IPv6技术讲座
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第2讲 下一代互联网核心协议IPv6
Ipv4 “192.31.20.46” 相应IPv6 “：：192.31.20.46”
成都理工大学工程技术学院
计算机前沿技术讲座
4、IPv4向IPv6的过度
成都理工大学工程技术学院
计算机前沿技术讲座
IPv4向IPv6的过渡
• IETF NGTrans 工作组： • 定义从IPv4网络向IPv6网络过渡的过程； • 定义和指定厂商在实现IPv6转换的主机、路由器
计算机前沿技术讲座
第2讲
下一代互联网核心协议IPv6
成都理工大学工程技术学院
计算机前沿技术讲座
本讲提纲
1、IPv4的缺陷 2、IPv6的新特性 3、IPv6的头部结构 4、IPv4向IPv6的过度 5、IPv6国内外的发展状况 6、IPv6研究的热点问题
成都理工大学工程技术学院
计算机前沿技术讲座
成都理工大学工程技术学院
计算机前沿技术讲座
目前的解决办法：NAT网络地址转换
优点：可以减少IP地址的消耗，并带来一定的安 全性。
缺点：
a.单向性，破坏了IP的端到端模式。 b. 降低了网络性能，增加了网络的时延，在网络很 大的时候，会成为通信的瓶颈。 c.一旦NAT网关遭受攻击，整个网络就会瘫痪，增 加了安全风险。 d. 两个使用NAT的内部网络合并时需要重新编址。 e.当一个网络中存在多个NAT设备时，这些设备的 同步和协调变得非常困难。
计算机前沿技术讲座
隧道技术
隧道技术是指在IPv6发展的初期，通过 IPv4隧道连接IPv6子网，将IPv6的分组封 装在IPv4的分组中，封装后的IPv4分组通 过IPv4的路由体系传输;
成都理工大学工程技术学院
计算机前沿技术讲座
隧道技术
佛山移动：移动前沿技术介绍 - IPV6 - 讲演
CERNET2－中国教育2004年建设目前世界上规模最大的纯Ipv6主干网
CERNET2主干网由25个主节点构成， Cernet2 主干网覆盖全国20个重点 城市 8部委支持的CNGI与2003年启动 CERNET、中科院和国内主要运营商承担实验网建设 建设完成300个接入网 正在进行研究与开发，参与标准化和国际合作
IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 IPv4 IPv6 IPv4 IPv6
All IPv6
IPv4 Islands
IPV6—IPV4过渡共存
IPV4网络 千兆线速NAT-PT
DNS/FTP/HTTP NAT-PT V4-Addr-Pool ALG V6-Addr-Pool
IPV6的优势
简单是美 移动便捷 扩展为先 层次划分
几乎无限的地址空间
QoS保 证
即插即用 贴身安全
几乎无限的地址空间，全世
界的每一粒沙子都会有相对应 的一个IP地址
简单是美——简化固定的基本报头，提高处理效率 扩展为先——引入灵活的扩展报头，协议易扩展 层次区划——地址格式更具层次性，便于路由聚合 即插即用——地址配置简化，自动配置 贴身安全——网络层的IPSec认证与加密，端到端安全 Qos 考虑——新增流标记域 移动通讯支持——Mobile IPv6基于移动更加丰富的应用 全新的邻居发现， 100M以上的端到端的高性能通讯
5、地址结构优化、大数据吞吐
IPV4的地址是非层次型路由结构的，但IPV4是采用与网络拓扑结构无关的的形式来分配地址空间的，因此不能 有效地进行地址聚合。每增加一个子网，路由器就要增加一个表项，这种庞大的路由表项不仅增加了查找和存储的 开销，消耗大量的网络资源，降低效率和服务的稳定性。同时IPV4数据报报头的不固定，很难用硬件电路对路由信 息进行提取和分析，大大抑制了路由器数据的吞吐率。
《中国电信IPv培训》课件
网络安全问题
IPv6协议的安全机制需要进行不断改进和完善，以应对日益复杂的 网络安全威胁。
IPv4与IPv6的过渡
在IPv4和IPv6共存的过渡期，需要解决双栈环境下的互联互通问题 ，保障用户访问不受影响。
IPv6的未来发展方向
强化IPv6的安全性
01
未来IPv6的发展将更加注重安全性的提升，加强安全机制的建
更高效的路由和转发机制
IPv6协议采用了更高效的路由和转发机制， 可以提高网络性能。
IPv6的优势
01
IPv6可以解决IPv4地址 耗尽的问题，提供更多 的地址空间。
02
IPv6可以提供更好的网 络安全保护，提高网络 安全性。
03
IPv6可以更好地支持多 媒体应用，提高网络性 能。
04
IPv6可以促进互联网的 创新和发展，推动互联 网技术的进步。
03
中国电信IPv6的推进情况
中国电信IPv6的发展历程
初始阶段
推广阶段
中国电信开始探索IPv6技术，建立研 究团队，进行技术储备。
随着IPv6技术的不断成熟，中国电信 逐步扩大IPv6的部署范围，推动全网 向IPv6升级。
试点阶段
中国电信在部分地区和业务领域开展 IPv6试点工作，验证技术的可行性和 成熟度。
THANK YOU
设和完善，保障网络的安全稳定运行。
优化IPv6的性能
02
随着云计算、大数据等技术的发展，IPv6的性能需要得到进一
步提升，以满足不断增长的网络需求。
拓展IPv6的应用场景
03
未来IPv6的应用场景将进一步拓展，不仅局限于传统的互联网
领域，还将渗透到物联网、工业互联网等新兴领域。
IPv6协议的安全机制需要进行不断改进和完善，以应对日益复杂的 网络安全威胁。
IPv4与IPv6的过渡
在IPv4和IPv6共存的过渡期，需要解决双栈环境下的互联互通问题 ，保障用户访问不受影响。
IPv6的未来发展方向
强化IPv6的安全性
01
未来IPv6的发展将更加注重安全性的提升，加强安全机制的建
更高效的路由和转发机制
IPv6协议采用了更高效的路由和转发机制， 可以提高网络性能。
IPv6的优势
01
IPv6可以解决IPv4地址 耗尽的问题，提供更多 的地址空间。
02
IPv6可以提供更好的网 络安全保护，提高网络 安全性。
03
IPv6可以更好地支持多 媒体应用，提高网络性 能。
04
IPv6可以促进互联网的 创新和发展，推动互联 网技术的进步。
03
中国电信IPv6的推进情况
中国电信IPv6的发展历程
初始阶段
推广阶段
中国电信开始探索IPv6技术，建立研 究团队，进行技术储备。
随着IPv6技术的不断成熟，中国电信 逐步扩大IPv6的部署范围，推动全网 向IPv6升级。
试点阶段
中国电信在部分地区和业务领域开展 IPv6试点工作，验证技术的可行性和 成熟度。
THANK YOU
设和完善，保障网络的安全稳定运行。
优化IPv6的性能
02
随着云计算、大数据等技术的发展，IPv6的性能需要得到进一
步提升，以满足不断增长的网络需求。
拓展IPv6的应用场景
03
未来IPv6的应用场景将进一步拓展，不仅局限于传统的互联网
领域，还将渗透到物联网、工业互联网等新兴领域。
IPv6技术讲座.
多点传送地址（ Multicast Addresses）
11111111
1/256 total space
7
2018/9/15
IPv6地址
Unicast addresses
Link-Local
FE80::/10
automatically configured with interface id used for neighbor and router discovery
12
IPv6地址表示
RFC2732: Preferred Format for Literal IPv6 Addresses in URL
http://[1080::8:800:200C:417A]:80/index.html
2018/9/15
13
IPv6地址
Required Node Addresses
2018/9/15
10
IPv6地址表示
Format is x:x:x:x:x:x:x:x
x is a 16 bit hexadecimal field FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210
Leading zeros in a field are optional :: can be used to represent multiple groups of 16 bits of zero
NAT CIDR
3
暂时的解决方法
2018/9/15
IPv6主要特性
Larger Address Space
128位
Aggregation-based address hierarchy
IPv6讲解
IPv6讲解IPv6是第六代互联网协议（Internet Protocol Version 6）的缩写，它是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。
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。
IPv6使用更小的路由表，使得路由器转发数据包的速度更快。
IPv6增加了增强的组播支持以及对流的控制，对多媒体应用很有利，对服务质量（QoS）控制也很有利。
IPv6加入了对自动配置的支持，这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。
第二代互联网IPv4技术，核心技术属于美国。
它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，编址1600万个网络、40亿台主机。
但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。
其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国只有3千多万个，只相当于美国麻省理工学院的数量。
地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。
一方面是地址资源数量的限制，另一方面是随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。
在这样的环境下，IPv6应运而生。
单从数字上来说，IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8×10^28倍，达到2^128-1个。
这不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。
但是与IPv4一样，IPv6一样会造成大量的IP地址浪费。
准确的说，使用IPv6的网络并没有2^128-1个能充分利用的地址。
首先，要实现IP地址的自动配置，局域网所使用的子网的前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，地址的浪费在所难免。
但是，如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。
宣传讲座推进IPv6技术演进和应用创新发展内容科目ppt课件
在此输入文字二
网商业应用解决方案。
加强乡村建设是实施乡村振兴战略的 重要任 务，也 是国家 现代化 建设的 重要内 容。在 农村这 片广阔 天地中 ，我们 这一代 年轻人 大有可 为，通 过自己 的努力 可以描 绘出更 新更美 的图画 。这份 工作也 能极大 地实现 自己的 社会贡 献与人 生价值 ，我在 广东上 学，感 受过国 家改革 开放的 生机活 力；我 在新疆 戍边， 感受过 祖国辽 阔疆域 的壮美 风光。 回到家 乡，看 到与感 受到了 不一样 的小河 。家乡 正建设 发展的 越来越 美，涣 发出勃 勃生机 LHJ+FHX。
为数字化发展提供广阔的空间。为此，工业和信息化部会同相关部门组织行业专家深入调研，广泛听取
各在此输入文字七方意见，多次组织专家研究论证，编制形成了《实施意见》。
在此输入文字三
在此输入文字四
在此输入文字一
在此输入文字二
在此输入文字六
在此输入文字三 在此输入文字四
——学习解读《关于推进IPv6技术演进和应用创新发展的实施意见》——
在此输入文字二
体加大工作力度，合力推进以“IPv6+”为代表的创新技术部署和应用，充分发挥IPv6协议潜力和技术
优势，更好满足5G、云网融合、工业互联网、物联网等场景对网络承载更高的要求 ，形成内生驱动力， 加强乡村建设是实施乡村振兴战略的重要任务，也是国家现代化建设的重要内容。在农村这片广阔天地中，我们这一代年轻人大有可为，通过自己的努力可以描绘出更新更美的图画。这份工作也能极大地实现自己的社会贡献与人生价值，我在广东上学，感受过国家改革开放的生机活力；我在新疆戍边，感受过祖国辽阔疆域的壮美风光。回到家乡，看到与感受到了不一样的小河。家乡正建设发展的越来越美，涣发出勃勃生机LHJ+FHX。
IPv6核心技术(王相林著)PPT模板
ipv6核心技 术(王相林著)
演讲人 2 0 2 x - 11 - 11
01
前言
前言
02
第一章 ipv6技术概述
第一章 ipv6技术概 述
1.1 计算机网络基本知 识
1.2 ipv6协议的研究历 程
1.3 ipv6技术应用情况
1.4 ipv6技术标准研究
第一章参考文献
1.2 IPv6协议的研究 历程
到的选项
03 2.2.3 逐跳选项扩 04 2.2.4 路由扩展首
展首部
部
05 2.2.5 分段扩展首 06 2.2.6 身份认证扩
部
展首部
第二章 ipv6协议结构
2.2 ipv6协议的扩展首部
0 1 2.2.7 封装安全载荷扩展首部 0 2 2.2.8 目的站选项扩展首部 0 3 2.2.9 ipv6扩展首部与ipv4选项的
3.10.2 dhcpv6 的工作模
式
3.10.4 dhcpv6 报文格式
第三章 ipv6地址结构
3.2 ipv6地址分类
a
3.2.1 ipv6地址 分类概述
b
3.2.2 ipv6取消 广播地址
的原因
c
3.2.3 ipv6地址 的一般格
式
d
3.2.4 ipv6地址 与ipv4地 址的比较
第三章 ipv6地址结构
3.3 ipv6单播地址
01 3.3.1 ipv6单播 02 3.3.2 可汇聚全球
第二章 ipv6协议结构
2.1 ipv6协议数据单元的结构
2.1.1 ipv6协议 基本术语
2.1.2 ipv6协议 数据单元
2.1.3 ipv6协议 与ipv4协议的比较
演讲人 2 0 2 x - 11 - 11
01
前言
前言
02
第一章 ipv6技术概述
第一章 ipv6技术概 述
1.1 计算机网络基本知 识
1.2 ipv6协议的研究历 程
1.3 ipv6技术应用情况
1.4 ipv6技术标准研究
第一章参考文献
1.2 IPv6协议的研究 历程
到的选项
03 2.2.3 逐跳选项扩 04 2.2.4 路由扩展首
展首部
部
05 2.2.5 分段扩展首 06 2.2.6 身份认证扩
部
展首部
第二章 ipv6协议结构
2.2 ipv6协议的扩展首部
0 1 2.2.7 封装安全载荷扩展首部 0 2 2.2.8 目的站选项扩展首部 0 3 2.2.9 ipv6扩展首部与ipv4选项的
3.10.2 dhcpv6 的工作模
式
3.10.4 dhcpv6 报文格式
第三章 ipv6地址结构
3.2 ipv6地址分类
a
3.2.1 ipv6地址 分类概述
b
3.2.2 ipv6取消 广播地址
的原因
c
3.2.3 ipv6地址 的一般格
式
d
3.2.4 ipv6地址 与ipv4地 址的比较
第三章 ipv6地址结构
3.3 ipv6单播地址
01 3.3.1 ipv6单播 02 3.3.2 可汇聚全球
第二章 ipv6协议结构
2.1 ipv6协议数据单元的结构
2.1.1 ipv6协议 基本术语
2.1.2 ipv6协议 数据单元
2.1.3 ipv6协议 与ipv4协议的比较
IPv6技术详解 ---老四
IPv6技术详解IPv6技术详解当前，基于Internet的各种应用正在如火如荼地迅猛发展着，而与此热闹场面截然不同的是，Internet当前使用的IP协议版本IPv4正因为各种自身的缺陷而举步维艰。
在IPv4面临的一系列问题中，IP地址即将耗尽无疑是最为严重的，有预测表明，以目前Internet发展速度计算，所有IPv4地址将在2005～2010年间分配完毕。
为了彻底解决IPv4存在的问题，IETF从1995年开始，着手研究开发下一代IP协议，即IPv6。
IPv6具有长达128位的地址空间，可以彻底解决IPv4地址不足的问题，除此之外，IPv6还采用分级地址模式、高效IP包头、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。
Ipv4尴尬的现状Internet起源于1968年开始研究的ARPANET，当时的研究者们为了给ARPANET建立一个标准的网络通信协议而开发了IP协议。
IP协议开发者当时认为ARPANET的网络个数不会超过数十个，因此他们将IP协议的地址长度设定为32个二进制数位，其中前8位标识网络，其余24位标识主机。
然而随着ARPANET日益膨胀，IP协议开发者认识到原先设想的网络个数已经无法满足实际需求，于是他们将32位IP地址分成了三类：A类，用于大型企业；B类，用于中型企业；C类，用于小型企业。
A类、B类、C类地址可以标识的网络个数分别是128、16384、2097152，每个网络可容纳的主机个数分别是16777216、65536、256。
虽然对IP地址进行分类大大增加了网络个数，但新的问题又出现了。
由于一个C类网络仅能容纳256个主机，而个人计算机的普及使得许多企业网络中的主机个数都超出了256，因此，尽管这些企业的上网主机可能远远没有达到B类地址的最大主机容量65536，但InterNIC不得不为它们分配B类地址。
这种情况的大量存在，一方面造成了IP 地址资源的极大浪费，另一方面导致B类地址面临着即将被分配殆尽的危险。
IPV6-技术简介及应用PPT
CERNET 国家网络中心于 1998 年 6 月加入6Bone ， 同年 11 月成为其骨干网成员。
3.2 IPV6的应用中面临的问题
解决IP地址问题，或者说采用IPv6协议，一直 遇到很多阻力，导致其迟迟不能推行，阻力主 要来自于以下几个方面： 1．业界公司的不支持 2．相关业务的缺乏 3．全世界各国和国际机构的态度不一
应用程序
TCP/UDP协议
IPV6协议
IPV4协议
物理网络
2.2 隧道技术
利用隧道技术可以通过现有的运行IPv4协议的Internet 骨干网络（即隧道）将局部的IPv6网络连接起来 。
路由器将IPv6的数据包封装在IPv4的数据包中并在隧 道的另一端解除封装
隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机的直接通信。
3.2.2 相关业务的缺乏
从IPv6移动技术的实现来看，数据业务其实是 推动IPv6移动技术实现的一个最重要的动力源 。如果没有足够的需求必须要采用独立的合法 IP地址，那么运营商也就不会热衷于升级设备 或扩建基础设施。目前的问题是，移动互联网 络虽然发展很快，但终端用户大部分还只是需 要传统的语音业务，数据业务的需求还有很大 局限性。
IETF当然是IPv6技术获得推进的关键性组织， 但它的思路似乎是等到技术细节完全确定后， 才在全球范围内推广使用IPv6。但我国以及亚 太的一些国家，如韩国、日本等，已经不可能 再等了，尽早采用IPv6是聪明之举。
5. IPV6应用前景
提供足够的地址空间 IPv6将使互联网更具鲁棒性和安全性，同时也提高了
3.2.3 全世界各国和国际机 构的态度不一
从全球范围来看，除了亚太和欧洲地区较为热 衷外，美国和IETF似乎还未做好向IPv6过渡 的准备。美国拥有30亿以上的IP地址，当然目 前是足够用了，所以过渡到IPv6的压力较小， 当然随着手持设备的大量使用，在两三年内， 美国乃至全球都会感到IP地址的缺乏：要知道 美国IP地址的使用有严重的浪费现象。
3.2 IPV6的应用中面临的问题
解决IP地址问题，或者说采用IPv6协议，一直 遇到很多阻力，导致其迟迟不能推行，阻力主 要来自于以下几个方面： 1．业界公司的不支持 2．相关业务的缺乏 3．全世界各国和国际机构的态度不一
应用程序
TCP/UDP协议
IPV6协议
IPV4协议
物理网络
2.2 隧道技术
利用隧道技术可以通过现有的运行IPv4协议的Internet 骨干网络（即隧道）将局部的IPv6网络连接起来 。
路由器将IPv6的数据包封装在IPv4的数据包中并在隧 道的另一端解除封装
隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机的直接通信。
3.2.2 相关业务的缺乏
从IPv6移动技术的实现来看，数据业务其实是 推动IPv6移动技术实现的一个最重要的动力源 。如果没有足够的需求必须要采用独立的合法 IP地址，那么运营商也就不会热衷于升级设备 或扩建基础设施。目前的问题是，移动互联网 络虽然发展很快，但终端用户大部分还只是需 要传统的语音业务，数据业务的需求还有很大 局限性。
IETF当然是IPv6技术获得推进的关键性组织， 但它的思路似乎是等到技术细节完全确定后， 才在全球范围内推广使用IPv6。但我国以及亚 太的一些国家，如韩国、日本等，已经不可能 再等了，尽早采用IPv6是聪明之举。
5. IPV6应用前景
提供足够的地址空间 IPv6将使互联网更具鲁棒性和安全性，同时也提高了
3.2.3 全世界各国和国际机 构的态度不一
从全球范围来看，除了亚太和欧洲地区较为热 衷外，美国和IETF似乎还未做好向IPv6过渡 的准备。美国拥有30亿以上的IP地址，当然目 前是足够用了，所以过渡到IPv6的压力较小， 当然随着手持设备的大量使用，在两三年内， 美国乃至全球都会感到IP地址的缺乏：要知道 美国IP地址的使用有严重的浪费现象。
第二次课IPv6技术介绍
引入
与IPv4相比，IPv6具有以下特点：
• • • • • 近乎无限的地址空间 更简洁的报文头部 内置的安全性 更好的QoS支持 更好的 支持 更好的移动性
IPv6地址表示 地址表示
• v6地址与 地址表示方法有所不同 地址与v4地址表示方法有所不同 地址与 – 用十六进制表示，如： FE08:…. – 4位一组，中间用“:”隔开，如： 2001:12FC:…. – 若以零开头可以省略，全零的组可用“::”表示，如： 1:2::ACDR:…. – 地址前缀长度用“/xx”来表示，如： 1::1/64 • 以下是同一个地址不同表示法的例子： 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
Payload Length指示该IP报文负荷长度 Source和Destination地址都是128位
IPv4
来个真的
• 一个 V6数据包 一个IP 数据包
IPv6地址配置方法 地址配置方法
• 手工配置 • 自动配置（1） 自动配置（ ） • 自动配置（2） 自动配置（ ）
前缀获得
• • • • 主机发送Router Solicitation报文 主机发送 报文 路由器回应Router Advertisement报文 路由器回应 报文 主机获得前缀及其它参数 其实路由器会周期性地向外发送RA报文 其实路由器会周期性地向外发送 报文
IPv6网络部署进程 网络部署进程
• 循序渐进，降低成本
IPv4孤岛 IPv4孤岛 IPv6 Internet IPv4孤岛 IPv4孤岛 IPv4 Internet IPv6孤岛 IPv6孤岛
IPV6培训材料
18
IPv6的地址结构
IPv4和IPv6 兼容的地址
在IPv4向IPv6 过渡阶段，发生在IPv4和IPv6混合环境中，定
义了兼容的地址表示形式：
x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，
其中x是地址中6个高阶16位分组的十六进制值，d是地址中4 个低阶8位分组的十进制值（标准IPv4表示）。
5
IPv6简介 IPv6具有优于IPv4的新特性
➢ IPv6不存在广播风暴：在IPv4中大量采用了广播地址，从 而产生了一系列问题，最令人生畏的就是广播风暴；广 播风暴不仅会占用大量的网络带宽，还在时时干扰这网 络节点的工作，因为网元要时时处理广播内容；在IPv6 中不会出现上述的广播风暴，因为IPv6用组播代替了广 播，而且还增加了两种类型的通信：单播（与IPv4中的 完全一样）和任播（允许同一地址被放置到多台设备上， 当路由器接收到目的地址是任播地址的数据包时，就将 它路由到最近的共享同一地址的主机上）。
内容提要
现互联网存在的危机和IPv6简介 IPv4地址的基础知识
IPV6概述
IPv6的地址结构和类型 IPV6和IPV4对比 IPV6的基本协议
IPV6和IPV4互通技术
IPV6试点简介
0
IPv4网络潜伏着两大危机
IPIPvv44网网络络潜潜伏伏着着两两大大危危机机
今天的互联网大多数应用的是IPv4协议，IPv4协议已经使用了20多年， 在这20多年的应用中，互联网应用取得了巨大的成功，同时随着应用范 围的扩大，它也面临着越来越不容忽视的危机现存的IPv4网络潜伏着两 大危机： 地址枯竭和路由表急剧膨胀
➢ 增加了有效性： IPv6中的报头排列为64位，比V4的32位 排列处理速度大大加快；另外，IPv4报头中包含的大部 分可选择信息都被去掉了；在IPv6报头中这些选项信息 以扩展报头形式出现，跟在基本报头的字段后面。由于 基本报头是固定长度，这也大大提高了处理速度。
IPv6的地址结构
IPv4和IPv6 兼容的地址
在IPv4向IPv6 过渡阶段，发生在IPv4和IPv6混合环境中，定
义了兼容的地址表示形式：
x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，
其中x是地址中6个高阶16位分组的十六进制值，d是地址中4 个低阶8位分组的十进制值（标准IPv4表示）。
5
IPv6简介 IPv6具有优于IPv4的新特性
➢ IPv6不存在广播风暴：在IPv4中大量采用了广播地址，从 而产生了一系列问题，最令人生畏的就是广播风暴；广 播风暴不仅会占用大量的网络带宽，还在时时干扰这网 络节点的工作，因为网元要时时处理广播内容；在IPv6 中不会出现上述的广播风暴，因为IPv6用组播代替了广 播，而且还增加了两种类型的通信：单播（与IPv4中的 完全一样）和任播（允许同一地址被放置到多台设备上， 当路由器接收到目的地址是任播地址的数据包时，就将 它路由到最近的共享同一地址的主机上）。
内容提要
现互联网存在的危机和IPv6简介 IPv4地址的基础知识
IPV6概述
IPv6的地址结构和类型 IPV6和IPV4对比 IPV6的基本协议
IPV6和IPV4互通技术
IPV6试点简介
0
IPv4网络潜伏着两大危机
IPIPvv44网网络络潜潜伏伏着着两两大大危危机机
今天的互联网大多数应用的是IPv4协议，IPv4协议已经使用了20多年， 在这20多年的应用中，互联网应用取得了巨大的成功，同时随着应用范 围的扩大，它也面临着越来越不容忽视的危机现存的IPv4网络潜伏着两 大危机： 地址枯竭和路由表急剧膨胀
➢ 增加了有效性： IPv6中的报头排列为64位，比V4的32位 排列处理速度大大加快；另外，IPv4报头中包含的大部 分可选择信息都被去掉了；在IPv6报头中这些选项信息 以扩展报头形式出现，跟在基本报头的字段后面。由于 基本报头是固定长度，这也大大提高了处理速度。
网络工程师的IPv6技术知识
网络工程师的IPv6技术知识随着互联网的快速发展，IPv6技术作为下一代互联网协议，正逐渐成为网络工程师必备的技术知识。
IPv6不仅解决了IPv4地址不足的问题，还提供了更多的功能和安全性。
本文将介绍网络工程师在IPv6技术方面需要了解的知识。
一、IPv6的基本概念IPv6是Internet Protocol Version 6的简称，是互联网协议的第六版。
与IPv4相比，IPv6拥有128位的地址空间，可以提供更多的地址供分配，解决了IPv4地址不足的问题。
此外，IPv6还引入了一些新的特性，如流标签、扩展报头等，提升了网络的性能和可扩展性。
二、IPv6地址的格式IPv6地址由8个16进制数（每个数占16位）组成，以冒号分隔。
例如，2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
为了简化地址的书写，IPv6允许连续的0可以用“::”代替，但每个地址中只能出现一次。
例如，2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334。
此外，IPv6地址还可以分为全球单播地址、链路本地地址、组播地址和任播地址等不同类型。
三、IPv6地址的分配IPv6地址的分配方式与IPv4有所不同。
IPv6采用了层次化的地址结构，将地址空间划分为多个前缀，每个前缀包含多个子网。
网络工程师需要了解IPv6地址的分配原则，如通过ISP分配的全球单播地址、通过本地路由器分配的链路本地地址等。
此外，网络工程师还需要了解IPv6地址的分配策略，如动态主机配置协议（DHCPv6）和无状态地址自动配置（SLAAC）等。
四、IPv6路由协议IPv6路由协议是网络工程师在IPv6技术中需要重点关注的内容之一。
IPv6支持的路由协议包括RIPng、OSPFv3、IS-IS、BGP等。
网络工程师需要了解这些协议的特点和使用场景，并能够根据网络拓扑和需求选择合适的路由协议。
此外，网络工程师还需要熟悉IPv6路由表的配置和管理，以确保网络的正常运行。
中国电信IPv6培训201002ppt课件
Next Header表示下一个报文头 Reserved是保留字段 Fragment Offset表示分段偏移量，就是指报文段在原始报文中的位
组播地址——被请求节点组播地址
对于节点和路由器的接口上配置的每个单播和任播地址，都自动起用一个 对应的被请求节点多播地址。被请求节点多播地址受限于本地链路： FF02::0001:FF00:0/104+单播或任播地址的低24bit FF后紧跟低24bit
12
IPv6地址分类（5/7）
组播地址到MAC地址的特殊映射 128bits
中国电信IPv6培训201002ppt课件
IPv6基础知识 IPv6相关技术
IPv6与配套系统
2
IPv6基础知识 IPv6地址
IPv6数据报格式 IPv6的优势
3
IPv6地址表示（3/3）
1000000000000001000001000001000000000000000000000000000000000001 0000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111
认证报头
封装安全净载报头
目的选项报头
上层协议数据报文
23
IPv6报文格式——扩展包头
逐 跳 选 项 头
Next Header表示下一个头的协 议类型
Hdr Ext Len表示选项头的长度 （不包括Next Header) Options是一系列选项字段和填
充字段的组合
Options选项段
选项段采用TLV编码格式（类型-长度-值）
转化后的64比特的接口ID(插入FFFE,将表示本地的0改成1,表示为全 球的)
➢设备随机生成 ➢手工配置
组播地址——被请求节点组播地址
对于节点和路由器的接口上配置的每个单播和任播地址，都自动起用一个 对应的被请求节点多播地址。被请求节点多播地址受限于本地链路： FF02::0001:FF00:0/104+单播或任播地址的低24bit FF后紧跟低24bit
12
IPv6地址分类（5/7）
组播地址到MAC地址的特殊映射 128bits
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IPv6基础知识 IPv6相关技术
IPv6与配套系统
2
IPv6基础知识 IPv6地址
IPv6数据报格式 IPv6的优势
3
IPv6地址表示（3/3）
1000000000000001000001000001000000000000000000000000000000000001 0000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111
认证报头
封装安全净载报头
目的选项报头
上层协议数据报文
23
IPv6报文格式——扩展包头
逐 跳 选 项 头
Next Header表示下一个头的协 议类型
Hdr Ext Len表示选项头的长度 （不包括Next Header) Options是一系列选项字段和填
充字段的组合
Options选项段
选项段采用TLV编码格式（类型-长度-值）
转化后的64比特的接口ID(插入FFFE,将表示本地的0改成1,表示为全 球的)
➢设备随机生成 ➢手工配置
IPv6技术完整课件
巨大的地址空间
IPv4 地址长度：32位 地址空间：2的32次方 约42亿(世界上平均3个人有2个IP 地址) IPv6 地址长度：128位 地址空间：2的128次方 约3.4×10^38个(地球上每一粒沙 子都有一个IP地址)
巨大的地址空间
地址空间的优势
给每个设备都分配一个全球唯一的IP地址
主机获得前缀及其它参数 路由器周期性地向外发送RA报文
2001：410：：1/64 RS报文 源：FE80::ABCD 目的：FF02::2 RA报文( 前缀为2001：410) Link-local地址 FE80::ABCD
2001:410：:ABCD
源：FE80::EFGH 目的：FF02::1
IPv4地址匮乏
地址空间有限
大量A、B类地址被浪费
地址匮乏
新技术新设备需要地址
IPv4地址匮乏
NAT技术 CIDR技术
IPv4地址耗尽 速度大大减缓
破坏了IP的端 到端模型
IPv6的特点
与IPv4相比，IPv6具有以下特点：
近乎无限的地址空间 更简洁的报文头部 内置的安全性 更好的QoS支持 更好的移动性 编址层次等级
无状态地址自动配置—前缀+接口ID
RS RA
RS信息：sa: fe80::02d0:f8ff:fe00:abcd da: ff02::2
da: ff02::1
prefix: 1::
RA信息：sa：fe80::02d0:f8ff:fe00:cdef
PC地址：1::02d0:f8ff:fe00:abcd
IPv6
IPv6地址技术
IPv6地址表示 IPv6地址分类
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No fragmentation by routers 64 bits field alignement Simpler basic header
Autoconfiguration Security IP Renumbering part of the protocol
2012-3-11 4
IPv6报头
Aggregateable Global
TLA
16 bits 32 bits
2000::/3
Interface ID
64 bits
NLA
SLA
16bits
2012-3-11
8
IPv6地址
Multicast Addresses
RFC2375 FF00::/8
f: flag s: scope
IPv6 Multicast Address Assignment
背景
1998年6月加入6BONE 同年11月成为其骨干成员 1999年，CERNET在国内教育网范围内组建了IPv6试验床
目标
研究同下一代互联网有关的网络技术 开发新型网络应用 示范上述技术和应用，推动国内IPv4向IPv6的过度
2012-3-11
19
Addressing
G e ne r a l a d d r e ss a r c hitec tur e * A d d r e ss a r c hitec tur e in t he T e stb e d B it D e finitio n V a lue M e a ning
2012-3-11
20
Addressing
pTLA: CERNET NLA1: r Region 1
1 2 3 4 5 6 7 8 North China North West South West South China Central China East China N East China S North East Beijing Shaanxi Sichuan Guangdong Hubei Jiangsu Shanghai Liaoning
暂时的解决方法
NAT CIDR
2012-3-11 3
IPv6主要特性
Larger Address Space
128位
Aggregation-based address hierarchy
Efficient backbone routing
Efficient and Extensible IP datagram
2012-3-11
15
IPv6的发展历程
6BONE IPv6地址分配 CERNET IPv6实验床 北京大学IPv6实验床
2012-3-11
16
6BONE
国际IPv6实验床，不是实用的网络。 通过 tunnels 和一些纯IPv6链接(mostly IPv6 over ATM) 技术文档RFC2471
001 1/8 total space
链路本地地址（Link-Local Unicast Addresses）
1111111010 1/1024 total space
节点本地地址（Site-Local Unicast Addresses）
1111111011 1/1024 total space
多点传送地址（ Multicast Addresses）
Next Header(8bits)
Extensible header structure
Hop Limit (8 bits) ~ TTL in IPv4
2012-3-11
6
IPv6地址类型
RFC2373 可聚集全球地址（ Aggregateable Global
Unicast Addresses）
5
IPv6报头
Version(4bits) 6 for IPv6 Traffic Class(8 bits) ~TOS in IPv4 identify classes and priorities(diffserv) Flow Label(20 bits) PayloadLength( 16 bits)
O r gan iz a tion NLA2 ID
a aa a:
a a aa:a a aa:a a aa:a aa a
Subnet ID
N e tw ork In ter fa ce ID
B it
16
8
8
16
16
64
N o tes： ： O n ly g lo b a l a g g re g a t e a b le u n ic a s t a d d re s s a r c h it e c tu r e is d e s c r ib e d . FP： TLA： NLA： SLA： x： ： r： ： p： o oo ： F o rm at P refix ; 00 1 = ag greg atab le g lo ba l u nica st ad d resses T o p L eve l A gg regat io n; 0 x1F F E = 6bo ne N ext L ev e l A g greg at io n S ite L eve l A gg regat io n 0 = O fficia l； 1 = S tu d en t E xp e rim en t ； R egio n C od e (sp ecified b y C E R N E T ) C od e fo r P rov in ce (sp ecified b y N L A 1 d elega tion in th e reg io n ) O rga n iza tio n C o d e (sp ecified b y N L A 1 d eleg a tio n in th e reg io n )
::1
Like 127.0.0.1 in IPv4
Automatic IPv6 Over IPv4 Tunnel
::<IPv4 address>
IPv4 Compatible Addresses
::FFFF:<IPv4 address>
for IPv4-only nodes
2012-3-11
12
IPv6地址表示
3 FP 0 01 13 T L A ID 0x 1F F E 32 N L A ID 16 SLA ID 64 Inte r face ID
3F F E :
TLA F or 6b on e
32
p seu d oT L A ID F or CERNET
xr :
R eg ion NLA1 ID
p oo o:
2012-3-11
9
IPv6地址
Anycast Addresses
RFC2526
Reserved IPv6 Subnet Anycast Addresses
Advantages of anycast
routing optimization server load
Anycast address style
IPv6 Packet Description
RFC2460
Ver Traffic Class Payload Length Flow Label
Next Header
Hop Limit
128-bit Source Address
128-bit Destination Address
2012-3-11
IPv6 Testing Address Allocation 3FFE::/16 6bone TLA
RFC2546 6bone routing policies 6Bone registry /
2012-3-11 17
IPv6地址申请
主要分配IPv6地址的机构：
FFfs::/16
0: permanent; 1: not permanent 1: node 2: link 5: site 8: organization E: global
FF02::1 all nodes on the local network FF02::2 all routers on the local network
Province Code p =
2
3
4
5
Inner Mongolia Xinjiang Tibet
Tianjin Hebei Shanxi Gansu Ningxia Qinghai Chongqing Guizhou Yunnan Guangxi Hainan Hunan Henan Anhui Shandong Zhejiang Jiangxi Fujian Jilin Heilongjiang
IANA（Internet Assigned Numbers Authority)
1999年12月，IANA开始通过分配正式的IPv6地址200::/13
欧洲的RIPE-NCC 亚太平洋地区的APNIC CERNIC
地址范围为2001:250::/35
2012-3-11
18
CERNET IPv6 Testbed
2012-3-11 14
IPv6地址
Required Router Addresses
All the required node addresses The Subnet-Router anycast addresses for the interfaces it is configured to act as a router on. All other Anycast addresses with which the router has been configured. All-Routers Multicast Addresses
Autoconfiguration Security IP Renumbering part of the protocol
2012-3-11 4
IPv6报头
Aggregateable Global
TLA
16 bits 32 bits
2000::/3
Interface ID
64 bits
NLA
SLA
16bits
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8
IPv6地址
Multicast Addresses
RFC2375 FF00::/8
f: flag s: scope
IPv6 Multicast Address Assignment
背景
1998年6月加入6BONE 同年11月成为其骨干成员 1999年，CERNET在国内教育网范围内组建了IPv6试验床
目标
研究同下一代互联网有关的网络技术 开发新型网络应用 示范上述技术和应用，推动国内IPv4向IPv6的过度
2012-3-11
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Addressing
G e ne r a l a d d r e ss a r c hitec tur e * A d d r e ss a r c hitec tur e in t he T e stb e d B it D e finitio n V a lue M e a ning
2012-3-11
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Addressing
pTLA: CERNET NLA1: r Region 1
1 2 3 4 5 6 7 8 North China North West South West South China Central China East China N East China S North East Beijing Shaanxi Sichuan Guangdong Hubei Jiangsu Shanghai Liaoning
暂时的解决方法
NAT CIDR
2012-3-11 3
IPv6主要特性
Larger Address Space
128位
Aggregation-based address hierarchy
Efficient backbone routing
Efficient and Extensible IP datagram
2012-3-11
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IPv6的发展历程
6BONE IPv6地址分配 CERNET IPv6实验床 北京大学IPv6实验床
2012-3-11
16
6BONE
国际IPv6实验床，不是实用的网络。 通过 tunnels 和一些纯IPv6链接(mostly IPv6 over ATM) 技术文档RFC2471
001 1/8 total space
链路本地地址（Link-Local Unicast Addresses）
1111111010 1/1024 total space
节点本地地址（Site-Local Unicast Addresses）
1111111011 1/1024 total space
多点传送地址（ Multicast Addresses）
Next Header(8bits)
Extensible header structure
Hop Limit (8 bits) ~ TTL in IPv4
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6
IPv6地址类型
RFC2373 可聚集全球地址（ Aggregateable Global
Unicast Addresses）
5
IPv6报头
Version(4bits) 6 for IPv6 Traffic Class(8 bits) ~TOS in IPv4 identify classes and priorities(diffserv) Flow Label(20 bits) PayloadLength( 16 bits)
O r gan iz a tion NLA2 ID
a aa a:
a a aa:a a aa:a a aa:a aa a
Subnet ID
N e tw ork In ter fa ce ID
B it
16
8
8
16
16
64
N o tes： ： O n ly g lo b a l a g g re g a t e a b le u n ic a s t a d d re s s a r c h it e c tu r e is d e s c r ib e d . FP： TLA： NLA： SLA： x： ： r： ： p： o oo ： F o rm at P refix ; 00 1 = ag greg atab le g lo ba l u nica st ad d resses T o p L eve l A gg regat io n; 0 x1F F E = 6bo ne N ext L ev e l A g greg at io n S ite L eve l A gg regat io n 0 = O fficia l； 1 = S tu d en t E xp e rim en t ； R egio n C od e (sp ecified b y C E R N E T ) C od e fo r P rov in ce (sp ecified b y N L A 1 d elega tion in th e reg io n ) O rga n iza tio n C o d e (sp ecified b y N L A 1 d eleg a tio n in th e reg io n )
::1
Like 127.0.0.1 in IPv4
Automatic IPv6 Over IPv4 Tunnel
::<IPv4 address>
IPv4 Compatible Addresses
::FFFF:<IPv4 address>
for IPv4-only nodes
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12
IPv6地址表示
3 FP 0 01 13 T L A ID 0x 1F F E 32 N L A ID 16 SLA ID 64 Inte r face ID
3F F E :
TLA F or 6b on e
32
p seu d oT L A ID F or CERNET
xr :
R eg ion NLA1 ID
p oo o:
2012-3-11
9
IPv6地址
Anycast Addresses
RFC2526
Reserved IPv6 Subnet Anycast Addresses
Advantages of anycast
routing optimization server load
Anycast address style
IPv6 Packet Description
RFC2460
Ver Traffic Class Payload Length Flow Label
Next Header
Hop Limit
128-bit Source Address
128-bit Destination Address
2012-3-11
IPv6 Testing Address Allocation 3FFE::/16 6bone TLA
RFC2546 6bone routing policies 6Bone registry /
2012-3-11 17
IPv6地址申请
主要分配IPv6地址的机构：
FFfs::/16
0: permanent; 1: not permanent 1: node 2: link 5: site 8: organization E: global
FF02::1 all nodes on the local network FF02::2 all routers on the local network
Province Code p =
2
3
4
5
Inner Mongolia Xinjiang Tibet
Tianjin Hebei Shanxi Gansu Ningxia Qinghai Chongqing Guizhou Yunnan Guangxi Hainan Hunan Henan Anhui Shandong Zhejiang Jiangxi Fujian Jilin Heilongjiang
IANA（Internet Assigned Numbers Authority)
1999年12月，IANA开始通过分配正式的IPv6地址200::/13
欧洲的RIPE-NCC 亚太平洋地区的APNIC CERNIC
地址范围为2001:250::/35
2012-3-11
18
CERNET IPv6 Testbed
2012-3-11 14
IPv6地址
Required Router Addresses
All the required node addresses The Subnet-Router anycast addresses for the interfaces it is configured to act as a router on. All other Anycast addresses with which the router has been configured. All-Routers Multicast Addresses