《与系统集成》PPT课件.ppt

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1、第五部分第五部分 IPV6与系统集成与系统集成IPV6IPV6与系统集成与系统集成nIPV6IPV6的地址表示及分类的地址表示及分类 nIPV6IPV6的地址配置的地址配置nIPV6IPV6的基本首部和扩展首部的基本首部和扩展首部nIPV6IPV6的域名解析的域名解析nIPV4IPV4向向IPV6IPV6的过渡的过渡n基于基于IPV6IPV6的的WINDOWSWINDOWS网络网络 2解决解决 IP 地址耗尽的措施地址耗尽的措施n从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在输速率来看，现在 IPv4 已很不适用。已很不适用。n最主要的问题就是

2、最主要的问题就是 32 位的位的 IP 地址不够用。地址不够用。n要解决要解决 IP 地址耗尽的问题的措施：地址耗尽的问题的措施：采用无类别编址采用无类别编址 CIDR，使，使 IP 地址的分配更加合理。地址的分配更加合理。采用网络地址转换采用网络地址转换 NAT 方法以节省全球方法以节省全球 IP 地址。地址。采用具有更大地址空间的新版本的采用具有更大地址空间的新版本的 IP 协议协议 IPv6。3IPV6的表示的表示nIPv6 将地址从将地址从 IPv4的的32位增大到了位增大到了128位位n每个每个 16 位的值用位的值用4位十六进制值表示，一共位十六进制值表示，一共8组，各组之间组，各

3、组之间用冒号分隔。用冒号分隔。例如：例如：68E6:8C64:FFFF:FFFF:1101:1180:960A:FFFFn零压缩零压缩(zero compression)：每一组：每一组4位值中位值中前导的零可前导的零可以省去；以省去；如果一组如果一组4位都是位都是0，则可以用一个，则可以用一个0表示；一连串表示；一连串连续的零可以为一对冒号所取代。连续的零可以为一对冒号所取代。例如：例如：FF05:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00B3 可以写成：可以写成：FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成：可以写成：FF05:B3 4IPV6的表示的表示 200

4、1:0db8:0000:0000:0000:0000:142c:57ab 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:142c:57ab可以表示为：可以表示为：2001:db8:142c:57ab 2001:db8:142c:57abn零压缩的限制：任一地址中只能使用一次零压缩零压缩的限制：任一地址中只能使用一次零压缩,即不即不允许出现允许出现两次双冒号。两次双冒号。例如：例如：12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:178A12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:178A可以表示为：可以表示为：12AB:CD30:0

5、:0:0:178A 12AB:CD30:0:0:0:178A可以表示为：可以表示为：12AB:0:0:CD30:178A 12AB:0:0:CD30:178A错误的表示：错误的表示：12AB:CD30:178A 12AB:CD30:178A5IPV6的地址分类及前缀表示的地址分类及前缀表示IPv6IPv6数据报的目的地址是以下三种类型地址之一：数据报的目的地址是以下三种类型地址之一：n单播单播:单播就是传统的点对点通信。单播就是传统的点对点通信。n多播多播:多播是一点对多点的通信。多播是一点对多点的通信。n任播任播:这是这是IPv6IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算增加的一种类型。

6、任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。的一个。IPv6 IPv6将实现将实现IPv6IPv6的主机和路由器均称为的主机和路由器均称为结点结点。IPv6IPv6地址地址是分配给结点上面的接口。是分配给结点上面的接口。n一个接口可以有多个单播地址。一个接口可以有多个单播地址。n一个结点接口的单播地址可用来唯一的标志该结点一个结点接口的单播地址可用来唯一的标志该结点。6IPV6的地址分类及前缀表示的地址分类及前缀表示nIPv6 将将 128 位地址空间分为两大部分。位地址空间分为两大部分。第一部分是可变长

7、度的类型前缀，它定义了地址的第一部分是可变长度的类型前缀，它定义了地址的目的。目的。第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。类型前缀地址的其他部分长度可变长度可变128 位7IPV6的地址分类及前缀表示的地址分类及前缀表示类型前缀类型前缀地址类型地址类型占地址空间份额占地址空间份额0000000000000000保留保留(未指明地址、环回地址、未指明地址、环回地址、IPV4IPV4兼容地址除外兼容地址除外)1/2561/256001001可汇聚全球单播地址可汇聚全球单播地址 1/81/811111110101111111010本地链路单播地址本地

8、链路单播地址1/10241/102411111110111111111011本地站点单播地址本地站点单播地址1/10241/10241111111111111111多播地址多播地址1/2561/256nCIDRCIDR的斜线表示法仍然可用。的斜线表示法仍然可用。60 60位的前缀可记为：位的前缀可记为：12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或或12AB:CD30:0:0:0:0/60 12AB:CD30:0:0:0:0/60 或或12AB:0:0:CD30:/6

9、012AB:0:0:CD30:/60 8IPV6的地址分类及前缀表示的地址分类及前缀表示n前缀为前缀为0000 00000000 0000的地址为保留地址，下面三种除外的地址为保留地址，下面三种除外不确定地址不确定地址:是是1616字节的全零地址，字节的全零地址，0:0:0:0:0:0:0:00:0:0:0:0:0:0:0，地址前缀是地址前缀是“:/128”“:/128”。这个地址为还没有配置到一个。这个地址为还没有配置到一个标准的标准的IPIP地址的主机当作源地址使用。地址的主机当作源地址使用。回环地址回环地址:节点向自身发送节点向自身发送IPV6IPV6包，包，0:0:0:0:0:0:0:

10、10:0:0:0:0:0:0:1，地址前缀是地址前缀是“:1/128”“:1/128”。相当于。相当于IPV4IPV4的的基于基于IPv4IPv4的地址的地址:前缀为前缀为0000 00000000 0000保留一小部分地址作保留一小部分地址作为与为与IPv4IPv4兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时期期IPv4IPv4和和IPv6IPv6将会同时存在，而有的结点不支持将会同时存在，而有的结点不支持IPv6IPv6。基于基于IPV4IPV4的地址分为的地址分为IPV4IPV4映射地址映射地址和和IPV4IPV4一致地址一致地址。9IPV6的地址分类

11、及前缀表示的地址分类及前缀表示IPV4IPV4映射地址：不建议使用映射地址：不建议使用0000.0000 FFFF IPv4 地址80 位16 位32 位地址格式地址格式:FFFF:A.B.C.D :FFFF:A.B.C.D 如如IPV4IPV4一致地址：一致地址：0000.0000 IPv4 地址96 位32 位地址格式地址格式:A.B.C.D :A.B.C.D 如如10IPV6的地址分类及前缀表示的地址分类及前缀表示n前缀为前缀为001001的地址为可聚合全球单播地址，相当于的地址为可聚合全球单播地址，相当于IPV4IPV4中的中的公有地址，由公有地址，由IANAIANA按地域进行分配，地

12、址前缀按地域进行分配，地址前缀2001:/162001:/16是最是最常用的常用的IPv6IPv6地址地址。n前缀为前缀为1111 1110 101111 1110 10的地址为本地链路单播地址，它相当于的地址为本地链路单播地址，它相当于IPV4IPV4中的中的MicrosoftMicrosoft的自动专用配置的的的自动专用配置的的IPIP地址，可以在本地地址，可以在本地LANLAN通信，不能和因特网的其他主机通信。地址前缀是通信，不能和因特网的其他主机通信。地址前缀是FE80:/10FE80:/10 n前缀为前缀为1111 1110 111111 1110 11的地址为本地站点单播地址，它相

13、当于的地址为本地站点单播地址，它相当于IPV4IPV4中的私有地址，不能在全球路由。地址前缀是中的私有地址，不能在全球路由。地址前缀是FEC0:/10FEC0:/10n前缀为前缀为1111 1111 1111 1111 的地址多播地址，地址前缀是的地址多播地址，地址前缀是FF00:/8FF00:/811IPV6与与IPV4地址比较地址比较IPv4IPv4地址地址 IPv6IPv6地址地址 未指定地址为未指定地址为 0.0.0.0 0.0.0.0 未指定地址为未指定地址为:/128 :/128 回环地址为回环地址为 127.0.0.1 127.0.0.1回环地址为回环地址为:1/128:1/12

14、8公用公用 IP IP地址地址可聚合全球单播地址可聚合全球单播地址2001:/162001:/16MicrosoftMicrosoft自动专用配置地址自动专用配置地址169.254.0.0/16169.254.0.0/16本地链路单播地址（本地链路单播地址（FE80:/10 FE80:/10）私有地址私有地址10.0.0.0/810.0.0.0/8、172.16.0.0/12172.16.0.0/12和和192.168.0.0/16192.168.0.0/16本地站点单播地址（本地站点单播地址（FEC0:/10 FEC0:/10）组播地址（组播地址（224.0.0.0/4 224.0.0.0/

15、4）组播地址（组播地址（FF00:/8FF00:/8）广播地址广播地址无，只有任播地址无，只有任播地址表达方式：点分十进制表达方式：点分十进制 表达方式：冒号十六进制式表达方式：冒号十六进制式12IPV6IPV6的地址配置的地址配置nIPV6IPV6把把1/81/8的地址分配给了的地址分配给了可汇聚全球单播地址，最前面可汇聚全球单播地址，最前面三位是三位是001001，单播地址的划分如下所示：，单播地址的划分如下所示：第一级第三级接口标识符（64 位）子网标识符（16 位）第二级全球路由选择前缀（48 位）位 0 48 64 127 IPv6 IPv6 扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级：

16、扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级：(1)(1)全球路由选择前缀，占全球路由选择前缀，占4848位，分配给公司和组织位，分配给公司和组织 (2)(2)子网标识符，占子网标识符，占1616位，用于创建子网。位，用于创建子网。(3)(3)接口标识符，占接口标识符，占6464位，指明主机的网络接口。位，指明主机的网络接口。13IPV6IPV6的地址配置的地址配置nIPv6IPv6支持支持无状态无状态和和有状态有状态两种地址自动配置的方式。两种地址自动配置的方式。IPv6 IPv6自动配置方式是获得地址的关键，可以自动将自动配置方式是获得地址的关键，可以自动将IPIP地地址分配给用户，即计算机连接

17、到址分配给用户，即计算机连接到IPv6IPv6网络便可自动设设置地网络便可自动设设置地址。址。有状态地址自动配置方式是有状态地址自动配置方式是IPv6IPv6继承了继承了IPv4IPv4的的DHCPDHCP自动自动配置服务，称其为配置服务，称其为全状态自动配置全状态自动配置。在无状态地址自动设置方式下，网络接口接收路由器宣在无状态地址自动设置方式下，网络接口接收路由器宣告的告的可汇聚全球单播地址可汇聚全球单播地址4848位位前缀，再结合接口的前缀，再结合接口的6464位标识位标识符得到一个可聚集符得到一个可聚集全球单播地址。全球单播地址。IEEE IEEE制定了一个标准的制定了一个标准的646

18、4位全球唯一的硬件地址格式，位全球唯一的硬件地址格式，称为称为EUI-64EUI-64，类似于现在的现在的标准，类似于现在的现在的标准4848位全球唯一硬件地位全球唯一硬件地址，前三个字节为公司标识符，后五个字节为扩展标识符。址，前三个字节为公司标识符，后五个字节为扩展标识符。14IPV6IPV6的地址配置的地址配置n目前使用的目前使用的4848位全球唯一物理地址，扩展得到位全球唯一物理地址，扩展得到6464位的接口位的接口表示符使用表示符使用EUI64EUI64转换算法。转换算法。0 xFFFE低 24 位cccccc1ccccccccccccccccc 1111111111111110cc

19、cccc0ccccccccccccccccc位 0 8 24 47位 0 8 24 40 6348位物理地址64位接口标识符低 24 位G/L 位G/L=115IPV6IPV6的地址配置的地址配置n无状态地址自动设置过程如下：无状态地址自动设置过程如下：主机将网卡的主机将网卡的MACMAC地址地址(IEEEIEEE已将物理地址由已将物理地址由4848位改为位改为6464位。如果位。如果主机采用的物理地址依然是主机采用的物理地址依然是4848位，那么将使用位，那么将使用EUI64EUI64转换算法将转换算法将4848位位MACMAC地址转换为地址转换为6464位位MACMAC地址地址）附加）附加

20、本地链路地址本地链路地址FE80:/10FE80:/10之后，之后，产生一个本地链路单播地址。产生一个本地链路单播地址。接着主机发出一个被称为邻居发现的请求，以验证该地址的唯一接着主机发出一个被称为邻居发现的请求，以验证该地址的唯一性。如果请求没有得到响应，则表明主机自我设置的本地链路单性。如果请求没有得到响应，则表明主机自我设置的本地链路单播地址是唯一的。否则，主机将使用一个随机产生的接口播地址是唯一的。否则，主机将使用一个随机产生的接口IDID组成组成一个新的本地链路单播地址。一个新的本地链路单播地址。以该地址为源地址，主机向本地链接中所有路由器多点广播一个路由器以该地址为源地址，主机向本

21、地链接中所有路由器多点广播一个路由器请求的配置信息请求。请求的配置信息请求。路由器以一个包含一个路由器以一个包含一个可聚合全球单播地址前缀可聚合全球单播地址前缀2001:/162001:/16和其它相和其它相关配置信息的路由公告响应该请求。主机用它从路由器得到的全局地址关配置信息的路由公告响应该请求。主机用它从路由器得到的全局地址前缀加上自己的接口前缀加上自己的接口IDID，自动配置全局地址，然后就可以与，自动配置全局地址，然后就可以与InternetInternet中中的其它主机通信了。的其它主机通信了。16IPV6IPV6的基本首部的基本首部nIPv6 IPv6 将首部长度变为固定的将首部

22、长度变为固定的4040字节，称为基本字节，称为基本首部首部(base header)(base header)。n将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有有8 8个。个。n取消了首部的检验和字段，加快了路由器处理数取消了首部的检验和字段，加快了路由器处理数据报的速度。据报的速度。n在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。n所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷载荷(payload)(payload)或净负荷。或净负荷。17IPv6 数据报的一般形式数据报的

23、一般形式基本首部 扩展首部 1 扩展首部 N 数 据 部 分选项IPv6 数据报有效载荷18041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24有效载荷（扩展首部/数据）IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效载荷（至 64 KB）19041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位t）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24扩展首部/数据IPv6 的基本首部（40 B）IPv6 的有效载荷（至 64 KB）有效载

24、荷（扩展首部/数据）20041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B版本(version)4 位。它指明了协议的版本，对 IPv6 该字段总是 6。21041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B通信量类(traffic class)8 位。这是为了区分不同的 IPv6 数据报的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类

25、性能的实验。22041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B流标号(flow label)20 位。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报，“流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。23041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B有效载荷长度(paylo

26、ad length)16 位。它指明 IPv6 数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是 64 KB。24041631版 本位目 的 地 址源 地 址下一个首部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B下一个首部(next header)8 位。它相当于 IPv4 的协议字段或可选字段。25041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B跳数限制(

27、hop limit)8 位。源站在数据报发出时即设定跳数限制。路由器在转发数据报时将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据报丢弃。26041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B源地址 128 位。是数据报的发送站的 IP 地址。27041631版 本位目 的 地 址源 地 址下 一 个 首 部流 标 号12通 信 量 类（128 位）（128 位）有 效 载 荷 长 度跳 数 限 制24IPv6的基本首部40 B目的地址 128 位。

28、是数据报的接收站的 IP 地址。28nIPv6 把原来把原来 IPv4 首部中选项的功能都放在扩首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。站和目的站的主机来处理。n数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部）。部）。n这样就大大提高了路由器的处理效率。这样就大大提高了路由器的处理效率。IPV6的扩展首部的扩展首部29在在 RFC 2460 RFC 2460 中定义了六种扩展首部：中定义了六种扩展首部

29、：n 逐跳选项逐跳选项n 路由选择路由选择n 分片分片n 鉴别鉴别n 封装安全有效载荷封装安全有效载荷n 目的站选项目的站选项 IPV6的扩展首部的扩展首部30IPV6的扩展首部的扩展首部有效载荷基本首部下一个首部=TCP/UDPTCP/UDP 首部和数据 (TCP/UDP 报文段）无扩展首部有效载荷基本首部下一个首部=路由选择路由选择首部下一个首部=分片分片首部下一个首部=TCP/UDPTCP/UDP 首部和数据 (TCP/UDP 报文段）有扩展首部31IPV6IPV6的域名解析的域名解析 为了实现为了实现IPV4IPV4和和IPV6IPV6之间的之间的DNSDNS查询和响应，可以采用查询和

30、响应，可以采用DNSDNS应用层应用层网关网关DNS-ALGDNS-ALG结合地址转化和协议转换结合地址转化和协议转换NAT-PTNAT-PT的方法。的方法。NAT-PT NAT-PT转换器位于转换器位于IPV4IPV4和和IPV6IPV6两个网关的交界处，在两个网关的交界处，在NAT-PTNAT-PT上运上运行行DNS-ALGDNS-ALG程序，程序，NAT-PT NAT-PT完成地址转换，完成地址转换，DNS-ALGDNS-ALG完成完成DNSDNS记录的修改记录的修改和和DNSDNS的请求和应答。的请求和应答。32IPV6IPV6的域名解析的域名解析nIPV4IPV4网络的节点网络的节点

31、PC1PC1发送给发送给IPV6IPV6网络的网络的DNS2DNS2一个查询请求，请求域名一个查询请求，请求域名为的为的IPIP地址，即对地址，即对IPV6IPV6网络节点网络节点PC2PC2的查询请求。的查询请求。nDSC-ALGDSC-ALG接收到接收到DNSDNS请求后，将请求后，将“A”“A”记录改写成记录改写成“AAAA”“AAAA”或者或者“A6”“A6”并发送给并发送给IPV6IPV6网络的网络的DNS2DNS2服务器。服务器。33nDNS2DNS2服务器将服务器将PC2PC2的地址的地址2001:DB8:2DE:E132001:DB8:2DE:E13作为应答发送给作为应答发送给

32、DNS-ALGDNS-ALG，DNS-ALGDNS-ALG将应答中的将应答中的“AAAA”“AAAA”或者或者“A6”“A6”记录修改为记录修改为“A”“A”记录，记录，n在在NAT-PTNAT-PT地址池中找出一个未用地址，例如，将该地址池中找出一个未用地址，例如，将该IPV6IPV6地址和选定的地址和选定的IPV4IPV4地址之间建立建立映像关系，并通知地址之间建立建立映像关系，并通知NAT-PTNAT-PT记录。记录。n将将IPV4IPV4地址作为解析结果送给地址作为解析结果送给IPV4IPV4网络节点网络节点PC1PC1。nPC1PC1以作为目的地址与以作为目的地址与PC2PC2进行进

33、行NAT-PTNAT-PT通信。通信。IPV6的域名解析的域名解析34IPV4IPV4向向IPV6IPV6的过渡的过渡35n双协议栈是指在完全过渡到双协议栈是指在完全过渡到IPv6IPv6之前，使一部分主机或路由器装有两之前，使一部分主机或路由器装有两个协议栈，个协议栈，IPv4IPv4和和IPv6IPv6。双协议栈主机或路由器既能够和。双协议栈主机或路由器既能够和IPv6IPv6的系统的系统通信，又能够和通信，又能够和IPv4IPv4的系统通信。双协议栈主机在和的系统通信。双协议栈主机在和IPv6IPv6主机通信时主机通信时采用采用IPv6IPv6地址，在和地址，在和IPv4IPv4主机通信

34、时采用主机通信时采用IPv4IPv4地址。地址。IPV4IPV4向向IPV6IPV6的过渡的过渡36IPV4IPV4向向IPV6IPV6的过渡的过渡n向IPv6过渡的另一种方法是使用隧道技术。这种方法的要点就是在IPv6数据报要进入IPv4网络时由实现了双协议栈的路由器将IPv6数据报封装成为IPv4数据报，使得整个IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据部分。IPv6数据报就在IPv4网络的隧道中传输。当IPv4数据报离开IPv4网络中的隧道时，再由实现了双协议栈的路由器将其数据部分，即原来的IPv6数据报交给IPv6协议栈。37IPV4IPV4向向IPV6IPV6的过渡的过渡IPv4 网络IPv6IPv6ABCDEFIPv4 数据报IPv4 数据报IPv4网络 源地址：B目的地址：EIPv6数据报双协议栈IPv6/IPv4双协议栈IPv6/IPv4流标号：X源地址：A目的地址：F 数据部分IPv6 数据报流标号：X源地址：A目的地址：F 数据部分IPv6 数据报源地址：B目的地址：EIPv6数据报38