IPv6基础知识v2.2
一文全面了解IPv6
一文全面了解IPv6前国内的网络正在快速的向IPv6升级中，从网络基础设施如运营商骨干网、城域网，到互联网服务商如各类云服务，以及各类终端设备厂商如手机、电脑、路由器、交换机等，均在向IPv6网络的升级改造中。
根据国家相关部门的计划，2019年要基本全面实现IPv6的支持。
那么什么是IPv6，有哪些特点，对网络安全有何影响，又将如何应对等等，关于IPv6的种种疑惑，本文将一一为大家做出阐述！•什么是IPv6IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是用于替代IPv4的下一代IP协议，也就是下一代互联网的协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。
其128位地址格式将以其在IP地址数量、安全性、移动性、服务质量等方面的巨大优势，改变现代信息生活。
互联网数字分配机构（IANA）在2016年已向国际互联网工程任务组（IETF）提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6，不再兼容IPv4。
•IPv6的优势1.明显地扩大了IP地址空间2.明显提高了网络的整体吞吐量3.使得整个服务质量得到了很大改善4.安全性有了更好的保障5.支持即插即用和移动性•IPv6技术特性IPv6 在解决了 IPv4 的地址匮乏问题的同时，还在许多方面实现了优化改进，主要包括以下五点：•第一，IPv6 具有层次化的编址方式，地址分配遵循聚类（Aggregation）的原则，同时通过使用更小的路由表，使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，有利于骨干网路由器对数据包的快速转发有效提高转发速度。
•第二，IPv6 增强了组播支持以及对流的控制能力，为多媒体应用和服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了更好的网络平台。
ipv6基本知识
一、IPv6包头IPv6 包头格式要么删除某些IPv4 包头字段，要么将这些字段设为可选。
尽管地址大小增加了，但这种更改却最大程度地减少了IPv6 包头所占用的带宽。
虽然IPv6 地址长度是IPv4 地址长度的四倍，但是IPv6 包头的大小只是IPv4 包头大小的两倍。
IPv6基本头格式固定1、IPV4报文头格式及各字段功能1.图示2.3.各字段功能4.版本号（Version）：长度4比特。
标识目前采用的IP协议的版本号。
一般的值为0100（IPv4），0110（IPv6）5.IP包头长度（Header Length）：长度4比特。
这个字段的作用是为了描述IP包头的长度，因为在IP包头中有变长的可选部分。
该部分占4个bit位，单位为32bit（4个字节），即本区域值= IP头部长度（单位为bit）/(8*4)，因此，一个IP包头的长度最长为“1111”，即15*4＝60个字节。
IP包头最小长度为20字节。
6.服务类型（Type of Service）：长度8比特。
8位按位被如下定义PPP DTRC06.1 PPP：定义包的优先级，取值越大数据越重要000 普通(Routine)001 优先的(Priority)010 立即的发送(Immediate)011 闪电式的(Flash)100 比闪电还闪电式的(Flash Override)101 CRI/TIC/ECP(找不到这个词的翻译)110 网间控制(Internetwork Control)111 网络控制(Network Control)6.2 DTRCOD 时延: 0:普通1:延迟尽量小T 吞吐量: 0:普通1:流量尽量大R 可靠性: 0:普通1:可靠性尽量大M 传输成本: 0:普通1:成本尽量小0 最后一位被保留，恒定为07.IP包总长（Total Length）：长度16比特。
以字节为单位计算的IP包的长度(包括头部和数据)，所以IP包最大长度65535字节。
什么是IPV6及网络基础知识
什么是IPV6及网络基础知识什么是IPV6IPV6地址简写规则：1、在4个十六进制位组成的字段中，可以省略前导0;如：09C0=9C0 0000=02、在每个地址中，可使用一对冒号(::)来表示任意数量的连续的`0,;如：ff02:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0005=ff02::5注：一个地址中只能出现一对冒号，否则无法唯一确定地址IPV6地址类型地址类型描述单播一个地址标识单个接口发送给单播地址的分组将传输到该地址标识接口多播一个多播地址标识位于不同设备上的一组接口发送给多播地址的分组将传输到该地址标识的所有接口多播地址不会作为源地址出现任意播一个地址分配给多个接口这些接口代表不同的节点将分组发送到任意播组中最近接口(第一个邻居)，其他情况根据路由协议的度量值确定全球单播地址格式：网络部分提供一台设备到下行专用数据链路的定位，主机部分提供这条数据链路上该设备的标识。
16位的子网ID字段可以提供65536(216)个不同的子网全球路由选择前缀(48)子网ID(16)接口ID (64)本地单播使用范围限定在单条链路上的地址。
唯一性只在所在的链路有效，相同的地址也可能存在于另一条链路上，因此此地址离开所在的链路是不可路由的。
链路本地单播地址的起始10位是1111111010(FE80::/10)IPV6单播地址分配方法：说明：每个接口只能有一个链路本地地址仅仅配置一个全局单播地址也会在接口上创建一个链路本地地址(EUI-64) 接口上可以配置多个IPV6地址。
IPV4和IPV6地址可以同时配置以太网的接口ID是基于接口的48位MAC地址中间插入16位的0XFFFE多播地址格式多播前缀:8位标记:4位范围:4位组ID:112说明：标记位：前3位保留为0，第4位：0-永久的公认的地址;1-暂时的地址范围：包括：节点本地-0X1、链路本地-0X2、地区本地-0X5、组织本地-0X8、全球-0XE、保留-0XF 0X0组ID：前面80位设置为0，只使用后面的32位常见的公认IPV6多播都属于永久的链路本地的范围;地址多播组FF02::1所有的节点FF02::2所有的路由器FF02::5OSPFv3路由器FF02::6OSPFv3指定路由器FF02::9RIPng路由器FF02::AEIGRP路由器FF02::B移动代理FF02::CDHCP服务器/中继代理FF02::D所有的PIM路由器IPV6网络基础知识IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol 译为“互联网协议”。
IPv6过渡技术v2.2
# interface tunnel 0 ipv6 address 1:2::2/104 source ethernet0/0 destination 1.2.0.1 tunnel-protocol ipv6-ipv4 # ipv6 route-static 1:: 64 tunnel0 #
# interface tunnel 0 ipv6 address ::1.2.0.2/96 source ethernet0/0 tunnel-protocol ipv6-ipv4 auto-tunnel #
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第二章 隧道技术介绍
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
IPv6载荷 IPv6头部 GRE头部 类型 0x86dd IPv4头部 协议 47 封 装 顺 序
11
IPvRE隧道---转发流程
载荷 IPv6
载荷 IPv6 GRE IPv4
IPv4网络
GRE隧道
IPv6网络
14
第二章 隧道技术介绍
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
IPv6 GRE隧道 手动隧道 兼容自动隧道 6to4隧道 ISATAP隧道 6PE隧道
15
IPv6手动隧道---封装过程
IPv6载荷
IPv6头部
IPv4头部 协议 41
使用特殊的IPv6地址
IPv4兼容地址
::1.0.0.1
封 装 顺 序
::w.x.y.z
IPv4网络 兼容自动隧道 ::2.0.0.1
IPv4网络
IPv4网络
::1.1.1.2
兼容自动隧道
::2.1.1.2
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基础知识
IPv6基础知识一、格式1.IPv6=前缀+接口ID.前缀：相当于V4地址中的网络ID（前缀由IANA、ISP和各组合分配）.接口标识：相当于V4地址中的主机ID（接口标识符目前定义为64比特，可以由本地链路标识生成或采用随机算法生成以保证唯一性）2.128位长，用冒号将128比特分割成8个比特的部分，每个部分包括4位的16进制数字。
3.地址前缀长度用“/xx”来表示《》4.举例：-3ffe：1900:1100:0001：d9e6：0b9d：14C6：45ee/66举例：/64 （前64位网段）/128（主机或者还原口loop dack）二、IPv6地址缩写1、每个16位的分段开头的零可以省略2、一个或多个相邻的全零分段可以用双冒号：：表示3、双冒号只能使用一次4.以下是同一个地址不同表示的列子：-0001:0123:0000:0000;0000:ABCD:0000:0001/96（16*8=128）-1:123:0:0:0:ABCD：0:1/96-1:123::ABCD:0:1/96三、IPv6地址的分类1、单播地址（unicast address）链路本地地址（link-local）{二进制前缀：1111111010（IPv6标识：FE80：：/10-FEBF::/10）全局单播（globat unllait ）{二进制前缀：001（IPv62000：：/3-3FFF：：/3）}《拼一个网络是否通cmd——ping IP》四、单播地址1、标识单台设备的地址（仅某个接口）2、IPv6单播地址分类（根据地址范围）：--全局单播地址如：2001：A104:6101:1::EO:F726:4E58--链路本地地址如：FE80::E0:F7026:4E58--站点本地（site-local）如FEC0::E0:F726:4E58--唯一本地地址（unique-local）如FD00::E0:F726:4E58五、全局单播地址（global unicast）2012：：1/64--全局唯一地址（类似于IPv4的公有地址）--带有全球地址的数据包可被转发或者汇总到全球网络的任何部分-rfc3587--全局单播地址层次结构：001/全局路由前缀（45位）/子网ID（16位）/接口ID（64位）--2000：：/3（16进制）--最小2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000--最大3FFF：FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF：FFFF--关于接口ID：之所以叫做接口ID，是因为一个设备可以拥有不止一个IPv6接口，所以标识接口比标识一个设备更准确。
IPv简介
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。
1.1IPv6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：●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。
●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。
●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。
●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。
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。
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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
11
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
8
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
地址分配无序性导致大量路由无法聚合 VLSM、CIDR等缓和方案
更多的应用要求对IPv4进行全面的革新
移动应用，冰箱、汽车、热水器互联等概念应用 P2P，充分利用网络的力量
5
IPv6概述---IPv6的优势
很早已提出IPv6的概念（IETF，20世纪，90年代）
环回地址
节点内部通信，固定地址 ::1
特殊地址
用于IPv4向IPv6过渡等特殊应用
21
地址分类介绍---全局单播地址
全局单播地址
通用格式
常用格式，地址不是以二进制000开头
全局可聚集单播地址格式 2000::/3 ~ 3FFF::/3
举例
2001:2:3:4:4:3:2:1
22
地址分类介绍---本地单播地址
站点本地单播地址
特殊前缀 FEC0::/10 ~ FEFF::/10
替代方案：唯一本地地址（Unique Local）
特殊前缀 FC00::/7 ~ FD00::/7
举例 FEC1:2:3:4:4:3:2:1 由于各种原因，该地址已被废弃，不再开发新应用
0010000000000001000001000001000000000000000000000000000000000001 0000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111
0010000000000001 0000010000010000 0000000000000000 0000000000000001 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0100010111111111
2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff
2001:410:0:1:0:0:0:45ff
2001:410:0:1::45ff Nhomakorabea
12
IPv6地址概述---书面表示
v6地址与v4地址表示方法有所不同
用十六进制表示，如 FE08:….
4位一组，中间用“:”隔开，如 2001:12FC:…. 组若以零开头可以省略，连续若干全零的组可用“::”表示，如： 0001:0002:0000:0000:0000:0000:0000:ABCD 1:2::ABCD “::”在一个地址中只能出现一次 地址前缀长度用“/xx”来表示，如 1::1/64
MSR系列路由器——IPv6技术基础
ISSUE 2.2
日期：
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课程目标
学习完本课程，您应该能够：
了解升级到IPv6的必要性
掌握IPv6的地址格式与分类
熟悉IPv6包头格式
了解IPv6基本协议
目录
IPv6概述 IPv6地址介绍
举例
FD01:2:3:4:4:3:2:1
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地址分类介绍---链路本地单播地址
链路本地单播地址
特殊前缀 FE80::/10
举例 FE80::1:2:3:4 只有链路意义，3层设备不得转发
使用范围与MAC地址类似 与MAC地址不同，它是一个IPv6地址，是3层的概念
IPv6已成为公认的IPv4升级版本 最本质的改进（128bits）——几乎无限的地址空间 IPv6的特点：
简单： 简化的报头，提高处理效率 可扩展： 引入灵活的扩展报头，扩展性好 即插即用：地址配置简化，可以实现地址自动配置 安全： 网络层的IPSec认证与加密，保证端到端的安全 QoS： 新增流标记域 移动： Mobile IPv6 组播： 更充分的地址空间，更全面的功能设计
8
E
组织本地
全局
26
地址分类介绍---熟知组播地址
一些熟知的组播地址
FF01::101 FF02::101 接口/节点本地所有NTP服务器 链路本地所有NTP服务器
FF05::101
FF0E::101 FF02::1 FF02::2 FF02::9
站点本地所有NTP服务器
互联网上所有NTP服务器 链路本地所有节点 链路本地所有路由器 链路本地所有RIPng路由器
以下是同一个地址不同表示法的例子：
0001:0123:0000:0000:0000:ABCD:0000:0001/96 1:123:0:0:0:ABCD:0:1/96 1:123::ABCD:0:1/96
13
IPv6地址概述---地址结构
IPv6地址 = 前缀 + 接口ID 前缀：相当于v4地址中的网络ID 接口ID：标示单个接口或一组接口
1::1
0001:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001
FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF00:0001 FF02::1:FF00:1
28
地址分类介绍---组播地址
单播、组播、任播 全局、本地（站点范围）、链路本地、节点本地（接口本 地）
前缀可以通过自动/手工获取
IPv4网络号也可以手工/自动（DHCP）获取
15
IPv6地址概述---接口ID
IPv6地址中除了前缀的那部分数字就是接口ID，也 可称为后缀 如1:2:3:4:5:6:7:8/64的后缀是5:6:7:8 IPv6使用接口ID标识对应前缀/子网下的一个接口或 一组接口
任播地址（Anycast Address）
标识多个接口，目的为任播地址的报文会被送到最近的一个接 口，最近节点由路由协议定义 任播地址与单播地址使用同一个地址空间
20
IPv6单播地址
全局范围
可用于全局范围通信
本地范围
用于站点内部通信
链路本地范围
链路范围内通信，固定前缀 FE80::/10
MAC地址前16 位固定33-33
举例
FF02::1:FF12:3456 33-33-FF-12-34-56
29
地址分类介绍---任播地址
用于标识一组接口 共享单播地址空间，配置时需要明确指定 目标地址为任播地址的数据包将发送给最近的一个接口 适合于One-to-One-of-Many的通讯场合，如移动IPv6
如 2001:A304:6101:1:0000:E0:F726:4E58
前缀 2001:A304:6101:1 接口ID 0000:E0:F726:4E58
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IPv6地址概述---前缀
地址前缀就是IPv6地址最前面的一段数字 如1:2:3:4:5:6:7:8/64的前缀是1:2:3:4 也属于128位地址空间范围 是路由或子网的表示，类似于IPv4网络中的网络ID 其表示方法类似于IPv4中的CIDR表示方法：地址/ 前缀长度 可以根据前缀为IPv6地址分类
IPv6地址概述 IPv6地址分类介绍 IPv6地址配置
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地址空间分类图解
128位IPv6地址空间
组播
可分配
FF00::/8
剩余空间
单播
任播
被请求节点
链路本地 全球可集聚局 本地 FF02::1:FF00:0/104 特殊 FE80::/10 2000::/3 FEC0::/10 ::/128 2002::/16 FC00::/7 ::1/128 ::0.0.0.0/96 3FFE::/16 ::FFFF:0.0.0.0/96
举例
::1.2.3.4
IPv4映射地址
::FFFF:w.x.y.z/80
举例
::FFFF:1.2.3.4
25
地址分类介绍---组播地址
组播地址通用格式