改動(dòng)才可以重新計(jì)算。</p><p>　　最大報(bào)文生存時(shí)間問(wèn)題：由于IPv6去掉“Time to Live”（由Hop Limit來(lái)代替），所以IPv6不能再為上層提供控制數(shù)據(jù)包在網(wǎng)上的生存期的服務(wù)。任何有Internet層來(lái)限制數(shù)據(jù)包的生存時(shí)間的協(xié)議要自己提供這樣的機(jī)制來(lái)探測(cè)和丟棄舊的數(shù)據(jù)包。</p><p>　　最大上層協(xié)議載荷大小問(wèn)題：此也可以說(shuō)是最

59、大報(bào)文段長(zhǎng)度，它等于數(shù)據(jù)最大包長(zhǎng)度減去IP報(bào)頭和TCP/EDP報(bào)頭，所以必須要考慮IPv6報(bào)頭比IPv4報(bào)頭長(zhǎng)的問(wèn)題。</p><p>　　對(duì)攜帶路由頭的數(shù)據(jù)包的回應(yīng)問(wèn)題：RFC2460規(guī)定：當(dāng)回應(yīng)一個(gè)帶有路由報(bào)頭的數(shù)據(jù)包的時(shí)候，只有收到的數(shù)據(jù)包的源地址和路由報(bào)頭的完整性和真實(shí)性得到確認(rèn)以后，才可以回應(yīng)通過(guò)逆序收到的路由報(bào)頭而產(chǎn)生的路由報(bào)頭。這一點(diǎn)規(guī)定主要是基于安全性的考慮。</p><p&g

60、t;　　2.2 IPv6地址體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　最新的IPv6地址結(jié)構(gòu)體系在RFC3513（IPv6 Address Architecture）中定義，該體系取消了早期公布的RFC2373，給出了IPv6地址模型，IPv6地址的文本表示，IPv6單播地址、任播地址、多播地址的定義，IPv6節(jié)點(diǎn)所需要的地址以及EUI-64接口標(biāo)識(shí)的創(chuàng)建方法。</p><p>　　IPv6相比IPv

61、4最大的變化在于地址長(zhǎng)度：IPv6的地址長(zhǎng)度是128位，而IPv4的地址長(zhǎng)度只有32位。這樣IPv6就可以有2 128個(gè)地址，大約的數(shù)字是3.4×1028個(gè)地址，按找世界人口65億來(lái)計(jì)算，則每個(gè)人都可以擁有5.7×1028個(gè)IPv6地址，這樣的地址定義基本可以一勞永逸的解決地址短缺的問(wèn)題。</p><p>　　2.2.1 IPv6地址的文本表示方式</p><p>　　

62、有三種常規(guī)格式來(lái)表示IPv6地址。</p><p><b>　　（1）首選的格式</b></p><p>　　IPv4的32位地址是用點(diǎn)分十進(jìn)制法來(lái)表示的，例如：202.205.80.12。而IPv6的128位地址是用冒號(hào)十六進(jìn)制表示方法來(lái)表示的，即是吧128位劃分為8段，每段長(zhǎng)度是16位，然后每段再轉(zhuǎn)化為用4位十六進(jìn)制來(lái)表示的數(shù)，并用冒號(hào)相互隔開，例如：3ffe:3

63、240:0000:0000:ffff:0000:001e：0010</p><p><b>　?。?）壓縮格式</b></p><p>　　但是，經(jīng)常出現(xiàn)IPv6地址包含有一長(zhǎng)串的零；比如像上面的IPv6地址表示，這樣用首選格式書寫就很不方便，為此又定義了一種壓縮的格式，我們可以把以上地址表示為：3ffe:3240::ffff:0:1e:10。</p>

64、<p>　　這里有如下幾個(gè)規(guī)則：</p><p>　　<1>當(dāng)一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的16比特段都為0字符時(shí)，可用：：（兩冒號(hào)）來(lái)表示，但是一個(gè)IPv6地址中只允許最大出現(xiàn)一個(gè)：：</p><p>　　<2>可將不必要的0去掉，即是可以把一個(gè)段中前面的零去掉，比如把001e寫成1e,0000寫成0即可。</p><p>　　<3>

65、;不能把有效的零去掉，例如不能把0010寫成1而應(yīng)該寫成10。</p><p>　　（3）內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址</p><p>　　在IPv4和IPv6的過(guò)渡機(jī)制中經(jīng)常會(huì)用到雙棧主機(jī)，這些主機(jī)的IPv6地址有特殊的表示方法：X：X：X：X：X：X：172.2.3.99。這種方法中，IPv6地址的第一部分使用十六進(jìn)制表示，而后一部分即是十進(jìn)制的IPv4地址。下面是例子：</p

66、><p>　　0：0：0：0：0：0：172.2.3.99。（IPv4兼容IPv6地址），寫成壓縮格式是：172.2.3.99</p><p>　　0：0：0：0：0：ffff:172.2.3.99 （IPv4映射IPv6地址），寫成壓縮格式是：：ffff:172.2.3.99</p><p>　　2.2.2 IPv6地址前綴的文本表示</p><p

67、>　　地址前綴或格式前綴（Foemat Prefix,FP），也屬于128位地址空間范圍之中，是地址的最前面的那段數(shù)字，一般用來(lái)表示路由或子網(wǎng)的標(biāo)識(shí)。我們可以把它看作是類似于IPv4中的網(wǎng)絡(luò)ID。它的表示方法與IPv4中的CIDR表示方法一樣，用“地址/前綴長(zhǎng)度”來(lái)表示，例如，對(duì)60位的前綴135E00000000AD2（十六進(jìn)制），正確的表示方法有：</p><p>　　135E:0000:0000:AD

68、20:0000:0000:0000/60</p><p>　　135E::AD20:0:0:0:0/60</p><p>　　135E:0:0:AD20::/60</p><p>　　每個(gè)前綴必須是完整的128位地址格式+“/”+前綴位數(shù)的格式。</p><p>　　當(dāng)我們定義一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，一般要指定這個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，還要指明它的子網(wǎng)前綴：<

69、;/p><p>　　節(jié)點(diǎn)地址：135E:0:0:AD20:12:34:56:AB</p><p>　　節(jié)點(diǎn)所處子網(wǎng)前綴：135E：0：0：AD20:;/60</p><p>　　在RFC2373規(guī)范中定義可以簡(jiǎn)短的把三者合起來(lái)寫為：</p><p>　　135E:0:0:AD20:12:34:56:AB/60即可。</p><

70、p>　　在RFC2373中定義的IPv6地址空間分配情況表如圖2.3所示。</p><p>　　表2.3 IPv6地址空間分配情況表</p><p>　　從上表可以看出，保留地址（FP=0000 0000）占地址空間的比例是1/256，它用作非指定地址，回送地址和嵌入IPv4地址的IPv6地址。其他的保留地址是NSAP地址（FP=0000 001）。</p><p

71、>　　除了組播地址（FP=1111 1111）外，前綴從001到111的都需要具有EUI-64格式的64位接口標(biāo)識(shí)。</p><p>　　未分配地址占全部地址空間的85%左右，保留為將來(lái)使用。</p><p>　　2.2.3 地址分類</p><p>　　IPv6中地址分類包括以下三類：?jiǎn)尾ィ║nieast），多播（Multieast），任播（Anveast）

72、。IPv6取消了IPv4中的廣播（Bordaacst）類型，它的功能由多播來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且增加了一種新的地址形式：任播。</p><p>　　單播地址：和IPv4中的單播概念是類似的，尋址到單播地址的數(shù)據(jù)包最終會(huì)被發(fā)送到一個(gè)唯一的接口。</p><p>　　多播地址：又稱為組播地址，是指一個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單個(gè)數(shù)據(jù)包能被特定的多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)接受到。</p><p>　　任播地

73、址：這是IPv6中特有的地址類型，它用來(lái)標(biāo)識(shí)一組網(wǎng)絡(luò)接口（通常屬于不同的節(jié)點(diǎn)）。目的地址是任播地址的數(shù)據(jù)包將被發(fā)送給其中路由意義上最近的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。</p><p><b>　?。?）單播地址</b></p><p>　　IPv6單播地址一般可分為可聚合全球單播地址（globalaggregatable global unicast address）、鏈路本地地址（

74、link-local address）、站點(diǎn)本地地址（site-local address）、嵌入IPv4的IPv6地址等幾類。</p><p>　　<1>可聚合全球單播地址（globalaggregatable global unicast address）</p><p>　　可聚合全球單播地址就是IPv6的公網(wǎng)地址。RFC2374（An Ip Aggergatable G

75、lobal Unieast AddressFomr）定義了每個(gè)可聚合全球單播地址有三個(gè)部分組成：</p><p>　　提供商分配的前綴（Public Topology）;提供商分配給組織機(jī)構(gòu)的前綴最少是48位，并且這個(gè)前綴也是提供商自己前綴的一部分。</p><p>　　站點(diǎn)拓補(bǔ)（Site Topology）：組織機(jī)構(gòu)利用所收到的前綴的49-64位（共16位）來(lái)將網(wǎng)絡(luò)分成最多65535個(gè)子

76、網(wǎng)。</p><p>　　接口ID（Interface Identifier）：表示的是IPv6地址的低64位，一般獲得接口ID的最常用的方法是使用EUI-64地址。</p><p>　　設(shè)計(jì)這樣的地址格式是為了能夠同時(shí)支持基于當(dāng)前供應(yīng)商的聚焦和支持交換局（exchanges）的新的聚集類型，從而能有高效的路由聚焦。站點(diǎn)可以選擇連接到兩種類型中的任何一種聚焦點(diǎn)上。如圖2.4所示：</

77、p><p>　　圖2.4 可聚合全球單播地址</p><p>　　其中，F(xiàn)P固定為001，用于可聚合全球單播地址的格式前綴：TLAD（Top-Level Aggergation Identifier）是頂級(jí)聚合標(biāo)識(shí)符：RES（Reseversd）保留以后使用：NLAID（Next-LevelAggregation Identifier）為下一級(jí)聚合標(biāo)識(shí)符：SLAID（site-Leve-Agg

78、ergation Identifier）為站點(diǎn)級(jí)聚合標(biāo)識(shí)符：Interface ID為接口標(biāo)識(shí)符。</p><p>　　現(xiàn)在常用的可聚合全球單播地址有如下：</p><p>　　2001：：/16用于IPv6 Internet</p><p>　　2002:: /16用于6to4</p><p>　　3eff：：/16用于6bone</

79、p><p>　　而2003：：/16至3ffd：：/16未指定。</p><p><b>　　<2>鏈路本地地址</b></p><p>　　鏈路本地地址可自動(dòng)生成，從而實(shí)現(xiàn)IPv6的即插即用特性。鏈路本地地址是IPv6中的應(yīng)用范圍受限制的地址類型，只能在連接到同一本地鏈路的節(jié)點(diǎn)之間使用，路由器不能轉(zhuǎn)發(fā)任何源地址或目的地址包含鏈路本地地

80、址的數(shù)據(jù)包到其他鏈路上去，但它也是一種非常重要的地址，在鄰居發(fā)現(xiàn)，地址自動(dòng)配置或無(wú)路由等IPv6機(jī)制中都會(huì)用到。</p><p>　　鏈路本地地址有固定格式，它由一個(gè)固定的前綴FE80::/64和接口ID兩部分組成，如圖2.5所示：</p><p>　　圖2.5 鏈路本地地址</p><p>　　當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)IPv6協(xié)議棧時(shí)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)接口會(huì)自動(dòng)配置一個(gè)鏈路本

81、地地址，這種機(jī)制使得連接到同一個(gè)鏈路的IPv6節(jié)點(diǎn)不需要做任何配置就可以進(jìn)行通訊了，在自動(dòng)配置鏈路本地地址的時(shí)候，InterafeeID也是使用EUI-64地址。</p><p>　　EUI-64地址是通過(guò)修改鏈路層地址（在以太網(wǎng)中即是MAC地址）來(lái)生成的，這就能保證了接口DI的唯一性。由48位MAC修改為64位EUI-64地址方法如下：在第24位處（介于廠商10和廠商編號(hào)ID之間）加入兩個(gè)字節(jié)：OFFX,OXe

82、f,同時(shí)把第一個(gè)字節(jié)的倒數(shù)第二位由全局位（0）改為本地位（1）即可。例如在我的實(shí)驗(yàn)環(huán)境里，我的MAC地址是：00：0d:88:47:0c:82,它的鏈路本地地址是：fe80::20d:88ff:fe47:c82/64</p><p><b>　　<3>本地站點(diǎn)地址</b></p><p>　　本地站點(diǎn)地址是另一種應(yīng)用范圍受限的地址，它也有固定的前綴：FEC

83、0::/48。它有些類似于IPv4的私有地址，但僅僅能在一個(gè)站點(diǎn)內(nèi)使用，路由器不能將具有站點(diǎn)本地源或目的地址的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到站外去。本地站點(diǎn)地址不能自動(dòng)生成，這和鏈路本地地址不同，它的地址格式如圖2.6所示：</p><p>　　圖2.6 本地站點(diǎn)地址</p><p>　　<4>嵌入IPv4地址的幾類IPv6地址</p><p>　　1. IPv4兼容地址

84、（IPv4-compatible IPv6 address）:格式是：：a.b.c.d（其中a.b.c.d是以點(diǎn)分十進(jìn)制表示的IPv4地址）。它用于具有IPv4和IPv6兩種協(xié)議的節(jié)點(diǎn)使用IPv6進(jìn)行通信，在IPv6過(guò)渡技術(shù)中有一種機(jī)制：主機(jī)和路由器利用動(dòng)態(tài)隧道在IPv4的路由體系中傳送IPv6數(shù)據(jù)包，此時(shí)的IPv6節(jié)點(diǎn)使用的就是此類型的IPv6地址。</p><p>　　2. IPv4映射地址（IPv4-map

85、ped IPv6 address）：格式是：：ffff:a:b:c:d，它用來(lái)表示只支持IPv4而不支持IPv6的節(jié)點(diǎn)的IPv6地址。在NAT-PT過(guò)渡技術(shù)中會(huì)大量使用此種地址。</p><p>　　3. 6to4地址：它的格式是：2002.a.b.c.d:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx，其中a.b.c.d是分配給路由器的IPv4地址，用戶不能改變，這個(gè)地址可以用來(lái)查找6to4隧道的其他終點(diǎn)。&

86、lt;/p><p>　　4. ISATAP地址：格式是：前綴：0:5efe:a.b.c.d/64，即后64位必須是0:5efe:a.b.c.d的格式。</p><p>　　5. 回送地址（Loopback Address）：0:0:0:0:0:0:1或：：1即位回送地址。它被用于節(jié)點(diǎn)發(fā)送IPv6數(shù)據(jù)包給自己的情況。在發(fā)送數(shù)據(jù)包被另外的節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址都不能是回送地址，這樣的

87、數(shù)據(jù)包也永遠(yuǎn)不會(huì)被IPv6路由器轉(zhuǎn)發(fā)。回送地址不可以分配給任何物理接口，可以認(rèn)為是分配給了一個(gè)虛擬的接口，一般是Lo（loopback interface）接口，在實(shí)踐中我們經(jīng)常使用這個(gè)地址來(lái)測(cè)試內(nèi)核是否正常工作。</p><p><b>　?。?）多播地址</b></p><p>　　IPv6組播地址也用特定的前綴來(lái)表示，它的最高前8位為1。格式如下：</p&

88、gt;<p>　　圖2.7 IPv6組播地址</p><p>　　標(biāo)志（Flags）前三位必須是0，目前只使用了最后的一位，當(dāng)該位為0，表示的是由IANA所分配的一個(gè)永久地址，當(dāng)為1時(shí)，表示是一個(gè)臨時(shí)組播地址。</p><p>　　范圍（scope）用來(lái)限制組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的范圍。在RFC2373中這樣定義它的含義：</p><p>　　0（0000）

89、:預(yù)留</p><p>　　1（0001）：節(jié)點(diǎn)本地范圍</p><p>　　2（0010）：鏈路本地范圍</p><p>　　5（0101）：站點(diǎn)本地范圍</p><p>　　8（1000）：組織本地范圍</p><p>　　E（1110）：全球范圍</p><p>　　F（1111）：預(yù)留&

90、lt;/p><p>　　除了以上所列之外，其余的都是未分配的。</p><p>　　在重復(fù)地址檢測(cè)中，還會(huì)用到一種特殊的組播地址，叫做Sclicited-node address，可翻譯為被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址，它的地址是：ff02::1:ff00:0/104加上單播地址的最后24位組成。</p><p>　　需要注意的是：多播地址不可以作為IPv6數(shù)據(jù)包的源地址，也不會(huì)出

91、現(xiàn)在任何的路由報(bào)頭中。</p><p><b>　?。?）任播地址</b></p><p>　　任播地址從單播地址空間進(jìn)行分配，使用單播地址的任何格式，在語(yǔ)法上，二者無(wú)任何差別。當(dāng)一個(gè)單播地址被分配給多個(gè)接口時(shí)，則就轉(zhuǎn)換為任播地址。它適用于“one-to-one-of-many”的通訊場(chǎng)合。接收方只需是一組接口中的一個(gè)即可，這能使移動(dòng)用戶上網(wǎng)不受地理位置太多的限制，能

92、接入離用戶最近的一個(gè)接收站。被分配具有任播地址的節(jié)點(diǎn)必須得到明確的配置，從而能知道它是一個(gè)任播地址。目前，任播地址只能作為目標(biāo)地址，且僅分配給路由器。</p><p>　　2.3 IPv6單播數(shù)據(jù)通信</p><p>　　2.3.1 IPv6單播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)概述</p><p>　　IPv6單播數(shù)據(jù)通信和IPv4是一致的，就是源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包在傳輸?shù)倪^(guò)程中經(jīng)過(guò)的中間路

93、由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包所包含的目的地址查找相關(guān)的路由表來(lái)決定下一跳地址和發(fā)送接口以進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。所以，在三層上，路由表仍然是最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但是三層對(duì)等通信還必須依賴于二層所提供的服務(wù)，因此，IPv6單播數(shù)據(jù)通信必須要解決根據(jù)三層地址如何來(lái)確定數(shù)據(jù)包應(yīng)該發(fā)往哪個(gè)二層鄰居的問(wèn)題，即是三層的IP地址與二層MAC地址的對(duì)應(yīng)問(wèn)題，在IPv4中是通過(guò)ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，在IPv6中，則

94、是通過(guò)鄰居緩存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。可以說(shuō)，IPv6的通信技術(shù)基本就是路由表、鄰居緩存這兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立、使用以及維護(hù)技術(shù)。</p><p>　　一般路由表最關(guān)鍵項(xiàng)有三項(xiàng)：目的前綴、下一跳IPv6地址、發(fā)送接口。路由器在收到數(shù)據(jù)包后，首先會(huì)查找路由表，根據(jù)路由最長(zhǎng)匹配原則決定發(fā)送的下一跳IPv6地址，然后再在鄰居緩存表中查出地址所對(duì)應(yīng)的MAC地址，用此二層進(jìn)行數(shù)據(jù)包的封裝后再轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳，下面為實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的部分鄰

95、居緩存表，如圖2.8所示。</p><p>　　表2.8 部分鄰居緩存表</p><p>　　2.3.2 源和目的在同一鏈路（on-link）的通信情況</p><p>　　如果源和目的在同一個(gè)鏈路上，則稱這個(gè)目的相對(duì)于這個(gè)源是no-link的，源和目的在同一鏈路相似于IPv4中源和目的在同一個(gè)網(wǎng)段的情形，它們之間的通信和IPv4是基本一致的，都涉及到如下兩種技術(shù)：

96、</p><p>　　地址解釋 用于創(chuàng)建鄰居緩存表項(xiàng)</p><p>　　鄰居維護(hù) 用于維護(hù)鄰居緩存表項(xiàng)</p><p>　　源在確定目的與自己是在同一條鏈路上后，發(fā)起地址解釋過(guò)程，通過(guò)鄰居緩存表，源能夠知道目的物理地址，從而在二層進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝后發(fā)送出去，使數(shù)據(jù)包順利到達(dá)源網(wǎng)絡(luò)接口。這個(gè)技術(shù)和IPv4的arp技術(shù)是基本一致的，只是IPv6是在三層上具

97、體實(shí)現(xiàn)此功能，這樣做能有許多好處：無(wú)需為每一個(gè)鏈路層定義新的地址解釋協(xié)議，而是使用的都是相同的三層地址解釋協(xié)議，從而加強(qiáng)了媒體的獨(dú)立性；可以利用三層標(biāo)準(zhǔn)的安全認(rèn)證機(jī)制IPSEC，從而能夠防止像IPv4的ARP欺騙；可以利用三層組播尋址技術(shù)限制像IPv4的ARP Request的廣播。</p><p>　　2.3.3 源和目的不在同一鏈路（off-link）的通信情況</p><p>　　如

98、果源和目的在兩個(gè)不同的鏈路上，即它們之間是跨路由的則稱這個(gè)木得相對(duì)于源是off-link的。此時(shí)它們之間的通信必須依靠路由器的轉(zhuǎn)發(fā)作用，由于主機(jī)和路由器的網(wǎng)絡(luò)位置的不對(duì)稱，主機(jī)和路由器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程和路由器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程就會(huì)不完全一致，所以off-link的通信情況可以分開來(lái)討論。</p><p>　　對(duì)于主機(jī)一路由器之間的通信，主要涉及到主機(jī)上路由表的建立、使用和優(yōu)化的問(wèn)題，即是：</p>

99、<p><b>　　路由器信息發(fā)現(xiàn)</b></p><p><b>　　確定下一跳</b></p><p><b>　　重定向</b></p><p>　　主機(jī)要能在三層上跨路由進(jìn)行通信，必須具有IPv6地址以及指向路由器的路由，這可以通過(guò)手工配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過(guò)有狀態(tài)自動(dòng)配置（DH

100、CPv6）或無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　源在確定木得與自己不在同一鏈路上后，則查找路由表找到下一跳，再通過(guò)鄰居緩存表獲得下一跳的二層地址，最后依據(jù)這個(gè)獲得的二層地址封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送出去。</p><p>　　對(duì)于路由器—路由器之間的通信過(guò)程，重點(diǎn)是路由信息的創(chuàng)建、維護(hù)和使用，具體就是各種相應(yīng)的IPv6路由協(xié)議。在路由和轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，IPv6的路由查找思想與IPv4相同，采用最

101、長(zhǎng)地址匹配，選擇最優(yōu)路徑，同樣允許路由過(guò)濾、引入、聚合等操作。IPv4的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，經(jīng)過(guò)擴(kuò)展后可以在IPv6網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，包括RIPNG、BGP4+、ISISV6、OSPFV3。</p><p>　　對(duì)于路由器—主機(jī)之間的通信，過(guò)程和路由器—路由器之間的通信是一致的，但比其還要更簡(jiǎn)單。</p><p>　　2.4 IPv6路由協(xié)議</p><p>　　IPv4中，地

102、址是用戶擁有的。也就是說(shuō)，一旦用戶從某機(jī)構(gòu)處申請(qǐng)到一段地址空間，他就永遠(yuǎn)使用該地址空間，而不管他是從哪個(gè)因特網(wǎng)服務(wù)提供者處獲得服務(wù)。這種方式的缺點(diǎn)是SIP必須在路由表中為每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)號(hào)維護(hù)一條表項(xiàng)。隨著用戶數(shù)的的增加，會(huì)出現(xiàn)大量無(wú)法匯聚的特殊路由，即使無(wú)類別域間路由（CIDR）也不能處理這樣的路由表爆炸現(xiàn)象。路由表爆炸即互聯(lián)網(wǎng)路由表的穩(wěn)定性。只要一個(gè)路由“翻動(dòng)”或狀態(tài)發(fā)生變化，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)骨干中的邊緣網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）進(jìn)程都必須重新計(jì)算

103、。路由“翻動(dòng)”次數(shù)越多，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性就越差，而且每天都會(huì)發(fā)生這種情況。</p><p>　　IPv6改變了地址的分配方式，從用戶擁有變成了ISP擁有。全球網(wǎng)絡(luò)信號(hào)由因特網(wǎng)地址分配機(jī)構(gòu)（IANA）分配給ISP，用戶的全球網(wǎng)絡(luò)地址是ISP地址空間的子集。每當(dāng)用戶改變ISP時(shí)，全球網(wǎng)絡(luò)地址必須更新為新ISP提供的地址。這樣ISP能有效地控制路由信息，避免路由爆炸現(xiàn)象的出現(xiàn)。IPv6固有的組件并沒(méi)有改變現(xiàn)有的多歸方

104、案。但是，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型本身帶來(lái)了改進(jìn)多歸方式的機(jī)遇。用于多歸IPv6的機(jī)制已經(jīng)提出了許多，這些機(jī)制將改進(jìn)地址匯聚，進(jìn)而大大提高穩(wěn)定性。</p><p>　　IPv6所使用的路由算法基本都基于IPv4，但是因?yàn)镮Pv6所傳送的是128位地址，所以IPv4的路由算法都必須加以改動(dòng)才能為IPv6所用。</p><p>　　IPv6路由表來(lái)源主要有三項(xiàng)：</p><p><

105、;b>　　鏈路層發(fā)現(xiàn)的路由</b></p><p><b>　　靜態(tài)路由</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由</p><p>　　其中鏈路層發(fā)現(xiàn)的路由主要是指路由器接口本身的主機(jī)路由以及所屬前綴的路由，也可能包括鏈路層協(xié)議如PPP發(fā)現(xiàn)的對(duì)端主機(jī)路由等，在路由表中它的優(yōu)先使用權(quán)（perference），等于0，協(xié)

106、議類型（protocol）為direct。靜態(tài)路由是指手工配置的固定路由，靜態(tài)路由的標(biāo)識(shí)是static，優(yōu)先權(quán)是6，由于靜態(tài)路由不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映，一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。動(dòng)態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間互相通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由表以動(dòng)態(tài)地址反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓倪^(guò)程，動(dòng)態(tài)路由適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。靜態(tài)路由優(yōu)先級(jí)高于動(dòng)態(tài)路由，當(dāng)二者發(fā)生沖突時(shí)，以靜態(tài)路由為準(zhǔn)。目前比較重要的IPv

107、6動(dòng)態(tài)路由協(xié)議包括如下幾類：</p><p><b>　?。?）RIPNG</b></p><p><b>　?。?）IS-IS</b></p><p><b>　　（3）OSPFV3</b></p><p><b>　?。?）BGP</b></p&

108、gt;<p>　　其中RIPNG、IS-IS、BGP由于本身的實(shí)現(xiàn)不直接依賴于IP，所以僅需要在支持IPv4的版本做簡(jiǎn)單修改即可實(shí)現(xiàn)支持IPv6，而OSPFV2由于直接基于IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，需做較大修改才可以支持IPv6。</p><p>　　RIpng是有RIP（Routing Information Protocol,路由信息協(xié)議）演化而來(lái)的，是距離矢量路由協(xié)議，它利用的是UDP傳輸機(jī)制（端口是52

109、1），它向RIPng鄰居發(fā)送request，期望獲得對(duì)方的response來(lái)回應(yīng)路由信息；它也周期性（一般是30秒）自動(dòng)發(fā)送response消息將距離矢量給相鄰的路由器，然后對(duì)端觸發(fā)更新收到的response消息。路由表值存儲(chǔ)到目的地的最佳下一個(gè)路程段，RIPng利用跳數(shù)來(lái)度量路由，16跳為不可達(dá)。不過(guò)為了利用IPv6基礎(chǔ)設(shè)施傳輸IPv6路由信息，RIPng必須修改為它的消息格式，即要重新定義Reuqest和Response消息。<

110、;/p><p>　　OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先）本身不支持多協(xié)議的路由，所以需要支持IPv6的OSPFV3和OSPFV2差別較大。OSPFV2整個(gè)就是專門為IPv4而設(shè)計(jì)的：它在傳輸上直接利用IPv4服務(wù)、鏈路描述和前綴描述大量使用IPv4地址的網(wǎng)絡(luò)含義，針對(duì)這一點(diǎn)，OSPFV3力圖將OSPF做成一個(gè)可支持多協(xié)議的路由協(xié)議，即力圖將拓?fù)涿枋雠c前綴描述分開，它重新定義了

111、一些LSA（Link State Advertiment，鏈路狀態(tài)公告），比如說(shuō)router-LSA、newtork-LSA等。最新的OSPF在RFC2178中定義。OSPFV3的主要目的是“開發(fā)一種獨(dú)立于任何具體網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議”。為實(shí)現(xiàn)這一目的，OSPFV3的內(nèi)部路由器信息被重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。與過(guò)去的版本不同，OSPFV3利用獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的信息來(lái)執(zhí)行過(guò)去需要IP報(bào)頭數(shù)據(jù)的關(guān)鍵任務(wù)，識(shí)別發(fā)布路由數(shù)據(jù)的LSA。除了改變報(bào)頭數(shù)據(jù)外，OSP