IPv6技術完整課件第一頁，共178頁。為什么要引用IPv6IPv4取得了極大的成功IPv4地址資源的緊張限制了Internet的進一步發展NAT(網絡地址轉換)、CIDR(無類域間路由)、VLSM(可變長了網掩碼)等技術的使用僅僅暫時緩解IPv4地址緊張，但不是根本解決辦法。新技術的出現對IP協議提出了更多的需求第二頁，共178頁。IPv4地址匱乏地址空間有限大量A、B類地址被浪費新技術新設備需要地址地址匱乏第三頁，共178頁。IPv4地址匱乏NAT技術CIDR技術IPv4地址耗盡速度大大減緩破壞了IP的端到端模型第四頁，共178頁。與IPv4相比，IPv6具有以下特點：近乎無限的地址空間更簡潔的報文頭部內置的安全性更好的QoS支持更好的移動性編址層次等級IPv6的特點第五頁，共178頁。巨大的地址空間IPv4

地址長度：32位

地址空間：2的32次方約42億(世界上平均3個人有2個IP地址)IPv6

地址長度：128位

地址空間：2的128次方約3.4×10^38個(地球上每一粒沙子都有一個IP地址)第六頁，共178頁。巨大的地址空間地址空間的優勢給每個設備都分配一個全球唯一的IP地址

IPv6第七頁，共178頁。編址層次等級Internet地址注冊機構提供商組織機構站點主機優勢：便于路由聚合第八頁，共178頁。地址自動配置IPv6主機IPv6路由器發送網絡類型信息（IPv6前綴、默認IPv6路由器）網絡類型信息第九頁，共178頁。IPv6地址技術

IPv6地址表示IPv6地址分類IPv6地址配置第十頁，共178頁。IPv6地址表示IPv4地址表示

二進制：

10101100000100000000000100000001

十進制：172.16.1.1

IPv6地址表示

十六進制2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff

第十一頁，共178頁。IPv6地址表示IPv6地址的壓縮表示

2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff::壓縮

2001:0410:0000:0001::45ff

錯誤壓縮

2001:0410::0001::45ff錯誤！第十二頁，共178頁。IPv6地址表示IPv6地址的壓縮表示

2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff壓縮前導的0

2001:410:0:1:0:0:0:45ff注意

：：壓縮和壓縮前導0可以同時使用

2001:410:0:1::45ff第十三頁，共178頁。2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff2001:410:0:1:0:0:0:45ff2001:410:0:1::45ffIPv6地址表示第十四頁，共178頁。同一個地址可以使用不同的表示法：

2001：0da8：0207：0000：0000：0000：0000：8207

2001：da8：207：0：0：0：0：8207

2001：da8：207：：8207IPv6地址表示第十五頁，共178頁。IPv6地址=前綴+接口標識前綴：相當于IPv4地址中的網絡ID接口標識：相當于IPv4地址中的主機ID前綴長度用“/xx”來表示2001：da8：207：：8207/64IPv6地址表示第十六頁，共178頁。IPv6地址表示地址前綴部分,或者有固定的值,或者是路由或子網的標識。

例如：站點本地地址11111110110SubnetID10bite38bite16biteInterfaceID64bite第十七頁，共178頁。IPv6地址技術

IPv6地址表示IPv6地址分類IPv6地址配置第十八頁，共178頁。IPv4地址分類A類，B類，C類，D類，E類單播地址：A、B、C類地址

多播地址：D類

保留地址：E類

廣播地址：255.255.255.255等第十九頁，共178頁。IPv6地址分類單播地址（UnicastAddress）組播地址（MulticastAddress）任播地址（AnycastAddress）特殊地址地址類型二進制前綴IPv6標識未指定00...0(128bits)::/128環回地址00...1(128bits)::1/128組播11111111FF00::/8鏈路本地地址1111111010FE80::/10站點本地地址1111111011FEC0::/10全局單播（其他）第二十頁，共178頁。單播地址（UnicastAddress）標識一個接口，目的地址為單播地址的報文會被送到被標識的接口組播地址（MulticastAddress）標識多個接口，目的地址為組播地址的報文會被送到被標識的所有接口任播地址（AnycastAddress）標識多個接口，目的為任播地址的報文會被送到最近的一個被標識接口，最近節點是由路由協議來定義的IPv6沒有定義廣播地址IPv6地址分類第二十一頁，共178頁。IPv6單播地址可聚合全球單播地址鏈路本地地址站點本地地址其它地址第二十二頁，共178頁。使用類似CIDR的分級體系，有利于路由聚合可聚合全球單播地址第二十三頁，共178頁。可聚合全球單播地址可聚合全球單播地址

IPv6的公網地址，類似于IPv4網絡的公網單播地址

提供商站點主機4816642001:0410:01100002:0200:CBCF:1234:4402注意：可聚合全球單播地址的前綴前3位固定是001有效地址范圍前綴（2000~3FFF）第二十四頁，共178頁。2001::/642002::/64首批使用的可聚合全球單播地址IPv4網絡中建立6to4隧道的地址目前只使用了下面兩個前綴地址段，其它的為保留地址段可聚合全球單播地址前綴前3位固定是001

有效地址范圍前綴（2000~3FFF）第二十五頁，共178頁。鏈路本地地址前綴固定FE80::/64,接口ID在后64位11111110100InterfaceID10bite54bite64bite只能在連接到同一本地鏈路的節點之間使用FE80::/64第二十六頁，共178頁。無狀態地址自動配置—接口ID生成IEEEEUI－64規范是其中最重要的一種生成方法將48比特的MAC地址轉化為64比特的接口IDMAC地址的唯一性保證了接口ID的唯一性設備自動生成，不需人為干預48位MAC地址64位接口ID第二十七頁，共178頁。無狀態地址自動配置—接口ID生成第二十八頁，共178頁。MAC地址：0000:0b0a:2d51二進制：在公司-ID和節點-ID之間插入fffe：設置U/L位為1：生成EUI-64地址：0200:0bff:fe0a:2d51鏈路本地地址的接口ID生成第二十九頁，共178頁。鏈路本地地址的接口ID生成EUI-64地址MAC：00D0：F800：ABCDEUI-64：02D0：F8FF：FE00：ABCDFE80::02D0：F8FF：FE00：ABCD第7位置1插入FF:FE第三十頁，共178頁。站點本地地址應用范圍局限在一個站點內使用，類似于IPv4中的私有地址11111110110SubnetID10bite38bite16biteInterfaceID64bite站點本地地址不是自動生成的，可以分配給站點內的任何節點FEC0::/48第三十一頁，共178頁。其它地址6to4地址，用于在IPv4網絡中建立6to4隧道

2002:ac10:0202::1第三十二頁，共178頁。IPv6地址分類單播地址組播地址任播地址第三十三頁，共178頁。IPv6組播地址在IPv6中，組播地址有特定的前綴，但是和IPv4中的D類地址前綴不同。

第三十四頁，共178頁。IPv6組播地址最高8位：全111111111標志范圍組ID844112標志（flgs）：0000/1前3位為0，第4位為0表示當前組播地址是由IANA分配的一個永久分配地址，第4位為1表示當前組播地址是一個臨時組播地址字段意義：０，預留

１，節點本地范圍

２，鏈路本地范圍

５，站點本地范圍

８，組織本地地址

Ｅ：全球范圍

Ｆ：預留目前只定義最低的32位ID，將剩余的80都置0。每個組ID都映射到一個唯一的以太網組播地址。第三十五頁，共178頁。IPv6組播地址特殊的組播地址

FF01::1(節點本地范圍所有節點組播地址)

FF02::1(鏈路本地范圍所有節點組播地址)

FF01::2(節點本地范圍所有路由器組播地址)

FF02::2(鏈路本地范圍所有路由器組播地址)

FF05::2(站點本地范圍所有路由器組播地址)

FF02::1:FFXX:XXXX(Solicited-Node組播地址)

前綴FF02:0:0:0:0:1:FF這104位是固定的，后面的XX:XXXX這24位是接口ID的后24位，即48位網卡MAC地址的后24位。第三十六頁，共178頁。IPv6地址分類單播地址組播地址任播地址第三十七頁，共178頁。用于標識一組網絡接口目標地址為任播抵制的數據報將發送給最近的一個接口適合于One-to-One-of-Many的通訊場合Who’sGateway?I’mnearestone.IPv6任播地址第三十八頁，共178頁。IPv6任播地址用來標識一組網絡接口，路由器會將目標地址是任播地址的數據包發送給最近的一個網絡接口。從單播地址空間中進行分配，使用單播地址的任何格式任播地址僅被用作目的地址，且僅被分配給路由器R1R2第三十九頁，共178頁。-全球單播地址-本地站點地址，格式為FEC0::/10-本地鏈路地址，格式為FE80::/10單播地址組播地址任播地址以FF開頭與單播地址使用相同的地址空間，IPv6地址分類總結第四十頁，共178頁。IPv6地址技術

IPv6地址表示IPv6地址分類IPv6地址配置第四十一頁，共178頁。IPv6地址配置方式IPv6地址配置手工配置無狀態地址自動配置自動配置有狀態地址自動配置（DHCP）第四十二頁，共178頁。IPv6手工地址配置—路由器、交換機三層交換機手動配置方法：

進入端口配置模式

Router(config)#intfast0/48

設置端口為路由口

Router(config-if)#noswitchport

在端口上配置IPv6地址

Router(config-if)#ipv6addressfec0:0:0:1::1/64第四十三頁，共178頁。IPv6手工地址配置—主機主機地址手動配置

進入網卡配置模式

C:\DocumntsandSettings\Administrator>netsh

進入IPv6配置模式

netsh>inerfaceipv6

配置IPv6地址

netshinterfaceipv6>addaddress“本地連接”2::2

第四十四頁，共178頁。無狀態地址自動配置IPv6海量地址帶來的問題，無數多的物體需要配置IP，無狀態地址自動配置技術讓主機幾乎不需要任何配置即可獲得IPv6地址并和外界通信海量地址配置無狀態地址自動配置第四十五頁，共178頁。無狀態地址自動配置地址自動配置過程前綴一般由路由器向主機發送，為路由器的前綴64位接口ID由主機MAC地址自動生成前綴接口ID第四十六頁，共178頁。地址自動配置技術的作用自動配置技術能夠完成以下功能：賦予主機自己的地址參數前綴接口ID賦予主機其它的相關參數路由器地址跳數MTU第四十七頁，共178頁。無狀態自動配置—前綴獲得主機發送RouterSolicitation報文路由器回應RouterAdvertisement報文主機獲得前綴及其它參數路由器周期性地向外發送RA報文2001:410：:ABCDLink-local地址FE80::ABCD源：FE80::ABCD目的：FF02::2RS報文RA報文(前綴為2001：410)源：FE80::EFGH目的：FF02::12001：410：：1/64第四十八頁，共178頁。無狀態地址自動配置—前綴+接口IDRS信息：sa:fe80::02d0:f8ff:fe00:abcd

da:ff02::2RSRAPC地址：1::02d0:f8ff:fe00:abcd

RA信息：sa：fe80::02d0:f8ff:fe00:cdef

da:ff02::1

prefix:1::第四十九頁，共178頁。IPv6鄰居發現協議RouterSolicitationRouterAdvertissementNeighborSolicitationNerghborAdvertissementRedirect第五十頁，共178頁。重復地址檢測（DuplicateAddressDetection）確保地址的唯一性任何地址都要做DAD地址配置給接口前稱為“tentative（試驗）地址”，暫時不可用經過DAD檢測后，沒有沖突后可以使用，如果有沖突，則不能分配給接口使用重復地址檢測(DAD)第五十一頁，共178頁。重復地址檢測過程主機A得到tentative地址，組播發出NS報文NS接收者查看自己是否應用NS中的地址

1、NS中的地址對自己來說也是tentative地址

2、NS中的地址自己已使用，發出NA報文主機A收到NA放棄該地址Tentative地址NSNANSNSABCD第五十二頁，共178頁。重復地址檢測（DAD）過程獲得臨時地址的主機發送NS報文（NeighborSolicitation），目標IP是該臨時地址所對應的solicited-node組播地址。如果收到NA報文（NeighborAdvertisement）響應，則該臨時地址不可用如果無人響應，則認為沒有地址沖突發生，該地址正式可用NS報文NA報文第五十三頁，共178頁。重復地址檢測--Solicited-Node組播地址IPv6中特有的組播地址用于DAD和地址解析Solicited-Node組播地址生成過程前綴FF02:0:0:0:0:1:FF104位固定接口ID的后24位：XX:XXXXFF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX第五十四頁，共178頁。有狀態地址自動配置DHCPv6ServerMulticastSolisitationUnicastReply第五十五頁，共178頁。IPv4和IPv6報頭結構第五十六頁，共178頁。IPv4和IPv6報頭結構第五十七頁，共178頁。Version——指明了IP的版本號是4。這個字段的長度是4位。InternetHeaderLength——指明了在IPv4報頭中以4字節為單位的塊的數目。這個字段的長度是4位。因為一個IPv4報頭的最小長度是20字節，所以InternetHeaderLength(IHL)字段的最小值是5。IPv4選項可以通過增加4字節來擴展最小的IPv4報頭的長度。如果一個IPv4選項沒有用完IPv4選項字段中所有的4個字節，剩下的字節將填充為0，以使得整個IPv4報頭保持32位（4字節）的整數倍。當這個字段為最大值0xF時，IPv4報頭包括了選項的最大長度是60字節（15×4）。TypeofService——指明了這個包在IPv4網絡上通過路由器傳輸時，希望得到的服務類型。這個字段的長度是8位，它包含了優先、延遲、吞吐量和可靠性特征。TotalLength——指明了IPv4包的全部長度（IPv4報頭和IPv4有效載荷）并且不包括鏈路層的幀。這個字段的長度是16位，它標明了IPv4包的最大長度是65,535字節。Identification——識別特殊的IPv4包。這個字段的長度是16位。識別字段在IPv4包的遠端是可選擇的。如果IPv4包是分割開的，那么所有分片中將保留識別字段以便目的節點能夠從新組裝這些分片。Flags——標志用在分割處理時。這個字段的長度是3位，然而只有其中兩位為當前使用所定義。有兩個標志——一個指明了IPv4包是否被分割，另一個指明了是否還有更多的分片在當前幀之后。FragmentOffse——指明了分片相對于最初的IPv4有效載荷中偏移的位置。這個字段的長度是13位。TimetoLive——指明了IPv4包在被丟棄之前能夠通過的最大的連接數。這個字段的長度是8位。生存期字段（TTL）被用來作為時間計數器，根據消耗的TTL一個IPv4路由器確定了IPv4包向前傳送要求的必要時間（秒）。現代路由器幾乎轉發IPv4包的時間不到一秒，根據RFC791消耗TTL不到一秒是必要的。因此，TTL成為一個最大連接計數器，其中的值由發送節點設置。當TTL等于0時一個ICMP超時（TimeExpired）報文將被傳送到源IPv4地址，并且這個包會被丟棄。Protocol——指明了高層協議。這個字段是8位。例如，TCP使用的協議為6，UDP使用的協議為17，ICMP使用的協議是1。Protocol字段是用來把一個IPv4包進行多路分解到高層協議。HeaderChecksum——提供了只是對于IPv4頭部的效驗。這個字段的長度是16位。IPv4的有效載荷不包括這個效驗計算作為其有效載荷，它通常是包含自己的效驗。每一個IPv4節點接受到IPv4包檢查其IPv4頭部效驗，如果效驗檢查失敗就這個IPv4包靜靜地丟棄。當一個路由器向前傳送一個IPv4包就一定會消耗TTL。因此在源站和目的站之間的每一跳，頭部效驗都會被從新計算一次。SourceAddress——保存源主機的IPv4地址。這個字段的長度是32位。DestinationAddress——保存目的端主機的IPv4地址。這個字段的長度是32位。Options——保存一個或者更多的IPv4選項。這個字段的長度是32位的倍數。如果IPv4的選項沒有用到32位，必須將其填充到32位，以保持IPv4頭是4字節塊的整數倍，以便InternetHeaderLength字段對其進行說明。IPv4報頭結構說明第五十八頁，共178頁。Version——4位用來指明IP的版本號其值是6。TrafficClass——指明了IPv6包的類型或者優先級。這個字段的長度是8位。流量類型字段提供了與IPv4服務類型字段中相似的功能。在RFC2460中，對流量類型字段中的值并沒有作定義。然而，對一個IPv6的執行，有必要提供一種方法來為應用層協議指定流量類型字段的值。FlowLabel——指明數據包是屬于源站和目的站之間特殊的包序列，要求中間路由器進行特殊的處理。這個字段的長度是20位。流標志用于非默認性質的連接服務，例如有實時性需要的數據（聲音和圖像）。對于默認路由器處理，流標志被設置成0。在一個源站和目的站之間能有多種流量，由非零流標志區分。PayloadLength——指明IPv6有效載荷的長度。這個字段的長度是16位。有效流量載荷字段包括了擴展頭和上層PDU。通過16位，一個IPv6的有效載荷最多有65535字節可以表示。對于有效載荷長度超過65535字節的，有效載荷字段長度字段就被設置成0，并且JumboPayload選項被用在逐跳選項（Hop-by-HopOptions）擴展頭中。NextHeader——指明了第一個擴展報頭或者高層UDP(例如TCP,UDP或者ICMPv6)中的協議。這個字段的長度是8位。在標識一個在網絡層之上的高層協議時，這個字段的值與IPv4協議字段中的值相同。HopLimit——指明了IPv6包在被丟棄之前可以經過的最大的連接數。跳數限制相似于IPv4的TTL字段，除了在TTL中沒有歷史的關連相對于包在路由器中排隊的總計時間（秒）。當跳數等于0時，一個ICMPv6超時報文將被傳送回源站點并且這包會被丟棄。SourceAddress——存儲源端主機的IPv6地址。這個字段的長度是128位。DestinationAddress——存儲當前目的站主機IPv6地址。這個字段的長度是128位。在大多數情況下，目的站地址是最終的目的站的地址。然而，如果一個路由擴展頭存在，在源路由列表中目的地址也許被設置成下一個路由器接口。IPv6報頭結構說明第五十九頁，共178頁。IPv6基本報頭備注version=6TrafficClassIPV4TOSFlowLabel用于指示流NextHeaderIPV4ProtocolHopLimitIPV4TTLPayloadLength指示該IP報文負荷長度Source和Destination地址都是128位IPv4IPv6第六十頁，共178頁。版本相同的字段只是版本號不同網絡頭部長度從IPv6中去掉了。在IPv6中不包括一個報頭長度字段，因為IPv6報頭通常式固定的40字節。每個擴展報頭也是固定的長度，或者指明了自身的長度。服務類型被IPv6中的流量類型代替總長被IPv6的有效載荷長度字段代替，它只是指明了有效載荷的長度

識別分片標記分片偏移從IPv6中去掉。分片信息不包括在IPv6頭中。它包含在一個分片擴展頭中生存期被IPv6中的跳數限制代替協議被IPv6下一報頭字段代替頭部效驗在IPv6中被去掉。在IPv6中，bit級的對整個IPv6包的錯誤發現在在鏈路層執行。源地址這個字段是相同的，除了IPv6地址是128位目的地址這個字段是相同的，除了IPv6地址是128位選項在IPv6中被去掉。IPv4的選項被IPv6中的擴展頭代替IPv4與IPv6報頭結構不同點第六十一頁，共178頁。IPv6報文格式IPv6數據包由一個基本報頭加上0個或多個擴展報頭機上層協議單元構成。第六十二頁，共178頁。IPv6擴展報頭IPv6將一些IP層的可選功能實現在上層封裝和基本IPv6頭部之間的擴展頭部中主要的擴展報頭：Hop-by-HopOptionsheaderDestinationOptionsheaderRoutingheaderFragmentheaderAuthenticationheaderEncapsulatingSecurityPayloadheader第六十三頁，共178頁。擴展報頭的順序逐跳選項報頭目標選項報頭（當存在路由報頭時，用于中間目標）路由報頭片段包頭身份驗證報頭封裝安全有效載荷報頭目標選項報頭（用于最終目標）第六十四頁，共178頁。IPv6的擴展報頭每一種擴展報頭其實也有自己特定的協議號，例如：0逐跳選項報頭；6TCP；17UDP；41封裝IPv6報頭；43路由報頭；44分片報頭；46資源預留協議；50封裝安全載荷；51驗證報頭；59無下一報頭；60目的選項報頭。每一個基本報頭和擴展報頭的protocol字段標識后面緊接的內容IPv6報頭NextHeader=6TCP段IPv6報頭NextHeader=43IPv6報頭NextHeader=43路由報頭NextHeader=6路由報頭NextHeader=51AH報頭NextHeader=6TCP段TCP段第六十五頁，共178頁。IPv6擴展報頭第六十六頁，共178頁。擴展報頭的一個舉例-RoutingHeaderRoutingHeader的作用在于使得數據包經過指定的中間節點到達目的地。第六十七頁，共178頁。一個帶RoutingHeader報文的轉發流程SI1I2I3D

SourceAddress=SHdrExtLen=6DestinationAddress=I1SegmentsLeft=3Address[1]=I2Address[2]=I3Address[3]=D

SourceAddress=SHdrExtLen=6DestinationAddress=I2SegmentsLeft=2Address[1]=I1Address[2]=I3Address[3]=D

SourceAddress=SHdrExtLen=6DestinationAddress=I3SegmentsLeft=1Address[1]=I1Address[2]=I2Address[3]=D

SourceAddress=SHdrExtLen=6DestinationAddress=DSegmentsLeft=0Address[1]=I1Address[2]=I2Address[3]=I3I4第六十八頁，共178頁。IPv6的ICMPv6協議分類ICMPv6報文分兩類：差錯報文目標不可達數據包超長超時參數問題信息報文回送請求報文回送應答報文ICMPv6的應用見書教材P24與P25頁Ping命令Tracert命令第六十九頁，共178頁。IPv6用ICMPv6發現PMTU過程RFC2460中，強烈建議IPv6節點實現IPv6PMTU報文（MTU=1500）ICMPv6（超長報文）報文（MTU=1400）ICMPv6（超長報文）報文（MTU=1300）收到報文(1)(2)(3)(5)(4)(6)ABSW1SW2MTU=1400MTU=1300第七十頁，共178頁。IPv6擴展報頭的優勢IPv4選項缺點IPv4選項對路由器轉發性能產生負面影響很少使用IPv6擴展報頭的優勢擴展報頭在IPv6報頭的外部路由器可以不考慮這些選項（逐跳選項除外）對路由器轉發性能無負面影響易于通過新的擴展報頭進行功能擴展第七十一頁，共178頁。IPv6單播數據轉發理解IPv6單播報文在路由器和PC之間的轉發過程理解IPv6單播路由協議基本原理及其功能學習完本課程，您應該能夠：第七十二頁，共178頁。IPv6報文轉發基本思想與IPv4類似：根據目的地址獲得下一跳三層地址和發送接口通過地址解析獲取下一跳三層地址對應的鏈路地址IPv6報文轉發的基本數據結構路由表：完全類似于IPv4路由表鄰居緩存：類似于ARP表，其中存儲同一鏈路上鄰居二三層地址之間的對應關系IPv6報文轉發的基本問題就是：如何建立、維護與利用這兩個數據結構IPv6單播數據轉發概述第七十三頁，共178頁。IPv6鄰居緩存表與IPv4不同的是，IPv6鄰居表不是依賴鏈路層建立和維護的，而是利用ICMPv6協議在網絡層建立與維護的。IPv6NeighborDiscovery包含這個功能。第七十四頁，共178頁。IPv6路由表我們將介紹主流的IPv6路由協議！第七十五頁，共178頁。數據轉發的兩種情形為了清晰描述IPv6轉發技術，我們準備討論如下兩種情形下的IPv6通信源和目的在同一個鏈路上地址解析鄰居維護源和目的不在同一個鏈路上Pc-Router路由器發現,重定向,目的表維護Router-RouterRIPng,OSPF,IS-IS,BGP第七十六頁，共178頁。

同一鏈路上的數據轉發不同鏈路上的數據轉發數據轉發的兩種情形第七十七頁，共178頁。我們的研究對象我們將探討如下組網中PC1和PC2的通信過程兩臺PC均為支持IPv6的WindowsXP主機兩臺PC的IPv6地址為手工配置的1::1和1::2PC1PC2Switch1::11::2第七十八頁，共178頁。大致通信過程設若PC1要發送一個報文給PC2，主要的通信流程為：PC1PC2Switch1::11::2Applicationwanttosendpacketto1::2[Multicast]ICMPNeighborSolicitationPleasetellmeLinkAddressfor1::2[Unicast]ICMPNeighborAdvertisementLinkAddressfor1::2is00-10-5c-e5-f2-39dataS:1::1D:1::2Add<1::2,00-10-5c-e5-f2-39>

maptoNeighborCachedataS:1::1D:1::2D:00-10-5C-E5-F2-39S:00-0D-56-6D-6F-FCCreatea1::2entryinneighborcache第七十九頁，共178頁。NeighborSolicitation如下是PC1發出的NeighborSolicitation第八十頁，共178頁。NeighborSolicitation的IPv6頭部NeighborSolicitation的HopLimit被設置為255而不是顯見的1的主要原因可以防止遠程用戶發送NeighborDiscovery報文。NeighborSolicitation發送的目的地址FF02::1:FF00:2是一個Solicited-Node組播地址，它是基于1::2映射得到的：1::2自然屬于這個組。第八十一頁，共178頁。NodeSolicitation的ICMP部分Target字段用來提出問題：請告訴我1::2的鏈路地址ICMP選項SourceLink-LayerAddress用于向對方通告自己的鏈路層地址以供對端回應二層單播NeighborAdvertisement之用第八十二頁，共178頁。NeighborAdvertisement如下是PC2回應給PC1的NeighborAdvertisementRRouterflagSSolicitedflagOOverrideflagSameasSolicitation第八十三頁，共178頁。ICMP部分Target1::2和TargetLink-layerAddress選項回答了Solicitation提出的問題：即1::2的鏈路層地址。Solicited標志用于保證Pc1和Pc2之間是雙向可達的IPv4的ARP機制有在單向可達情況下安裝一條ARP表項的可能性第八十四頁，共178頁。鄰居緩存地址解析的結果使得Pc1在鄰居表中添加了如下表項，這樣后續的通信就可以使用這個表項進行通信了.第八十五頁，共178頁。鄰居緩存表項狀態每個鄰居緩存表項可能處于如下幾個狀態，我們將以一個典型通信過程來說明這些狀態。INCOMPLETE（不完善）REACHABLE（可達）STALE（陳舊）DELAY（延時）PROBE（探測）第八十六頁，共178頁。典型鄰居緩存表狀態變化PC1PC2Switch1::11::2上層要發送報文<1::1,1::2>鄰居表中沒有1::2項:添加[1::2,,Incomplete]MulticastNeighborSolicitation:[1::2,?],[1::1,MAC1]添加鄰居緩存項<1::1,MAC1,STALE>UnicastNeighborAdvertisement:[1::2,MAC2]修改為[1::2,MAC2,Reacheable][MAC1toMAC2]EchoRequest修改<1::1,MAC1,Delay>[MAC2toMAC1]EchoReplyUnicastNeighborSolicitation:[1::1,?],[FE80::,MAC2]修改<1::1,MAC1,Probe>NeighborAdvertisement:[1::1,MAC1]修改<1::1,MAC1,Reachable>RECHEABLETIME以后。。。修改<1::1,MAC1,Stale>上層要發送報文<1::2,1::1>UnicastNeighborAdvertisement:[1::2,MAC2]NeighborUnreachabilityDetection第八十七頁，共178頁。

同一鏈路上的數據轉發不同鏈路上的數據轉發數據轉發的兩種情形第八十八頁，共178頁。不在同一鏈路上節點間的通信簡單來說，不在同一鏈路上的節點之間的通信涉及如下兩個問題：如何在PC與路由器之間轉發數據Router&PrefixDiscoveryNext-hopDeterminationRedirect如何在路由器和路由器之間轉發數據RoutingProtocols第八十九頁，共178頁。PC-Router（主機－路由）Router-Router（路由－路由）Router-PC（與路由－路由相同）源和目的在不同鏈路上的數據轉發第九十頁，共178頁。Router&PrefixDiscoveryIPv6通信的前提是主機要有一個IPv6地址。IPv6地址可以是手工配置的、有狀態自動配置或是無狀態自動配置的。和IPv4一樣，一個主機要和不在同一鏈路上的主機通信必須要在主機上有路由：一般來講就是一個缺省網關。網關一樣可以是手工配置、有狀態自動配置或是無狀態自動配置的。我們的重點是無狀態自動配置。第九十一頁，共178頁。Router&PrefixDiscovery正如我們在“IPv6地址自動配置”中所講的那樣，Router&PrefixDiscovery功能主要由NeighborDiscovery協議的RouterSolicitation和RouterAdvertisement兩個消息完成。RouterSolicitation主機發送的用于探測路由器的存在，希望鏈路上的路由器給它回應RouterAdvertisementRouterAdvertisement路由器回應RouterSolicitation，分發網關和前綴等信息路由器“偽定期”自動發送的用于刷新維護網關和前綴等信息第九十二頁，共178頁。Pc-RouterStartup案例我們用如下例子來討論RouterDiscovery.RT1PC1自動配置PC2自動配置E1/0E3/0ipv6interfaceEthernet1/0ipv6address1::1/64undoipv6ndrahaltinterfaceEthernet3/0ipv6address2::1/64undoipv6ndrahalt第九十三頁，共178頁。RouterSolicitation三個關鍵點源地址是鏈路本地地址目的地址是ALLROUTERS攜帶Sourcelink-layeraddress第九十四頁，共178頁。RouterAdvertisement關鍵點目的地址是ALL_NODESRouterLifetime非零表示源地址“FE80::2e0:fcff:fe20:d6a8”準備成為一個缺省路由器Prefix用于地址自動配置第九十五頁，共178頁。結果結果有二種情況獲得一個全局IPv6地址獲得一個缺省網關第九十六頁，共178頁。Next-HopDeterminationPc1如果要和Pc2通信，那么一個必然的步驟就是根據Pc2的目的地址確定下一跳，即根據路由查找到RT1E1/0的三層地址和IPv4不同的是：IPv6在ND協議里明確規定了主機應該緩存這個查找結果以加快后續查找過程RT1PC1自動配置PC2自動配置E1/0E3/0第九十七頁，共178頁。優化問題：如果一個鏈路上有多個路由器，PC如何選擇合適的路由器呢？答案有二：路由：PC上可以將“缺省網關”按照路由的方式來管理。重定向：由路由器通知PC使用合適的缺省網關。在沒有網關的情況下，PC缺省認為一個目的地與自己在同一鏈路上；有網關的情況下，PC會將它認為不在同一鏈路上的數據包都送給缺省網關，這里的問題是：如果路由器發現這個目的原來是和源在同一網段呢？答案依然是重定向第九十八頁，共178頁。ICMPRedirect重定向過程PC1RT1RT2PC2PC2-1RedirecttoRT2DefaultGateway!ChangeDestinationCache!PC2-1PC2-1PC2-2PC2-2第九十九頁，共178頁。重定向報文關鍵點源地址必須是路由器地址目的地址是報文源Target是重定向地址：建議網關地址或是目的地址（如果目的地址和源在同一鏈路上）第一百頁，共178頁。PC-RouterRouter-Router源和目的在不同鏈路上的數據轉發第一百零一頁，共178頁。Router-RouterIPv6路由器的基本思想與IPv4完全一致：數據轉發以IPv6路由表為基礎路由表以IPv6路由協議維護第一百零二頁，共178頁。IPv6路由來源與IPv4類似，IPv6路由可能來自于直連路由靜態路由動態路由第一百零三頁，共178頁。直連路由直連路由是指路由器接口主機路由與前綴路由[rt1]disipv6routing-tableRoutingTable:Destinations:6Routes:6Destination:::1PrefixLength:128NextHop:::1Preference:0Interface:InLoopBack0Protocol:DirectState:ActiveNoAdvCost:0RefrenceCount:1Destination:1::PrefixLength:64NextHop:1::1Preference:0Interface:Ethernet1/0Protocol:DirectState:ActiveAdvCost:0RefrenceCount:1Destination:1::1PrefixLength:128NextHop:::1Preference:0Interface:InLoopBack0Protocol:DirectState:ActiveNoAdvCost:0RefrenceCount:1Destination:FE80::PrefixLength:10NextHop:::Preference:0Interface:NULL0Protocol:DirectState:ActiveNoAdvCost:0RefrenceCount:1第一百零四頁，共178頁。靜態路由配置命令ipv6route-static

ip-addressprefix-length{interface-name[nexthop-address]|gateway-address}[preference

preference-value]缺省路由

ipv6route-static::02::2Destination:::PrefixLength:0NextHop:2::2Preference:60Interface:Ethernet3/0Protocol:StaticState:ActiveAdvGotQCost:0RefrenceCount:2第一百零五頁，共178頁。動態路由目前公認支持IPv6的重要動態路由協議包括RIPngOSPFv3ISISMBGPRIPng/ISIS/BGP由于本身的實現不直接依賴于IP，所以僅需在支持IPv4的版本作簡單修改即可支持IPv6。OSPF由于直接基于IP協議實現，所以需要較大修改。第一百零六頁，共178頁。動態路由協議RIPngISISMBGPOSPFv3第一百零七頁，共178頁。RIPng與RIPv2一樣，RIPng具備如下特性RIPng是距離矢量路由協議，利用UDP傳輸機制[端口號為521]RIPng用跳數度量路由，16跳為不可達RIPng利用水平分割技術來減少環路發生可能性RIPng必須支持IPv6所以RIPng報文格式及路由數據庫與RIPv2不同。第一百零八頁，共178頁。RIPng路由學習過程RIPng以如下方式獲得路由信息向RIPng鄰居發送request期望獲得對方的response回應RIPng鄰居周期性[30s]自動發送response消息RIPng刪除路由表中的某些路由項的原因可能有300s未有刷新Cost為不可達第一百零九頁，共178頁。RIPng報文結構Command1-request2-response第一百一十頁，共178頁。典型RIPng配置RT1與RT2之間運行RIPng協議2::1/641::1/642::2/643::1/64RT1RT2sysnamert1ipv6interfaceEthernet1/0ipv6address1::1/64undoipv6ndrahaltripng1enableinterfaceEthernet3/0ipv6address2::1/64ripng1enableripng1sysnamert2ipv6interfaceEthernet0/0nterfaceEthernet1/0ipv6address3::1/64ripng1enableinterfaceEthernet3/0ipv6address2::2/64ripng1enableripng1第一百一十一頁，共178頁。報文交互RT1與RT2之間運行RIPng協議2::1/641::1/642::2/643::1/64RT1RT2RequestResponse第一百一十二頁，共178頁。結果RIPng路由信息第一百一十三頁，共178頁。RIPng其他配置RIPng的其他一些配置 路由聚合：ripngsummary-addressipv6-address/prefix-length

環路預防：ripngsplit-horizon，ripngpoison-reverse

路由引入：import-routeprotocol[process-id][cost

value][route-policyroute-policy-name]路由度量default-costvalue，preference

value，ripngmetricinvalue，ripngmetricoutvalue路由過濾filter-policygatewayip-prefix-nameimport，filter-policy{acl-number|ip-prefixip-prefix-name}import

第一百一十四頁，共178頁。IS-ISIS-IS本身是一個可擴展路由協議，它對IPv4的支持本身就是在對OSI網絡的一個擴展。為使其支持IPv6，我們需要定義“IPv6Reachability”和“IPv6InterfaceAddress”兩個TLV.IPv6ReachabilityIPv6InterfaceAddress第一百一十五頁，共178頁。MBGPMulti-protocolBGP是一個旨在讓BGP可以傳輸多種協議（不僅僅IPv4）的擴展。與IS-IS類似，MBGP支持IPv6也是比較容易，只需要將IPv6前綴信息和下一跳信息置于新定義的MP-NLRI即可。MP-NLRI第一百一十六頁，共178頁。OSPFv3OSPFv3在基本運行機制上未有改變(flooding,DRelection,areasupport,SPFcalculations)OSPFv3在如下意義上被重新定義OSPF報文和基本的LSA去除了編址語義以更好支持多協議OSPFv3新定義了一些LSA以攜帶地址和前綴OSPF基于鏈路而不是基于網段運行“Flooding”范圍被一般化OSPF認證機制被去除第一百一十七頁，共178頁。IPv6單播數據轉發小結一個簡單IPv6端到端通信過程為PC-RouterRouter-RouterRouter-Pc第一百一十八頁，共178頁。IPv6部署IPv6具有令人心動的各種應用現有網絡向IPv6過渡是必然的趨勢如何最合理的完成向IPv6的過渡？華為3com能夠提供各種過渡技術第一百一十九頁，共178頁。學習目標了解IPv6所能提供的各種應用掌握IPv6各種過渡技術掌握IPv6的部署學習完本課程，您應該能夠：第一百二十頁，共178頁。課程內容

IPv6現實應用IPv6網絡部署進程IPv6過渡技術IPv6的部署第一百二十一頁，共178頁。IPv6現實應用當前IP網絡的現實地址短缺不斷增長的互聯網設備和新應用永遠在線的互聯網接入業務需求構筑寬帶和移動的無縫互聯網無線（PDA、3G...）、寬帶接入、Internet家電...IPv6提供雙向通信帶來新的業務用戶時時在線，在線學校，IPCAR...IPv6是解決之道IPv6比IPv4更安全、更高效第一百二十二頁，共178頁。移動通信隨時隨地移動上網3G與互聯網的融合Internet移動第一百二十三頁，共178頁。時時在線，雙向通信網絡游戲網絡課堂隨時隨地資源共享我要訪問你計算機上的資源！NoProblem！IPv6網絡第一百二十四頁，共178頁。廣泛的嵌入式應用汽車、PDA、家用電器……智能式建筑下班了！車里空調先打開！家里的熱水放好，20分鐘后要用。IPv6網絡明白!Yes,sir!第一百二十五頁，共178頁。組播應用IPv6具有增強的組播能力什么電影我都有！想看什么，就看什么！IPv6網絡第一百二十六頁，共178頁。課程內容

IPv6現實應用IPv6網絡部署進程IPv6過渡技術IPv6的部署第一百二十七頁，共178頁。IPv6網絡部署進程循序漸進，降低成本IPv6孤島IPv6孤島IPv4Internet協議轉換IPv6孤島IPv6孤島IPv6InternetIPv6InternetIPv4孤島IPv4孤島IPv4InternetIPv6孤島主要通過隧道技術將各個孤島互聯第一百二十八頁，共178頁。課程內容

IPv6現實應用IPv6網絡部署進程IPv6過渡技術IPv6的部署第一百二十九頁，共178頁。過渡技術概述雙協議棧技術同時啟用v4與v6協議棧隧道技術v6報文封裝在v4中主流技術網絡地址轉換NAT－PT第一百三十頁，共178頁。IPv6過渡技術多個IPv6網絡之間互通手工隧道GRE隧道IPv6inIPv4隧道自動隧道6to4隧道ISATAP其它隧道技術IPv6網絡和IPv4網絡互通雙棧主機NAT－PT其它技術第一百三十一頁，共178頁。多個IPv6網絡之間互通采用隧道技術來完成互通IPv6報文作為IPv4的載荷優點充分利用現有網絡骨干網內部設備無須升級缺點額外的隧道配置效率降低第一百三十二頁，共178頁。GRE隧道技術GRE隧道技術IPv6報文被包含在GRE報文中作為GRE的載荷優點通用性好技術成熟，易于理解缺點維護復雜IPv4報頭IPv6報頭IPv6有效數據IPv4有效數據GRE報頭第一百三十三頁，共178頁。GRE隧道技術的流程發送方與接收方都是雙棧設備隧道已預先建立好發送方封裝報文，接收方解封裝IPv6孤島IPv6孤島IPv4網絡隧道雙棧雙棧IPv6主機IPv6主機IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭

GRE報頭第一百三十四頁，共178頁。GRE隧道的配置IPv6孤島IPv6孤島IPv4網絡隧道雙棧雙棧IPv6主機IPv6主機IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭

GRE報頭interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address1::164ipv6route-static1::264tunnel0interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address1::264ipv6route-static1::164tunnel0注意還要在兩邊配置靜態路由：ipv6route-static1::264tunnel0ipv6route-static1::164tunnel0否則不通第一百三十五頁，共178頁。IPv6inIPv4隧道技術IPv6inIPv4隧道技術IPv6報文被包含在IPv4報文中作為IPv4的載荷同GRE隧道有類似的優缺點IPv4報頭IPv6報頭IPv6有效數據IPv4有效數據第一百三十六頁，共178頁。IPv6inIPv4隧道的配置IPv6孤島IPv6孤島IPv4網絡隧道雙棧雙棧IPv6主機IPv6主機IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭

interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address1::164tunnel-protocolipv6-ipv4interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address1::264tunnel-protocolipv6-ipv4第一百三十七頁，共178頁。自動隧道技術自動隧道技術目的地址為IPv4兼容IPv6地址，包含的IPv4地址即為隧道末端IPv4兼容IPv6地址:0:0:0:0:0:0:a.b.c.d(前96位為0，后32位為IPv4地址)適用于不經常性的IPv6節點連接需求優點不需要為每條隧道預先配置維護方便缺點目的地址要求是IPv4兼容IPv6地址（前綴為96；同一子網內）第一百三十八頁，共178頁。自動隧道技術的流程發送方與接收方都是雙棧設備發送方在發送時根據目的地址建立隧道發送方封裝報文，接收方解封裝IPv4網絡隧道雙棧設備雙棧設備

IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭IPv4地址：20.1.2.1IPv6地址：::20.1.2.1源：20.1.1.1目的：20.1.2.1源：::20.1.1.1目的：::20.1.2.1IPv4地址：20.1.1.1IPv6地址：::20.1.1.1第一百三十九頁，共178頁。自動隧道的配置interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address::20.1.1.196tunnel-protocolipv6-ipv4auto-tunnelinterfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address::20.1.2.196tunnel-protocolipv6-ipv4auto-tunnelIPv4網絡隧道雙棧設備雙棧設備IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭IPv4地址：20.1.2.1IPv6地址：::20.1.2.1源：20.1.1.1目的：20.1.2.1源：::20.1.1.1目的：::20.1.2.1IPv4地址：20.1.1.1IPv6地址：::20.1.1.1第一百四十頁，共178頁。6to4隧道技術6to4隧道技術目的地址為6to4地址，包含的IPv4地址即為隧道末端6to4地址:2002:a.b.c.d:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx可通過6to4中繼路由器，使6to4網點連接到大的純IPv6網絡優點不需要為每條隧道預先配置，維護方便缺點整個IPv6網點使用特殊的6to4地址6to4地址第一百四十一頁，共178頁。6to4隧道技術的流程6to4網絡IPv4網絡隧道6to4邊緣IPv6主機IPv6主機IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭6to4網絡6to4邊緣2002:0901:0203::/482002:8001:0203::/48純IPv6網絡6to4中繼3FFE:ABCD::/48

同自動隧道技術類似6to4中繼通往純IPv6網絡的網關只要前綴一樣就可以第一百四十二頁，共178頁。6to4隧道的配置interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address2002:8001:0203::48tunnel-protocolipv6-ipv46to4ipv6route-static2002::16tunnel0interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address2002:0901:020348tunnel-protocolipv6-ipv46to4ipv6route-static2002::16tunnel06to4網絡IPv4網絡隧道6to4邊緣IPv6主機IPv6主機IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv6報頭+數據IPv4報頭6to4網絡6to4邊緣2002:0901:0203::/482002:8001:0203::/48純IPv6網絡6to4中繼3FFE:ABCD::/48

第一百四十三頁，共178頁。ISATAP隧道技術ISATAP隧道技術連接IPv4網點內部的IPv6主機和路由器將IPv4網點作為一個NBMA鏈路，在IPv4報文中封裝IPv6報文優點IPv4網點內部的IPv6主機可自動獲得IPv6前綴缺點IPv6地址為固定格式IPv6網絡IPv4網絡雙棧v4/v6主機IPv6主機ND協議可跨網段進行！第一百四十四頁，共178頁。ISATAP隧道的配置interfaceethernet0interfacetunnel0ipv6address1::5EFE:20.1.2.164undoipv6ndrahalttunnel-protocolipv6-ipv4isatapIPv6網絡IPv4網絡雙棧v4/v6主機IPv6主機第一百四十五頁，共178頁。ISATAP隧道實例第一百四十六頁，共178頁。第一百四十七頁，共178頁。第一百四十八頁，共178頁。第一百四十九頁，共178頁。第一百五十頁，共178頁。第一百五十一頁，共178頁。第一百五十二頁，共178頁。第一百五十三頁，共178頁。第一百五十四頁，共178頁。ISATAP隧道與6to4隧道第一百五十五頁，共178頁。6PEMPLS/BGP隧道通過IPv4或MPLS網絡連接多個IPv6孤島，使用BGP交換IPv6可達信息。IPv6網絡可被看作VPN網，多個IPv6孤島屬于同一VPN，利用VPN機制在PE之間建立隧道連接可以充分利用已有MPLS或VPN網絡MPLS/IPv4網絡IPv4VPN純IPv6網絡IPv6IPv6IPv6IPv4VPN第一百五十六頁，共178頁。其它隧道技術6over4使用IPv4組播來模擬一個虛擬的VE鏈路，IPv6的組播地址映射成IPv4的組播地址，進而可實現鄰居發現。要求主機間的IPv4必須支持組播。用來互連IPv4網絡內隔離的IPv6主機Teredo使得IPv4NAT設備后的節點可以通過UDP上的隧道獲得IPv6連接隧道代理（TunnelBroker）——僅僅是一種構想虛擬的IPv6ISP。簡化隧道配置，適于ISP提供初期的IPv6接入服務，服務于那些較小的孤立的IPv6站點第一百五十七頁，共178頁。IPv6網絡和IPv4網絡互通雙棧技術同時支持IPv6和IPv4協議應用程序根據DNS解析地址類型選擇使用IPv6或IPv4協議優點互通性好，實現簡單，允許應用逐漸從IPv4過渡到IPv6缺點只適用雙棧節點本身對每個IPv4節點都要升級，成本較大，沒有解決IPv4地址緊缺問題IPv6/IPv4應用層IPv4TCP/UDPIPv6鏈路層第一百五十八頁，共178頁。SIIT技術SIIT（StatelessIP/ICMPTranslation）對IP和ICMP報文進行轉換（將IPv6報頭與IPv4報頭直接轉換）IPv6節點使用::FFFF:0:a.b.c.d（翻譯地址）IPv6節點訪問IPv4節點使用（映射地址）IPv4地址：10.0.0.1IPv4地址池IPv4網絡第一百五十九頁，共178頁。NAT-PT原理NAT-PT的工作原理通過中間的NAT-PT協議轉換服務器，實現純IPv6節點和純IPv4節點間的互通NAT-PT服務器分配動態IPv4地址來標識IPv6主機（與DNS配合）NAT-PT服務器向相鄰IPv6網絡宣告96位地址前綴信息，用于標識IPv4主機NAT-PT服務器負責IPv4-to-IPv6，或IPv6-to-IPv4的報文轉換優點只需設置NAT-PT服務器缺點資源消耗較大，服務器負載重第一百六十頁，共178頁。NAT-PT種類靜態NAT-PTNAT-PT服務器提供一對一的IPv6地址和IPv4地址的映射配置復雜，使用大量的IPv4地址動態NAT-PTNAT-PT服務器提供多對一的IPv6地址和I