IPv6技术基础
IPv6基础知识v2.2
IPv6新定义的一类地址
主要用于链路范围的网络管理 路由协议也大量使用该地址 该地址可以随IPv6协议自动生成，无需其它设备支持
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地址分类介绍---特殊单播地址
以二进制000开头的特殊单播地址
未指定地址 ::/128 环回地址 ::1/128 IPv4兼容地址（遭废弃） ::w.x.y.z/96
10
IPv6地址概述---术语
接口（Interface） 节点（Node） 链路（Link） 站点（Site） 全局（Global）
路由器
节点
接口
2层交换机
全局 节点
3层交换机
接口
链路2
接口
链路1
站点A
节点
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IPv6地址概述---书面表示
竞争的压力
厂商之间的IPv6市场圈地
7
小结
IPv4发展遇到了障碍 IPv6在IPv4的基础上进行了全面的改进
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目录
IPv6概述 IPv6地址介绍
IPv6包结构
IPv6基础协议
第二章 IPv6地址介绍 内容列表：
IPv6地址概述 IPv6地址分类介绍 IPv6地址配置
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地址分类介绍
地址空间分为2部分：单播和组播 单播地址（Unicast Address）
标识一个接口，目的为单播地址的报文会被送到被标识的接口
组播地址（Multicast Address）
标识多个接口，目的为组播地址的报文会被送到被标识的所有 接口 组播地址前缀固定为 FF00::/8
IPv4路由表爆炸
IPv6基础介绍
IPv6基础介绍文档摘要：IPv6协议，IPv6优点，IPv6基本功能关键字：IPv6，ICMPv6，DHCPv6，PPPoEv6一、IPv6协议介绍IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。
IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering TaskForce）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。
目前IP协议的版本号是4（简称为IPv4），它的下一个版本就是IPv6。
1、IPv4设计的不足（a）IPv4地址空间不足IPv4地址采用32比特标识，理论上能够提供的地址数量是43亿。
但由于地址分配的原因，实际可使用的数量不到43亿。
另外，IPv4地址的分配也很不均衡：美国占全球地址空间的一半左右，而欧洲则相对匮乏；亚太地区则更加匮乏。
与此同时，移动IP和宽带技术的发展需要更多的IP地址。
IPv4地址资源紧张直接限制了IP技术应用的进一步发展。
针对IPv4的地址短缺问题，也曾先后出现过几种解决方案。
比较有代表性的是CIDR(Classless Inter-Domain Routing)和NAT(IP Network AddressTranslator)。
但是CIDR和NAT都有各自的弊端和不能解决的问题，由此推动了IPv6的发展。
（b）骨干路由器维护的路由表表项过于庞大由于IPv4发展初期的分配规划问题，造成许多IPv4地址分配不连续，不能有效聚合路由。
日益庞大的路由表耗用较多内存，对设备成本和转发效率产生影响，这一问题促使设备制造商不断升级其路由器产品，以提高路由寻址和转发性能。
（c）不易进行自动配置和重新编制由于IPv4地址只有32比特，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址。
因此需要能够进行自动配置和重新编址以减少维护工作量。
计算就算网络实验-IPv6技术实验
Router lifetime
Reachable time Retrans timer
Options
➢Cur Hop Limit:主机发送报文使用的默认跳数限制 ➢Router lifetime:发送该RA报文的路由器作为缺省路由器的生命周期，缺省 为30分 ➢Reachable Time:路由器在接口上通过发送RA报文，让同一链路上的所有节 点都使用相同的可达时间 ➢Retrans Timer:重传NS报文的时间间隔，用于邻居不可达检测和地址解析 ➢Options:含有源链路层地址选项、MTU、前缀信息选项、通告间隔选项等
➢ 地址自动配置 ➢ 路由器发现 ➢ 前缀发现 ➢ 重复地址检测 ➢ 地址解析协议等
报文类型
➢ 路由器请求报文（RS） ➢ 路由器通告报文（RA） ➢ 邻居请求报文（NS） ➢ 邻居公告报文（NA ） ➢ 重定向报文（ Redirect ）
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IPv6路由器请求报文
RS（Router Solicitation）
➢ Type = 4 ➢ Code 0——头域错误
1——未定义的下一报头类型 2——未定义的IPv6选项
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ICMPv6协议
信息报文 ➢ 回声请求报文 ➢ 回声应答报文
报文结构
128：回声请求报文 129：回声应答报文
全为0
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ND协议
邻居发现协议（Neighbor Discovery） 功能：
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IPv6基础实验
多播侦听者发现（MLD） 主机加入多播组
➢ 通过地址自动配置，主机获得了多播组地址 ➢ 主机发送MLD多播侦听报告报文给本地链路的路由器 ➢ 路由器根据报文中的信息，向多播转发表中添加表项，
IPv6网络技术在互联网中的应用
IPv6网络技术在互联网中的应用随着互联网的快速发展和普及，网络技术的应用也在不断更新和升级。
IPv6网络技术作为一种新型的网络协议，相对于传统的IPv4协议拥有更好的稳定性和可靠性，因此在互联网中应用越来越广泛。
IPv6网络技术的基础IPv6网络技术，全称为Internet Protocol version 6，是新一代互联网通信协议，也是IPv4协议的升级版。
IPv6协议采用128位地址，相对于IPv4协议的32位地址，地址的数量级上提高了近4倍。
这样，IPv6网络技术不仅能够解决IPv4协议中地址过小的问题，还可以大幅提高网络的安全性、灵活性和稳定性。
IPv6网络技术的出现也使得互联网发展进入了新的阶段。
IPv6网络技术的应用领域IPv6网络技术的应用非常广泛，几乎应用于所有的互联网领域。
例如在网络架构设计中，IPv6网络技术可以将网络结构进行重新规划，实现网络的模块化设计，从而提高网络的管理效率和可靠性。
在云计算领域，IPv6网络技术可以对网络资源进行按需分配，提高云计算系统的使用效率和资源利用率。
与此同时，IPv6网络技术还能够加强云端安全性，实现对数据的安全传输和存储。
在物联网领域，IPv6网络技术可以实现物联网设备间的互联互通，为物联网设备之间的通信提供更为稳定可靠的网络环境。
同时，IPv6网络技术还可以为物联网设备提供更大的地址空间和更灵活的地址分配方案，满足不同设备的需求。
IPv6网络技术在云计算、物联网等领域的应用都展示了其良好表现和广泛潜力，为业界和用户带来了很多方便。
IPv6网络技术的优势相对于IPv4协议，IPv6网络技术因其协议本身的特点而具有很多的优势：1.更大的地址空间在IPv6网络技术中，地址位数增加到了128位，这个数量级表明IPv6网络能够为更多的设备和用户提供地址，支持更为精细的管理和分配。
这也是IPv6网络技术普及的重要原因之一。
2.更强的安全性IPv6网络技术在传输和通信的过程中，可以采用更为高效和完善的安全机制，包括数据加密、身份认证、流量监控等功能，从而能够提供更为安全稳定的网络环境。
1第一章IPv6基础知识
地址格式的区别
6to4地址
• 在可聚类全局单播地址范围（001）的6to4操作永 久分配了一个13位的TLA标识符：0x0002 • 6to4机制使得IPv6主机不必进行隧道设置，就可 在一个纯IPv4基础设施上进行通信。
6over4
• 格式为[64位前缀]:0:0:wwxx:yyzz,其中 wwxx:yyzz是w.x.y.z(公共或私有IPv4地 址)的冒号十六进制表示法。该地址用于 一个使用6over4协议的隧道机制结点。
– IPv6地址采用冒分十六进制表示的同时，对 于一些含有零的地址还可以采用一种零压缩 法的简化方式来表示。比如，对于以下地址： – abcd:0000:0000:0000:0008:0800:800c:417c – 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0b00:00001 – abcd:0:0:0:8:800:800c:417c – 0:0:0:0:0:0:b00:1
• IP地址：128位地址。 • 链路MTU：可以在一条链路上发送的最 大传输单元。 • 路径MTU（PMTU）：在IPv6网络中， 从源结点到目标结点的一条路径上，在 本地不实行数据分段的情况下发送的最 大长度的IPv6数据包。
• 网段：以二层交换机为边界的，同一链路的网 络的一部份，以单一介质组成。 • 链路：以路由器为边界的一个或多个局域网段。 • 子网：使用相同的64位IPv6地址前缀的一个或 多个链路。与IPv4子网不同的是，IPv6子网可 以被内部子网路由器分为几个部份。 • 网络：由路由器连接起来的两个以上（含两个） 的多个子网。 • 邻结点(邻居)：连接在同一链路上的节点。
• 主机：只能接收数据而不能发送数据的结点。 值得注意的是，IPv6网络中的主机还包括家用 电器、交通运输工具等。 • 上层协议：位于IPv6之上的一层协议，它将 IPV6用作运输工具。主要包括Internet层协议 （如ICMPv6）和运输层协议（如TCP和 UDP），但不包括应用层协议。例如，可把 TCP和UDP协议当作运输工具的FTP、DNS等。
IPV6培训资料
IPV6培训资料一、IPV6 简介在当今数字化时代，网络连接成为了我们生活和工作中不可或缺的一部分。
随着互联网的不断发展，IP 地址的需求日益增长，IPv4 地址资源的枯竭促使了 IPv6 的诞生和发展。
IPv6 是“Internet Protocol Version 6”的缩写，即互联网协议第 6 版。
它是用于替代现行 IPv4 协议的下一代互联网协议。
IPv6 具有更大的地址空间，这是其最显著的特点之一。
IPv4 采用 32 位地址，大约能提供43 亿个地址，而 IPv6 采用 128 位地址，地址数量几乎可以说是无限的，能够为地球上每一粒沙子都分配一个独立的 IP 地址。
二、IPv6 的地址格式IPv6 地址的表示方式与 IPv4 有很大的不同。
IPv6 地址通常由 8 组16 进制数组成，每组之间用冒号“：”分隔。
例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 。
为了简化书写，当连续几组数值为 0 时，可以用双冒号“：：”来替代，但在一个地址中只能使用一次双冒号。
三、IPv6 的优势1、海量的地址空间如前文所述，IPv6 解决了 IPv4 地址不足的问题，能够满足未来物联网、智能家居、智能城市等大量设备接入互联网的需求。
2、更高效的路由和数据包处理IPv6 的包头设计更加简单高效，减少了处理开销，提高了网络传输效率。
3、增强的安全性IPv6 支持 IPsec 协议，可以提供更好的数据加密和认证，增强了网络通信的安全性。
4、即插即用IPv6 支持自动配置，设备接入网络时可以自动获取 IP 地址和其他网络参数，实现即插即用，方便了设备的联网使用。
四、IPv6 的部署和应用现状目前，全球范围内 IPv6 的部署正在逐步推进。
许多国家和地区都制定了 IPv6 部署的战略和计划，以促进互联网的可持续发展。
在我国，政府也高度重视 IPv6 的发展，出台了一系列政策推动IPv6 的规模部署。
计算机网络与通信技术：IPv6基础
课程内容
• 一、 IPv6概述 • 二、 IPv6地址 • 三、邻居发现机制 • 四、报文结构 • 五、 IPv6单播路由 • 六、 IPv6过渡技术
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1、IPv6报文结构
• IPv6数据包由一个基本报头加上0个或多个扩展报头再 加上上层协议单元构成。
2、IPv6基本报头结构
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
24
31
流标号
下一个首部 跳数限制
IPv6 的 基本首部 （40 B）
源地址 （128 位）
目的地址 （128 位）
IPv6 的 有效载荷 （至 64 KB）
有效载荷（扩展首部 / 数据）
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
24
31
流标号
下一个首部 跳数限制
➢ Ipv6地址配置对象：主机和网络设备 ➢ 网络设备和服务器手工配置
• 自动配置
➢ 有状态地址自动配置（DHCPv6） ➢ 无状态地址自动配置
地址自动配置技术的作用
自动配置技术能够完成以下功能： 赋予主机自己的地址参数
前缀 接口ID
赋予主机其它的相关参数 路由器地址 跳数 MTU
类似IPv4中的私（内）网地址，以FEC0：：为前缀。其中前十bits 固定为1111111011，紧跟在后 面的是连续38bits 0。对于站点本地地址来说，前48bits 总是固定的。在接口ID和48bits 特定前缀 之间有16bits 子网ID字段，供机构在内部构建子网。站点本地地址不是自动生成的。
PC2
地址解析
• 发送主机在接口上发送NS报文，该报文的目的地址 为目标IP地址所对应的请求节点组播地址（Solicitednode），NS报文中包含了自己的链路层地址
IPV6-技术简介及应用PPT
其中双协议栈和隧道技术是主要的方法，而翻译机制 由于效率比较低，只在不同IP版本的元素之间进行通 信时才采用。
2.1 双协议栈技术
IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议，两者 都基于相同的物理平台，而且加载于其上的 传输层协议TCP和UDP又没有任何区别。
3.1 发展现状（中国）
我国相关研究机构、高校、厂商及运营商也已陆续开 始跟踪与关注 IPv6技术发展，投入 IPv6技术研发， 并相继建成 IPv6试验床及实验网络，如 6Tnet （ IPv6 Telecom Trial Network ）下一代 IP 电信实验 网、湖南 IPv6实验网、中国电信集团 IPv6实验网、 中国高性能宽带信息网、中国教育与科研 CERNET IPv6试验网和中科院 IPv6城域网等。
1.2.3 IPv6的安全保障
IPv6将IPSec集成到协议内部，从此IPSec将 不再单独存在。IPv6提供了以下安全保障：
– 1、端到端的安全保证 – 2、对内部网络的保密 – 3、通过安全隧道构建安全的VPN – 4、通过隧道嵌套实现网络安全
2. IPV4到I
IPv6技术
主要内容
1: IPV6的概况 2：IPV4向IPV6过渡技术 3: IPV6的发展现状及面临的问题 4：IPV6应用前景
1. IPV6的概况
近年来对Internet的攻击时有发生，其主要 原因就是利用了目前Internet协议TCP/IP中 存在的安全漏洞。IP protocol version6,简 称IPv6，是为了解决现行IP协议存在的问 题而提出来的新版本协议。
IPV6实现了网络层的基本安全，采用IPSec安 全技术。
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IPv6技术基础Hangzhou H3C Technologies Co., Ltd.杭州华三通信技术有限公司/solutionAll rights reserved版权所有侵权必究目录1 概述 (4)1.1 IPv6产生的背景 (4)1.2 IPv6的优点 (6)2 IPv6基础知识 (8)2.1 IPv6报文格式 (8)2.1.1 IPv6报文基本头格式 (8)2.1.2 IPv6报文扩展头格式 (9)2.2 IPv6地址 (11)2.2.1 IPv6地址结构定义 (11)2.2.2 IPv6地址分类 (11)2.2.3 IPv6地址分配状况 (18)2.3 IPv6基本功能 (19)2.3.1 IPv6邻居发现协议 (19)2.3.2 IPv6路径MTU发现协议 (21)2.3.3 IPv6域名解析 (22)插图目录图1-1 IPv6地址格式 (6)图1-2 IPv6和IPv4报文头格式对比 (6)图2-1 IPv6基本头格式定义 (8)图2-2 IPv6扩展头格式 (9)图2-3 IPv6单播地址格式 (13)图2-4 子网路由器任播地址格式 (13)图2-5 IPv6组播地址格式 (14)图2-6 IPv6组播地址中的flag域格式 (14)图2-7 IPv4兼容的的IPv6地址格式 (16)图2-8 IPv4映射的IPv6地址 (17)图2-9 IPv6路由器通告示意图 (20)图2-10 IPv6邻居发现示意图 (21)图2-11 IPv6 Path MTU流程示意图 (22)图2-12 IPv6 DNS解析示意图 (22)IPv6技术基础1 概述从1992年标准创立至今，IPv6的标准体系已经基本完善，推动了IPv6从实验室走向实际网络。
对于IPv6的研究已经从理论层面转向了IPv6应用的探索当中，从而进一步促进了IPv6技术的发展。
1.1 IPv6产生的背景IPv6是IPv4的未来替代协议。
IPv4协议是目前广泛部署的因特网协议，从1981年最初定义（RFC791）到现在已经有20多年的时间。
IPv4协议简单、易于实现、互操作性好，IPv4网络规模也从最初的单个网络扩展为全球范围的众多网络。
然而，随着因特网的迅猛发展，IPv4设计的不足也日益明显，主要有以下几点：z IPv4地址空间不足IPv4地址采用32比特标识，理论上能够提供的地址数量是43亿。
但由于地址分配的原因，实际可使用的数量不到43亿。
另外，IPv4地址的分配也很不均衡：美国占全球地址空间的一半左右，而欧洲则相对匮乏；亚太地区则更加匮乏（有些国家分配的地址还不到256个）。
随着因特网发展，IPv4地址空间不足问题日益严重。
z骨干路由器维护的路由表表项数量过大由于IPv4发展初期的分配规划的问题，造成许多IPv4地址块分配不连续，不能有效聚合路由。
针对这一问题，采用CIDR以及回收并再分配IPv4地址，有效抑制了全球IPv4 BGP路由表的线性增长。
但目前全球IPv4 BGP路由表仍在不断增长，已经达到17万多条，经过CIDR 聚合以后的BGP也将近10万条。
日益庞大的路由表耗用内存较多，对设备成本和转发效率都有一定的影响，这一问题促使设备制造商不断升级其路由器产品，提高其路由寻址和转发的性能。
z不易进行自动配置和重新编址由于IPv4地址只有32比特，地址分配也不均衡，经常在需要在网络扩容或重新部署时，需要重新分配IP地址，因此需要能够进行自动配置和重新编址以减少维护工作量。
z不能解决日益突出的安全问题随着因特网的发展，安全问题越来越突出。
IPv4协议制定时并没有仔细针对安全性进行设计，因此固有的框架结构并不能支持端到端安全。
因此，安全问题也是促使新的IP协议出现的一到动因。
针对IPv4地址短缺问题，也出现了多种解决方案。
比较有代表性的是CIDR和NAT。
z CIDRCIDR是无类域间路由的简称。
IPv4设计之初是层次化的结构，分为A类（掩码长度为8）、B类（掩码长度为16）、C类地址（掩码长度为24），地址利用效率不高。
CIDR支持任意长度的地址掩码，使ISP能够按需分配地址空间，提高了地址空间利用率。
CIDR的出现大大缓解了地址紧张问题，但由于各种网络设备、主机的不断出现，对IP地址的需求也越来越多，CIDR还是无法解决IPv4地址空间过小问题（32比特）。
z NATNAT也是针对IPv4地址短缺问题提出的一种解决方案。
其基本原理是在网络内部使用私有地址，在NAT设备处完成私有地址和外部公有地址的翻译，达到减少公有地址使用的目的。
NAT也是一种广泛部署的地址短缺问题解决方案。
但NAT有以下缺点：¾ NAT破坏了IP的端到端模型¾ NAT存在单点失效问题¾不支持端到端的安全¾网络扩容或重新部署困难从上可见，推动IPv6发展的主要问题是IPv4地址空间即将耗尽。
IPv6也提供了一些新的特性和和改善措施：¾设计回归简洁、透明，提高实现效率，减少复杂性¾为新出现的无线业务提供支持¾重新引入端到端安全和QoS1.2 IPv6的优点z128位地址结构，提供充足的地址空间近乎无限的IP地址空间是部署IPv6网络最大的优势。
和IPv4相比，IPv6的地址比特数是IPv4的4倍（从32位扩充到128位）。
128位地址可包含约43亿×43亿×43亿×43亿个地址节点，足已满足任何可预计的地址空间分配（IPv4理论上能够提供的上限是43亿个，而IPv6理论上地址空间的上限是43亿×43亿×43亿×43亿个）。
图1-1IPv6地址格式z层次化的网络结构，提高了路由效率IPv6地址长度为128位，可提供远大于IPv4的地址空间和网络前缀，因此可以方便地进行网络的层次化部署。
z IPv6报文头简洁、灵活，效率更高，易于扩展图1-2IPv6和IPv4报文头格式对比IPv6和IPv4相比，去除了IHL、identifiers、Flags、Fragment Offset、Header Checksum、Options、Paddiing域，只增了流标签域，因此IPv6报文头的处理较IPv4大大简化，提高了处理效率。
另外，IPv6为了更好支持各种选项处理，提出了扩展头的概念，新增选项时不必修改现有结构就能做到，理论上可以无限扩展，体现了优异的灵活性。
z支持自动配置，即插即用IPv6协议内置支持通过地址自动配置方式使主机自动发现网络并获取IPv6地址，大大提高了内部网络的可管理性。
z支持端到端的安全IPv4中也支持IP层安全特性（IPSec），但只是通过选项支持，实际部署中多数节点都不支持。
IPSec是IPv6协议基本定义中的一部分，任何部署的节点都必须能够支持。
z支持移动特性和移动IPv4相比，移动IPv6使用邻居发现功能可直接实现外地网络的发现并得到转交地址，而不必使用外地代理。
z新增流标签功能，更利于支持QoSIPv6报文头中新增了流标签域，源节点可以使用这个域标识特定的数据流。
转发路由器和目的节点都可根据此标签域进行特殊处理，如视频会议和VOIP等数据流。
2 IPv6基础知识2.1 IPv6报文格式2.1.1 IPv6报文基本头格式图2-1IPv6基本头格式定义Version：4比特。
值为6表示IPv6报文。
Traffic Class：8比特。
类似于IPv4中的TOS域。
Flow Label：20比特。
IPv6中新增。
流标签可用来标记特定流的报文，以便在网络层区分不同的报文。
转发路径上的路由器可以根据流标签来区分流并进行处理。
由于流标签在IPv6报文头中携带，转发路由器可以不必根据报文内容来识别不同的流，目的节点也同样可以根据流标签识别流，同时由于流标签在报文头中，因此使用IPSec后仍然可以根据流标签进行QoS处理。
Payload Length：16比特。
以字节为单位的IPv6载荷长度，也就是IPv6报文基本头以后部分的长度（包括所有扩展头部分）。
Next Header：8比特。
用来标识当前头（基本头或扩展头）后下一个头的类型。
此域内定义的类型与IPv4中的协议域值相同。
IPv6定义的扩展头由基本头或扩展头中的扩展头域链接成一条链。
这一机制下处理扩展头更高效，转发路由器只处理必须处理的选项头，提高了转发效率。
Hop Limit：8比特。
和IPv4中的TTL字段类似。
每个转发此报文的节点把此域减1，如果此域值减到0则丢弃。
Source Address：128比特。
报文的源地址。
Destination Address：128比特。
报文的目的地址。
2.1.2 IPv6报文扩展头格式图2-2IPv6扩展头格式IPv6选项字段是通过形成链式结构的扩展头支持的。
IPv6基本头后面可以有0到多个扩展头。
IPv6扩展头排列顺序如下：逐跳选项头（Hop-by-Hop Options Header）值为0（在IPv6基本头中定义）。
用于路由告警（RSVP和MLDv1）与Jumbo帧。
此扩展头被转发路径所有节点处理。
目的选项头（Destination Options Header）值为60。
只可能出现在两个位置：¾路由头前这时此选项头被目的节点和路由头中指定的节点处理。
¾上层头前（任何ESP选项后）此时只能被目的节点处理。
Mobile IPv6中使用了目的选项头。
路由头（Routing Header）值为43。
用于源路由选项和Mobile IPv6。
分片头（Fragment Header）值为44。
此选项头在源节点发送的报文超过Path MTU（源和目的之间传输路径的MTU）时对报文分片时使用。
验证头（Authentication Header）值为51。
用于IPSec，提供报文验证、完整性检查。
定义和IPv4中相同。
封装安全载荷头（ESP Header）值为50。
用于IPSec，提供报文验证、完整性检查和加密。
定义和IPv4中相同。
目的选项头（Destination Options Header）值为60。
只可能出现在两个位置：¾路由头前这时此选项头被目的节点和路由头中指定的节点处理。
¾上层头前（任何ESP选项后）此时只能被目的节点处理。
Mobile IPv6中使用了目的选项头。
上层头（Upper-layer Header）上层协议头，如TCP/UDP/ICMP等目的选项头最多出现两次（一次在路由头前，一次在上层协议头前），其它选项头最多出现一次。
但IPv6节点必须能够处理选项头（逐跳选项头除外，它固定只能紧随基本头之后）的任意出现位置和任意出现次数，以保证互通性。