第五部分 IPV6与系统集成
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68E6:8C64:FFFF:FFFF:1101:1180:960A:FFFF 零压缩(zero compression) ：每一组4位值中前导的零可 以省去；如果一组4位都是0，则可以用一个0表示；一连串 连续的零可以为一对冒号所取代。 例如：
FF05:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00B3 可以写成： FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成： FF05::B3
11
IPV6与IPV4地址比较
IPv4地址
未指定地址为 0.0.0.0
回环地址为 127.0.0.1
公用 IP地址 Microsoft自动专用配置地址
169.254.0.0/16 私有地址
10.0.0 .0/8、172.16.0.0/12和 192.168.0.0/16
组播地址（ 224.0.0.0/4）
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ID，自动配置全局地址，然后就可以与Internet中 的其它主机通信了。
16
IPV6的基本首部
IPv6 将首部长度变为固定的40字节，称为基本 首部(base header)。
将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只 有8个。
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
24
47
48位物理地址 cccccc0ccccccccccccccccc
低 24 位
位0
8
24
40
64位接口 标识符
cccccc1ccccccccccccccccc
1111111111111110
G/L = 1
0xFFFE
63 低 24 位
15
IPV6的地址配置
无状态地址自动设置过程如下：
主机将网卡的MAC地址(IEEE已将物理地址由48位改为64位。如果 主机采用的物理地址依然是48位，那么将使用EUI64转换算法将 48位MAC地址转换为64位MAC地址）附加本地链路地址FE80::/10 之后，产生一个本地链路单播地址。
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）
下于 IPv4 的 协议字段或可选字段。
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
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
源地址
IPv6 的 基本首部 （40 B）
源地址 （128 位）
目的地址 （128 位t）
IPv6 的 有效载荷 （至 64 KB）
有效载荷（扩扩展首展部首/部数据/ 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 的 基 本 首 部
40 B
源地址 （128 位）
8
IPV6的地址分类及前缀表示
前缀为0000 0000的地址为保留地址，下面三种除外 不确定地址:是16字节的全零地址，0:0:0:0:0:0:0:0， 地址前缀是“::/128”。这个地址为还没有配置到一个 标准的IP地址的主机当作源地址使用。 回环地址:节点向自身发送IPV6包，0:0:0:0:0:0:0:1， 地址前缀是“ ::1/128”。相当于IPV4的127.0.0.1 基于IPv4的地址:前缀为0000 0000保留一小部分地址作 为与IPv4兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时 期IPv4和IPv6将会同时存在，而有的结点不支持IPv6。 基于IPV4的地址分为IPV4映射地址和IPV4一致地址。
占地址空间份额 1/256 1/8
1111111010
本地链路单播地址
1/1024
1111111011
本地站点单播地址
1/1024
11111111
多播地址
1/256
CIDR的斜线表示法仍然可用。 60位的前缀可记为： 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或12AB::CD30:0:0:0:0/60 或12AB:0:0:CD30::/60
4
IPV6的表示
2001:0db8:0000:0000:0000:0000:142c:57ab 可以表示为：
2001:db8::142c:57ab 零压缩的限制：任一地址中只能使用一次零压缩,即不 允许出现两次双冒号。 例如：
12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:178A 可以表示为：
9
IPV6的地址分类及前缀表示
IPV4映射地址：不建议使用
80 位
16 位
0000..................0000 FFFF
32 位
IPv4 地址
地址格式 ::FFFF:A.B.C.D 如::FFFF:201.196.3.152
IPV4一致地址：
96 位
0000.........................0000
13
IPV6的地址配置
IPv6支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。 IPv6自动配置方式是获得地址的关键，可以自动将IP地
址分配给用户，即计算机连接到IPv6网络便可自动设设置地 址。
有状态地址自动配置方式是IPv6继承了IPv4的DHCP自动 配置服务，称其为全状态自动配置。
在无状态地址自动设置方式下，网络接口接收路由器宣 告的可汇聚全球单播地址48位前缀，再结合接口的64位标识 符得到一个可聚集全球单播地址。
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）
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。
32 位
IPv4 地址
地址格式 ::A.B.C.D 如::218.196.3.147
10
IPV6的地址分类及前缀表示
前缀为001的地址为可聚合全球单播地址，相当于IPV4中的 公有地址，由IANA按地域进行分配，地址前缀2001::/16是最 常用的IPv6地址。 前缀为1111 1110 10的地址为本地链路单播地址，它相当于 IPV4中的Microsoft的自动专用配置的169.254.0.0/24的IP地 址，可以在本地LAN通信，不能和因特网的其他主机通信。地 址前缀是FE80::/10 前缀为1111 1110 11的地址为本地站点单播地址，它相当于 IPV4中的私有地址，不能在全球路由。地址前缀是FEC0::/10 前缀为1111 1111 的地址多播地址，地址前缀是FF00::/8
广播地址
表达方式：点分十进制
IPv6地址 未指定地址为 ::/128 回环地址为 ::1/128 可聚合全球单播地址2001::/16 本地链路单播地址（ FE80::/10）
本地站点单播地址（ FEC0::/10）
组播地址（FF00::/8） 无，只有任播地址
表达方式：冒号十六进制式
12
IPV6的地址配置
最主要的问题就是 32 位的 IP 地址不够用。 要解决 IP 地址耗尽的问题的措施：
采用无类别编址 CIDR，使 IP 地址的分配更加合理。 采用网络地址转换 NAT 方法以节省全球 IP 地址。 采用具有更大地址空间的新版本的 IP 协议 IPv6。
3
IPV6的表示
IPv6 将地址从 IPv4的32位增大到了128位 每个 16 位的值用4位十六进制值表示，一共8组，各组之间 用冒号分隔。 例如：
IPV6把1/8的地址分配给了可汇聚全球单播地址，最前面 三位是001，单播地址的划分如下所示：
第一级
第二级
位0
48 64
全球路由选择前缀 （48 位）
子网 标识符 （16 位）
第三级 127
接口标识符 （64 位）
IPv6 扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级： (1) 全球路由选择前缀，占48位，分配给公司和组织 (2) 子网标识符，占16位，用于创建子网。 (3) 接口标识符，占64位，指明主机的网络接口。
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）
跳数限制(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。
位0
4
12
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 播地址是唯一的。否则，主机将使用一个随机产生的接口ID组成 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 请求的配置信息请求。
路由器以一个包含一个可聚合全球单播地址前缀2001::/16和其它相
IEEE制定了一个标准的64位全球唯一的硬件地址格式， 称为EUI-64，类似于现在的现在的标准48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。
14
IPV6的地址配置
目前使用的48位全球唯一物理地址，扩展得到64位的接口 表示符使用EUI64转换算法。
G/L 位
位0
8
12AB::CD30:0:0:0:178A 可以表示为：
12AB:0:0:CD30::178A 错误的表示： 12AB::CD30::178A
5
IPV6的地址分类及前缀表示
IPv6数据报的目的地址是以下三种类型地址之一： 单播:单播就是传统的点对点通信。 多播:多播是一点对多点的通信。 任播:这是IPv6增加的一种类型。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 的一个。
IPv6将实现IPv6的主机和路由器均称为结点。IPv6地址 是分配给结点上面的接口。 一个接口可以有多个单播地址。 一个结点接口的单播地址可用来唯一的标志该结点。
6
7
IPV6的地址分类及前缀表示
类型前缀 00000000 001
地址类型
保留(未指明地址、环回地址、 IPV4兼容地址除外)
可汇聚全球单播地址
所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。
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）
有效载荷长度(payload 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。
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。
在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。 所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效
载荷(payload)或净负荷。
17
IPv6 数据报的一般形式
有效载荷 选项
基本 首部
扩展 … 扩展
首部 1
首部 N
数据部分
IPv6 数据报
18
第五部分 IPV6与系统集成
IPV6与系统集成
IPV6的地址表示及分类 IPV6的地址配置 IPV6的基本首部和扩展首部 IPV6的域名解析 IPV4向IPV6的过渡 基于IPV6的WINDOWS网络
2
解决 IP 地址耗尽的措施
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 IPv4 已很不适用。
目的地址 （128 位）
版本(version)—— 4 位。它指明了协议的版本， 对 IPv6 该字段总是 6。
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）
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性能的实验。
FF05:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00B3 可以写成： FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成： FF05::B3
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IPV6与IPV4地址比较
IPv4地址
未指定地址为 0.0.0.0
回环地址为 127.0.0.1
公用 IP地址 Microsoft自动专用配置地址
169.254.0.0/16 私有地址
10.0.0 .0/8、172.16.0.0/12和 192.168.0.0/16
组播地址（ 224.0.0.0/4）
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ID，自动配置全局地址，然后就可以与Internet中 的其它主机通信了。
16
IPV6的基本首部
IPv6 将首部长度变为固定的40字节，称为基本 首部(base header)。
将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只 有8个。
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
24
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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
24
47
48位物理地址 cccccc0ccccccccccccccccc
低 24 位
位0
8
24
40
64位接口 标识符
cccccc1ccccccccccccccccc
1111111111111110
G/L = 1
0xFFFE
63 低 24 位
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IPV6的地址配置
无状态地址自动设置过程如下：
主机将网卡的MAC地址(IEEE已将物理地址由48位改为64位。如果 主机采用的物理地址依然是48位，那么将使用EUI64转换算法将 48位MAC地址转换为64位MAC地址）附加本地链路地址FE80::/10 之后，产生一个本地链路单播地址。
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）
下于 IPv4 的 协议字段或可选字段。
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
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
源地址
IPv6 的 基本首部 （40 B）
源地址 （128 位）
目的地址 （128 位t）
IPv6 的 有效载荷 （至 64 KB）
有效载荷（扩扩展首展部首/部数据/ 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 的 基 本 首 部
40 B
源地址 （128 位）
8
IPV6的地址分类及前缀表示
前缀为0000 0000的地址为保留地址，下面三种除外 不确定地址:是16字节的全零地址，0:0:0:0:0:0:0:0， 地址前缀是“::/128”。这个地址为还没有配置到一个 标准的IP地址的主机当作源地址使用。 回环地址:节点向自身发送IPV6包，0:0:0:0:0:0:0:1， 地址前缀是“ ::1/128”。相当于IPV4的127.0.0.1 基于IPv4的地址:前缀为0000 0000保留一小部分地址作 为与IPv4兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时 期IPv4和IPv6将会同时存在，而有的结点不支持IPv6。 基于IPV4的地址分为IPV4映射地址和IPV4一致地址。
占地址空间份额 1/256 1/8
1111111010
本地链路单播地址
1/1024
1111111011
本地站点单播地址
1/1024
11111111
多播地址
1/256
CIDR的斜线表示法仍然可用。 60位的前缀可记为： 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或12AB::CD30:0:0:0:0/60 或12AB:0:0:CD30::/60
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IPV6的表示
2001:0db8:0000:0000:0000:0000:142c:57ab 可以表示为：
2001:db8::142c:57ab 零压缩的限制：任一地址中只能使用一次零压缩,即不 允许出现两次双冒号。 例如：
12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:178A 可以表示为：
9
IPV6的地址分类及前缀表示
IPV4映射地址：不建议使用
80 位
16 位
0000..................0000 FFFF
32 位
IPv4 地址
地址格式 ::FFFF:A.B.C.D 如::FFFF:201.196.3.152
IPV4一致地址：
96 位
0000.........................0000
13
IPV6的地址配置
IPv6支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。 IPv6自动配置方式是获得地址的关键，可以自动将IP地
址分配给用户，即计算机连接到IPv6网络便可自动设设置地 址。
有状态地址自动配置方式是IPv6继承了IPv4的DHCP自动 配置服务，称其为全状态自动配置。
在无状态地址自动设置方式下，网络接口接收路由器宣 告的可汇聚全球单播地址48位前缀，再结合接口的64位标识 符得到一个可聚集全球单播地址。
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）
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。
32 位
IPv4 地址
地址格式 ::A.B.C.D 如::218.196.3.147
10
IPV6的地址分类及前缀表示
前缀为001的地址为可聚合全球单播地址，相当于IPV4中的 公有地址，由IANA按地域进行分配，地址前缀2001::/16是最 常用的IPv6地址。 前缀为1111 1110 10的地址为本地链路单播地址，它相当于 IPV4中的Microsoft的自动专用配置的169.254.0.0/24的IP地 址，可以在本地LAN通信，不能和因特网的其他主机通信。地 址前缀是FE80::/10 前缀为1111 1110 11的地址为本地站点单播地址，它相当于 IPV4中的私有地址，不能在全球路由。地址前缀是FEC0::/10 前缀为1111 1111 的地址多播地址，地址前缀是FF00::/8
广播地址
表达方式：点分十进制
IPv6地址 未指定地址为 ::/128 回环地址为 ::1/128 可聚合全球单播地址2001::/16 本地链路单播地址（ FE80::/10）
本地站点单播地址（ FEC0::/10）
组播地址（FF00::/8） 无，只有任播地址
表达方式：冒号十六进制式
12
IPV6的地址配置
最主要的问题就是 32 位的 IP 地址不够用。 要解决 IP 地址耗尽的问题的措施：
采用无类别编址 CIDR，使 IP 地址的分配更加合理。 采用网络地址转换 NAT 方法以节省全球 IP 地址。 采用具有更大地址空间的新版本的 IP 协议 IPv6。
3
IPV6的表示
IPv6 将地址从 IPv4的32位增大到了128位 每个 16 位的值用4位十六进制值表示，一共8组，各组之间 用冒号分隔。 例如：
IPV6把1/8的地址分配给了可汇聚全球单播地址，最前面 三位是001，单播地址的划分如下所示：
第一级
第二级
位0
48 64
全球路由选择前缀 （48 位）
子网 标识符 （16 位）
第三级 127
接口标识符 （64 位）
IPv6 扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级： (1) 全球路由选择前缀，占48位，分配给公司和组织 (2) 子网标识符，占16位，用于创建子网。 (3) 接口标识符，占64位，指明主机的网络接口。
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）
跳数限制(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。
位0
4
12
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 播地址是唯一的。否则，主机将使用一个随机产生的接口ID组成 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 请求的配置信息请求。
路由器以一个包含一个可聚合全球单播地址前缀2001::/16和其它相
IEEE制定了一个标准的64位全球唯一的硬件地址格式， 称为EUI-64，类似于现在的现在的标准48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。
14
IPV6的地址配置
目前使用的48位全球唯一物理地址，扩展得到64位的接口 表示符使用EUI64转换算法。
G/L 位
位0
8
12AB::CD30:0:0:0:178A 可以表示为：
12AB:0:0:CD30::178A 错误的表示： 12AB::CD30::178A
5
IPV6的地址分类及前缀表示
IPv6数据报的目的地址是以下三种类型地址之一： 单播:单播就是传统的点对点通信。 多播:多播是一点对多点的通信。 任播:这是IPv6增加的一种类型。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 的一个。
IPv6将实现IPv6的主机和路由器均称为结点。IPv6地址 是分配给结点上面的接口。 一个接口可以有多个单播地址。 一个结点接口的单播地址可用来唯一的标志该结点。
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IPV6的地址分类及前缀表示
类型前缀 00000000 001
地址类型
保留(未指明地址、环回地址、 IPV4兼容地址除外)
可汇聚全球单播地址
所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。
位0
4
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版本 通信量类
有效载荷长度
16
24
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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）
有效载荷长度(payload 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。
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。
在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。 所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效
载荷(payload)或净负荷。
17
IPv6 数据报的一般形式
有效载荷 选项
基本 首部
扩展 … 扩展
首部 1
首部 N
数据部分
IPv6 数据报
18
第五部分 IPV6与系统集成
IPV6与系统集成
IPV6的地址表示及分类 IPV6的地址配置 IPV6的基本首部和扩展首部 IPV6的域名解析 IPV4向IPV6的过渡 基于IPV6的WINDOWS网络
2
解决 IP 地址耗尽的措施
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 IPv4 已很不适用。
目的地址 （128 位）
版本(version)—— 4 位。它指明了协议的版本， 对 IPv6 该字段总是 6。
位0
4
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版本 通信量类
有效载荷长度
16
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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）
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性能的实验。