第3章：IPv6的结构
ipv6组成结构
ipv6组成结构IPv6组成结构IPv6是互联网协议版本6的简称，是IPv4的下一代互联网协议。
IPv6的地址空间比IPv4大得多，能够提供更多的IP地址。
本文将介绍IPv6的组成结构。
一、IPv6地址格式1.1 IPv6地址长度IPv6地址比IPv4地址长得多，它是128位的二进制数，通常用32位十六进制数表示，每个十六进制数用冒号分隔。
1.2 IPv6地址表示方法为了方便人类阅读和记忆，IPv6地址通常采用以下两种表示方法：（1）冒号十六进制表示法采用32位十六进制数表示，每个十六进制数之间用冒号分隔。
例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
（2）压缩表示法当一个或多个连续的块为0时，可以将这些块省略，并在省略部分使用双冒号“::”来代替。
例如：2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334。
二、IPv6头部格式2.1 IPv6头部长度IPv6头部长度固定为40字节。
2.2 IPv6头部字段IPv6头部包含以下字段：（1）版本号：4位，表示IPv6协议的版本号，值为6。
（2）流量类别：8位，用于区分不同类型的数据流。
（3）流标签：20位，用于标识数据流。
（4）有效载荷长度：16位，表示IPv6报文头部之后的有效载荷长度。
（5）下一个头部：8位，表示下一个头部的类型。
（6）跳数限制：8位，表示IPv6报文可以经过的最大路由跳数。
2.3 IPv6扩展头部IPv6还支持多种扩展头部，在IPv6头部之后可以添加一个或多个扩展头部。
常见的扩展头部有：（1）选项头部用于在IPv6报文中添加选项信息。
（2）路由头部用于指定IPv6报文的路由路径。
（3）认证头部用于对IPv6报文进行认证和加密处理。
三、IPv6地址类型3.1 单播地址单播地址是只有一个接口使用的地址。
它可以分为以下几种类型：（1）全球单播地址全球单播地址是全球唯一的地址，可以在全球范围内路由。
第3章 IPv6分组及协议机制
原分组 分片
43
IPv6分片例子
分片例子
44
举例： 首部
6，TCP报文段 44，分片扩展首部
分片扩 展首部
第1个分片 第2个分片
16
24
31
Flow Label 流标签
Next Header 下一首部
Hop Limit 跳数限制
128 bit Source Address 源地址
128 bit Destination Address 目的地址
5
IPv6首部字段含义
Version (4 bits) ： 6 for IPv6 Traffic Class (8 bits) ≌ type of services in IPv4
IPv6应将除最后一个分片之外，所有分片分割成8字 节整数倍大小的数据块。
M（More fragment）比特在最后的分片中置成“0”， 在其余的分片中置成“1”。
40
分片扩展首部（8字节）格式
标识（Identifier）与IPv4标识符的作用相同，但不 是16比特而是32比特。 ① 标识由发送节点赋值，它应能在一定时段内唯 一标识该分片所属的原分组。 ② 发送方对发往同一目的地的待拆分IP分组分别 选取不同的标识，接收方利用此值识别并重组 分片所属的原IP分组。
34
一个例子：分析携带有0类型的源路由选择扩展 首部的IPv6分组，从S到D的传输过程
S
I2
D
I1
I3
传输过程中首部和源路由扩展首部的变化情况
报文所 在链路
首部
源地址
目的地 址
扩展首 部长度
源路由选择扩展首部
剩余路 由段数
地址[1] 地址[2] 地址[3]
IPv6网络安全架构
VS
数据库访问控制
为了保障数据库的安全性，需要对数据库 的访问进行严格的控制。可以通过基于角 色的访问控制来实现，将不同的人员赋予 不同的权限和访问级别，只有符合权限的 人员才能访问数据库并进行相关操作。
网络安全模型构建
03
安全网络模型的目标和特点
提供数据传输保护
网络安全模型的目标是保护数据传输的保密性、完整性和认证性， 避免数据被窃取或篡改，确保数据的真实性和可靠性。
对网络的安全策略进行管理和配置，包 括访问控制策略、防火墙策略、入侵检 测策略等，确保网络的安全性和可
设计实现
IPSec协议在IPv6网络安全体系结构中的作用
01
数据安全性
IPSec协议提供了多种数据安全性机制，如数据加密、身份认证和访问
控制等。这些机制可以保护数据包不被未经授权的实体访问或篡改，从
在实验中，PC机和服务器之间通过可 信任第三方服务器进行身份验证和密 钥交换。这种信任机制保证了通信的 安全性，避免了攻击者对通信过程的 干扰。
03
安全策略的执行
通过实验观察和分析数据包，发现改 进后的连接过程使用了安全策略。安 全策略可以根据预先设定的规则来控 制数据包的传输，从而保障了通信的 安全性。
安全策略数据库
安全策略数据库是IPSec协议的重要组成部分。它存储了所有已建立的安全联盟的安全策 略，包括密钥管理信息、通信双方的身份信息等。通信双方在建立安全联盟时，需要从安 全策略数据库中查找相应的安全策略来进行身份认证和密钥协商。
安全策略数据库的设计与实现
数据库结构设计
安全策略数据库应该包括以下几个部分 ：密钥管理信息、通信双方的身份信息 、安全联盟的信息等。其中，密钥管理 信息应包括密钥的类型、生成时间、使 用范围等。身份信息应包括通信双方的IP 地址、端口号、身份标识等。安全联盟 的信息应包括安全算法、传输模式、流 量类型等。
IPv6协议的结构
IPv6协议的结构IPv6（Internet Protocol version 6）是用于在互联网上进行数据传输的协议，可以看作是IPv4的升级版本。
随着IPv4地址资源的逐渐耗尽，IPv6的重要性不断凸显。
本文将介绍IPv6协议的结构，包括IPv6地址、IPv6数据包结构以及IPv6的扩展头部。
一、IPv6地址结构IPv6地址是IPv6协议中最基本的元素之一，用于标识网络中的主机和路由器。
相比于IPv4的32位地址，IPv6采用了128位的地址长度，极大地扩展了地址空间。
IPv6地址由8个4位的十六进制数（也可以用4位的十进制数表示）组成，以冒号分隔。
例如，2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
IPv6地址的结构可以分为以下几个部分：1. 2000::/3：表示的是地址的前三位，用于标识IPv6地址。
2. Global Routing Prefix：用于标识全球路由前缀，被ISP分配给互联网用户。
3. Subnet ID：用于标识子网，由网络管理员分配。
4. Interface ID：用于标识主机或路由器的接口，通常由MAC地址派生而来。
二、IPv6数据包结构IPv6数据包结构与IPv4相比有一些变化，以下是IPv6数据包的基本结构：1. 版本（Version）：占4位，用于标识协议版本号，IPv6的版本号为6。
2. 流量标签（Traffic Class）：占8位，用于标识数据包的优先级。
3. 流量标签（Flow Label）：占20位，用于标识数据包的流。
4. 负载长度（Payload Length）：占16位，用于标识数据包有效载荷的长度。
5. 下一个头部（Next Header）：占8位，用于标识下一个头部的类型。
6. 跳数限制（Hop Limit）：占8位，用于限制数据包在网络中的跳数。
7. 源地址（Source Address）：占128位，用于标识发送数据包的源地址。
MSR系列路由器-IPv6基础知识
24
地址分类介绍－ 单播地址
全球单播地址
格式
全球路由前缀 子网ID
接口ID
已分配的全球路由前缀
2001::/16
IPv6 Internet
2002::/16
2003::/16---3ffd::/16 3ffe::/16
6to4
未指定 6bone
25
地址分类介绍－单播地址
本地使用的IPv6地址
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被 标识接口，最近节点是由路由协议来定义的
任播地址与单播地址使用同一个地址空间
22
地址分类介绍－单播地址
IPv6单播地址分类（RFC3513）
全球单播地址 例2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58
了解与掌握IPv6地址格式及配置 了解IPv6报文结构 了解IPv6重要的基础协议
3
课程内容
第一章 IPv6概述 第二章 IPv6地址介绍 第三章 IPv6报文 第四章 IPv6基础协议
4
IPv6概述 － 升级IPv4的必要性
IPv4地址资源紧张
移动(3G)和宽带技术需要更多IP地址
50%的B类地址 96年： 80%的A类网络地址
10
IPv6地址介绍 －地址概述
IPv6基本术语：
接口(Interface)
节点(Node) 链路(Link)
站点(Site)
11
IPv6地址介绍 － 地址概述
三种地址格式：
ipv6组成结构
ipv6组成结构一、引言IPv6（Internet Protocol Version 6）是Internet协议族中的一种网络层协议，是IPv4的继任者。
为了解决IPv4地址耗尽的问题，IPv6应运而生。
IPv6拥有更大的地址空间、更好的安全性以及更高效的路由功能，被广泛应用于现代互联网中。
二、IPv6地址的格式IPv6地址是由128个bit组成的，地址长度要比IPv4的32位长地址大得多。
IPv6地址的格式如下：•AAAA:BBBB:CCCC:DDDD:EEEE:FFFF:GGGG:HHHH，这里每个字节都用16进制数字表示，每个字节之间使用冒号进行分割。
对于连续的多个字节为0的情况，可以使用“::”进行缩写，以便简化地址表示。
例如，下面是一个IPv6地址的例子：•2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，它可以缩写为：•2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334。
三、IPv6地址的组成部分IPv6地址的组成部分如下：1. 网络前缀IPv6地址的前64位被称为网络前缀，它用来标识一个网络。
由于IPv6地址长度的增加，网络前缀的长度同样变长，这个变化给网络规划和管理带来了挑战。
2. 接口标识IPv6地址的后64位被称为接口标识，它用来标识一个节点的接口。
接口标识通常使用MAC地址进行生成，来确保接口的唯一性。
IPv6地址中还有一些特殊的地址，它们具有特殊的作用，如下所示：a. 链路本地地址链路本地地址用于同一链路上的通信，其格式为fe80::/10。
链路本地地址在链路层是唯一的，但在整个网络中并不唯一。
b. 全球未分配地址全球未分配地址用于表示未被分配的IPv6地址空间，其格式为2000::/3。
全球未分配地址不用于进行通信。
c. 回环地址回环地址用于将数据包回送给源节点，作为一种测试和诊断的手段。
回环地址的格式为::1。
4. 路由聚合IPv6路由聚合是指将多个IPv6地址聚合为一个更大的地址块。
《IPv6协议的结构》课件
目标地址和扩展头
接下来的2个字段表示目标地址和扩展头的 类型。
IPv6的主要特点
1
大容量
IPv6地址空间远超IPv4，可以支持更多设备和应用场景。
2
简化头部
IPv6头部相比IPv4大幅度简化，降低了处
IPv6支持IPSec，可以提供更高的网络安全性和数据保护。
IPv6的优势
2 物联网
IPv6是物联网设备连接 的主要协议，支持海量 设备连接和数据传输。
3 5G通信
IPv6是5G通信网络的基 础协议，提供更低的网 络延迟和更稳健的网络 连接。
IPv6的发展前景
普及
IPv6正成为全球通信的主流 协议，越来越多的设备和应 用开始支持IPv6。
发展
IPv6技术和应用场景正在不 断扩展和深入，让人们看到 了更多的可能性。
IPv6协议的结构
了解IPv6协议的结构是学习该协议的重要一步。本课程将详细解析IPv6的各 个组成部分和它们的作用。
IPv6地址的格式
128位地址
IPv6使用128位地址，比IPv4 的32位地址多了96位，允许更 多设备连接到网络。
地址类型
IPv6地址分为单播、多播和任 播三种类型，适用于不同的网 络场景。
地址构成
IPv6地址由两部分组成：网络 前缀和主机标识。网络前缀表 示网络的ID，主机标识表示设 备的ID。
IPv6数据报的格式
版本和优先级
IPv6数据报开头的4位表示版本号和优先级。
长度和下一个头
接下来的2个字段表示数据报的长度和下一 个头的类型。
Hop Limit和源地址
接下来的2个字段表示跃点限制和源地址。
改进
IPv6在国际标准化组织和互 联网工程任务组的推进下， 不断完善和改进。
IPv6协议的结构
IPv6报头中的字段（续）
• Payload Length（有效负载长度，2字节） IP报头后携带的数据长度。
– IPv4种的Length字段包含IPv4报头的长度， IPv6中的Pay-Len字段只包含数据长度； – 扩展报头被认为是有效载荷数据中的一部分。 – 数据包的有效载荷最大为64K； – 最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU），主机通过路径MTU发现， 来了解路径MTU的大小。 – IPv6路由器不对传输路径中的数据分段。
选项数据：选项字段的最高第3位表示在通向目标的路径中，选项数据是否可以改变。 0：选项数据不能改变； 1：选项数据可以改变。
Hop-by-Hop Options
Pad1选项，选项类型为0，它的作用是插 入一个填充字节，以使逐跳选项报头或 目标选项报头落在字节的边界上，并符 合选项的对齐要求。 pad1选项没有对齐要求。它没有长度和 值字段，选项类型的值为0也意味着如果 选项不能被处理它的节点所识别，则选 项被跳过，并且选项在传输中不允许改 变。
• 分段报头。此扩展头包含一个分段偏移值、一 个“更多段”标志和一个标识符字段。用于源 节点对长度超出源端和目的端路径MTU的包 进行分段。 • 身份验证报头(AH)。此扩展头提供了一种机制， 对IPv6头、扩展头和净荷的某些部分进行加密 的校验和的计算。 • 封装安全性净荷(ESP)报头。这是最后一个扩 展头，不进行加密。它指明剩余的净荷已经加 密，并为已获得授权的目的节点提供足够的解 密信息。
Hop-by-Hop Options
• Padn选项的作用是插入两个或多个填充 字节，以使逐跳选项报头或目标选项报 头落在8字节的边界上，并符合选项的对 齐要求。
Hop-by-Hop Options
ipv6知识
ipv6知识IPv6是下一代互联网协议，同时也是解决IPv4地址枯竭问题的重要方案。
相比IPv4，IPv6具有更大的地址空间、更好的性能和更好的安全性。
以下是关于IPv6的知识点：一、地址空间IPv6地址由128位二进制表示，相比IPv4的32位地址空间更大，可以为每一个地球上的万物都分配一个独立的地址。
二、地址格式IPv6地址由8个16进制数字组成，用“:”隔开，每个数字表示为0-65535之间的数字。
为了方便书写，IPv6地址中可以用“::”表示连续的一串0。
三、地址分配方式IPv6地址的分配方式主要有三种：静态分配、动态分配和自动分配。
静态分配指的是管理员手动分配地址；动态分配指的是使用DHCPv6协议动态分配地址；自动分配则是使用SLAAC协议自动分配地址。
四、IPv6与IPv4之间的转换IPv6和IPv4之间的转换主要有三种方式：双栈协议、隧道技术和地址翻译。
其中双栈协议是在网络节点上同时实现IPv4和IPv6两种协议，保证可以同时支持IPv4和IPv6；隧道技术指的是在IPv6网络内部通过特定的技术将IPv4数据包封装到IPv6数据包中进行传输；地址翻译将IPv4地址转换为IPv6地址，使得IPv4网络可以访问IPv6网络。
五、IPv6安全IPv6协议还有一个重要的特点，就是它具有更好的安全性。
IPv6实现了IPsec协议，这使得IPv6具有加密、身份认证和数据完整性等安全功能。
此外，IPv6也实现了IPv4中没有的一些安全特性，如防止地址欺骗等。
综上，IPv6是未来互联网的重要组成部分。
了解IPv6的相关知识，有助于我们更好地理解和使用这一技术，也有助于我们更好地保障网络安全。
IPv6地址结构
IPv6地址结构RFC 35131．前言本文描述了ipv6的地址结构，ipv6 地址的文本表示，IPv6的单播地址、任播地址，多播地址以及IPv6结点所必须的地址的定义。
IPv6的不同的地址的基本格式（单播，任播，以及多播）。
2．IPv6选址IPv6地址是对接口或接口集合的128-bit的标识符。
有三种类型的地址：单播（Unicast）：针对一个接口的标识符。
一个发向单播地址的数据包被送往该地址所确定的接口。
任播（Anycast）：接口的一个集合的标识符（代表性的属于不同结点）。
一个发向任播地址的数据包被发送到为该地址所标识的一集接口之一（即，按照路由协议的测量距离的“最近的”接口）。
多播（Multcast）：接口的一个集合的标识符。
一个发向多播地址的数据包被发往所有以该地址做标识的接口。
在IPv6中，没有广播地址，广播地址的功能被多播地址的能力所取代。
本文中，给地址字段一个种名，如“子网（subnet）”。
当一个做标识符用的“ID”跟在种名后面一起使用（如“subset ID”），则表示种名字段的内容。
当它和一个“prefix”的术语一起使用时（如“subset prefix”），它指所有的从左一直到并包含本字段的所有地址。
在IPv6中，除非明确声明排除，则所有全0或全1的字段值是合法的。
特定的，前缀可能包含，或以全0字段值结束。
2.1地址模型所有类型的IPv6地址分配给接口，而不是分配给结点。
一个IPv6单播地址与单个接口相关。
由于每个接口只属于一个结点，故任何一个结点的单播地址可用来做为结点的标识。
所有接口必须至少有一个单播link-local地址（见2.8结点必需的地址）。
一个接口也可能有多个任意类型的或任意范围的IPv6地址（单播，任播和多播）。
不做为来自或发送到非邻居的IPv6包的源或目的的接口不需要用超出链路范围的单播地址。
这对于点到点的连接的接口有时是非常方便的。
这个地址模型有一个例外：在执行中，如果将多个物理接口视为一个接口，当它出现在网络层时，一个单播地址或一个单播地址集可能被分配到多个物理接口上。
IPv6基础介绍
IPv6基础介绍⼀、IPv6基础介绍1、IPv6是Internet⼯程任务组（IETF）设计的⼀套规范，它是⽹络层协议的第⼆代标准协议，也是IPv4（Internet Protocol Version 4）的升级版本。
2、IPv6与IPv4的最显著区别：IPv4地址采⽤32⽐特标识，⽽IPv6地址采⽤128⽐特标识。
128⽐特的IPv6地址可以划分更多地址层级、拥有更⼴阔的地址分配空间，并⽀持地址⾃动配置；近乎⽆限的地址空间是近乎⽆限的地址空间是IPv6的最⼤优势。
3、IPv6基本报头：（1）IPv6报⽂由IPv6基本报头、IPv6扩展报头以及上层协议数据单元三部分组成。
（2）IPv6的基本报头在IPv4报头的基础上，增加了流标签域，去除了⼀些冗余字段，使报⽂头的处理更为简单、⾼效。
（3）关键字段：Traffic Class：流类别，长度为8bit，它等同于IPv4报头中的TOS字段，表⽰IPv6数据报⽂的类或优先级，主要应⽤于流可以理解为特定应⽤或进程的来⾃某⼀源地它⽤于区分实时流量。
流可以理解为特定应⽤或进程的来⾃某⼀源地QoS。
Flow Label：流标签，长度为流标签，长度为20bit，它⽤于区分实时流量址发往⼀个或多个⽬的地址的连续单播、组播或任播报⽂。
IPv6中的流标签字段、源地址字段和⽬的地址字段⼀起为特定数据流指定了⽹络中的转发路径。
这样，报⽂在IP⽹络中传输时会保持原有的顺序，提⾼了处理效率。
随着三⽹合⼀的发展趋势，IP⽹络不仅要求能够传输传统的数据报⽂，还需要能够传输语⾳、视频等报⽂。
这种情况下，流标签字段的作⽤就显得更加重要。
跳数限制（Hop Limit）：长度为8bit，该字段类似于IPv4报头中的Time to Live字段，它定义了IP数据报⽂所能经过的最⼤跳数。
每经过⼀个路由器，该数值减去1；当该字段的值为0时，数据报⽂将被丢弃。
（4）IPv6为了更好⽀持各种选项处理，提出了扩展头的概念。
IPv6网络体系结构与网络改造分析
观察Industry ObservationI G I T C W 产业32DIGITCW2021.03IPv6作为下一代互联网核心协议，在应用后能够逐步取代IPv4协议。
分析IPv6设计初衷可知，目 的在于促使网络协议地址空间扩大，IPv6可以让用户获得无限的网络空间。
在地址长度方面，IPv4为32位，IPv6为128位，这也是两者的主要差异。
IPv6和IPv4进行对比，IPv6在现代网络应用中将发挥更大作用，并涉及汽车互联、建筑自动化、传感器网络、非PC 网络和端对端网络等，与人们生活各方面密切相关。
此外，IPv6比IPv4更具安全性，提升了地址空间和包头格式。
IPv6也能得到QoS 支持，具有可扩充优势，通过IPv6网络体系结构与网络改造，确保今后IPv6顺利取代IPv4。
1 I Pv6概述IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也是下一代IP 协议，目的在于取代IPv4，在地址数量方面有了大幅度提升。
因为IPv4的缺陷主要是缺乏足够的网络地址资源，这为互联网应用与发展带来了巨大的限制。
在应用IPv6以后，能够突破网络地址资源数量不足等限制，并在多种接入设备连入互联网方面消除存在的问题。
2016年，互联网数字分配机构（IANA ）已向国际互联网工程任务组（IETF ）提出建议，在新制定的国际互联网标准中不再兼容IPv4，转变为只向IPv6提供支持。
2 I Pv6网络体系结构与网络改造方案2.1 I Pv6网络内部改造对网络改造来说，现在很少的设备能够在软件更新后实现双栈的目的，大部分情况下必须通过全新双栈设备提供支持。
若是中心设备在升级后可以双栈支持，在业务连接、方案设置方面与企业网重新建立雷同[1]。
要想支持更新，我们应注重研发新的双栈设备，让IPv4与IPv6建立内部联系，引进新的双栈设备后，将实现NAT-PT 与IPv6的正常连通。
分析现有网络结构可知，主要采取IPv4网络体系结构，为全面取代IPv4，投入的资金量较大，网络升级改造也不能对网络环境造成影响。
ipv6协议基本原理
ipv6协议基本原理IPv6（Internet Protocol version 6）是互联网协议的第六个版本，是替代IPv4协议而设计的新一代互联网协议。
其基本原理如下：1. IPv6地址：IPv6采用128位的地址空间，相较于IPv4的32位地址空间更加庞大，在IPv6中，地址由8个4位的十六进制数（每个数被冒号分隔）表示，例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
这样的地址空间足够大，能够支持更多的设备和连接。
2. 数据包格式：IPv6的数据包格式相较于IPv4有所改变，IPv6头部的长度固定为40字节，比IPv4的20字节更长。
IPv6头部包含了源地址和目标地址信息，还可以包含一些可选的扩展头部。
IPv6还引入了新的报文类型如邻居探测、路由器通告等。
3. 路由与转发：IPv6采用的路由协议是辅助认证的字节级分层（HALVR），它允许路由器根据传输层协议（如TCP或UDP）和数据报有效负载的内容进行高效的路由和转发。
IPv6还提供了一个自动配置机制，使得主机能够根据网络配置和路由信息自动获取IPv6地址。
4. IPv4与IPv6之间的互操作：为了实现IPv4与IPv6之间的互操作，IPv6引入了IP协议的封装机制，即将IPv4数据包封装在IPv6数据包中进行传递。
这使得旧版本的IPv4设备能够与新版本的IPv6设备进行通信。
总之，IPv6协议通过扩大地址空间、优化数据包格式、改进路由与转发机制等方式，提供了更大的地址空间、更高效的路由和转发功能，以及更好的互操作性。
这些特点使得IPv6成为未来互联网的基本协议。
ipv6路由协议栈原理与技术
ipv6路由协议栈原理与技术IPv6路由协议栈是一种用于在IPv6网络中进行路由选择和转发的程序集合。
它通常由一系列协议组成，包括路由协议、转发协议和管理协议。
以下是IPv6路由协议栈的原理和技术：1. 路由协议：IPv6路由协议用于在路由器之间交换路由信息，以确定最佳路径和目的地对于数据包的下一跳。
常用的IPv6路由协议包括OSPFv3（开放最短路径优先），RIPng（路由信息协议下一代），ISIS和BGP。
2. 转发协议：IPv6转发协议用于在单个路由器内的转发决策。
它根据接口上的目的地地址和路由表中的路由信息选择最佳的输出接口。
常用的IPv6转发协议包括IP（Internet协议），ICMPv6（Internet控制消息协议下一代）和NDP（邻居发现协议）。
3. 管理协议：IPv6管理协议用于配置和监视IPv6网络。
其中包括DHCPv6（动态主机配置协议下一代）用于自动配置IPv6地址，SLAAC（无状态地址自动配置）用于提供IPv6地址的自治配置，以及SNMPv3（简单网络管理协议下一代）用于监视和管理网络设备。
IPv6路由协议栈的工作原理如下：1. 当一个IPv6数据包到达路由器，路由协议会根据路由表中的路由信息选择最佳路径和目的地对于数据包的下一跳。
2. 转发协议根据接口上的目的地地址和路由表中的信息选择最佳的输出接口，并将数据包发送到该接口。
3. 如果目的地地址时本地链路的一部分，邻居发现协议会寻找目的地地址的MAC地址，并将数据包直接转发到相应的接口。
4. 管理协议用于配置和监视IPv6网络设备，以确保网络的正常运行。
通过使用IPv6路由协议栈，IPv6网络可以实现可靠的路由选择和转发，并提供更好的性能和安全性。
ipv6 分层分类方法
ipv6 分层分类方法
IPv6（互联网协议第6版）是下一代互联网协议，用于在计算机网络中分配和标识主机地址。
IPv6地址的分层分类方法主要包括以下三个层次：
1. 接口层（Physical Layer）：这一层主要负责处理物理传输介质的细节，包括电信号的发送和接收、物理连接的建立和维护等。
2. 链路层（Link Layer）：链路层负责处理数据帧的传输和接收，包括帧的封装、错误检测和纠正、链路状态的维护等。
3. 网络层（Network Layer）：网络层负责进行路由选择和数据包的转发，包括IP地址的分配、路由表的更新、数据包的分段和重组等。
此外，IPv6地址还可以根据其类型进一步分类，包括单播地址、任播地址和组播地址。
其中，单播地址用于标识一个接口，用于传输数据到某个接口上。
单播地址又可以分为全球单播地址、唯一本地地址、链路本地地址和未指定地址等。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。
《深入解析IPV6》第三章 - IPV6寻址
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3.2IPV6简介 简介
3 .支持扩展首部和选项 IPv6的选项放在单独的扩展首部中，位于报文分组中IPv6 基本首部和传输层首部之间。因为大多数IPv6选项首部不 会被报文分组投递路径上的任何路由器检查和处理，直至 其到达最终目的地，这种组织方式有利于改进路由器在处 理包含选项的报文分组时的性能。IPv6的另一改进是其扩 展首部具有任意长度。 4. 支持更多的安全性 IPv6的加密和身份验证选项，提供了数据报的保密性和完 整性。
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3.4IPV6的地址类型 的地址类型
唯一的本地地址
为解决站点本地地址前缀可能的重复。 为了用新型的地址取代站点本地地址，RFC4193定义了唯一本地IPV6单播地 址。 唯一本地地址前10是固定的，以FC00::/7开始。 本地（L）标签设置为1，表示前缀是在本地分配的。RFC3897对于L标签设 置为0没用定义。因此，机构中L标签设置为1，并且唯一的本地地址的地址前 缀是FD00::/8 L
3.4IPV6地址类型 地址类型
本地使用的单播地址 本地使用的单播地址没有全球范围，并能重复使用。本地 使用的单播地址分两类。 链路本地地址用于链接上的邻接点之间以及邻接点发现的 过程中 站点本地地址用于节点和同一机构中的其他节点之间的通 信。
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3.4IPV6地址类型 地址类型
链路本地地址 前缀为1111 1110 10，用于孤立的网络，它没有全局的影响。例 如在没有路由器的单链路IPV6网络中，链路本地地址用于链路上 的主机之间的通信。 链路本地地址的前缀总是FE80::/64。 IPV6 IPV6链路路由器绝对不会在链路之外转送链路本地数据。
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3.1IPV4的局限性 的局限性
IPv6安全网络的架构
IPv6安全网络的架构IPv6首先解决了IP地址数量短缺的问题，其次，对于IPv4协议中诸多不完善之处进行了较大更改。
其中最为显著的就是将IPSec（IP Security）集成到协议内部，从此IPSec将不单独存在，而是作为IPv6协议固有的一部分贯穿于IPv6的各个部分。
IPv6的安全机制IPv6的安全机制主要表现在以下几个方面：（1）将原先独立于IPv4协议族之外的报头认证和安全信息封装作为IPv6的扩展头置于IPv6基本协议之中，为IPv6网络实现全网安全认证和加密封装提供了协议上的保证。
（2）地址解析放在ICMP（Internet Control Message Protocol）层中，这使得其与ARP（Address Resolution Protocol）相比，与介质的偶合性更小，而且可以使用标准的IP认证等安全机制。
（3）对于协议中的一些可能会给网络带来安全隐患的操作，IPv6协议本身都做了较好的防护。
例如：因为一条链路上多个接口同时启动发送邻居请求消息而带来的链路拥塞隐患，IPv6采用在一定范围内的随机延时发送方法来减轻链路产生拥塞的可能，这同时也减少了多个节点在同一时间竞争同一个地址的可能。
（4）除了IPSec和IPv6本身对安全所做的措施之外，其他的安全防护机制在IPv6上仍然有效。
诸如：NAT-PT（Net Address Translate- Protocol Translate）可以提供和IPv4中的NAT相同的防护功能；通过扩展的ACL（Access Control List）在IPv6上可以实现IPv4 ACL所提供的所有安全防护。
另外，基于VPLS（Virtual Private LAN Segment）、VPWS（Virtual Private Wire Service）的安全隧道和VPN（Virtual Private Network）等技术，在IPv6上也可以完全实现。
ipv6的基本结构
ipv6的基本结构
IPv6是互联网协议第6版（Internet Protocol Version 6，简称IPv6）的缩写，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是下一代互联网的基础协议，其基本结构包括以下几个方面：
1. 地址空间：IPv6的地址空间由128位二进制数字组成，比IPv4的32位地址空间大得多。
这意味着IPv6可以提供更多的地址，使得互联网能够支持更多的设备和服务。
2. 地址表示法：IPv6地址采用128位的二进制数表示，通常以8组4个十六进制数表示。
例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
3. 层次结构：IPv6地址按照层次结构进行组织，类似于IPv4的IP地址分类。
IPv6地址分为全球单播地址（ULA）、公共单播地址（PUA）、全球多播地址（GMA）、本地多播地址（LMA）和任意播地址（ANYCAST）。
4. 自动配置：IPv6具有自动配置功能，使得网络设备能够自动获取网络参数，如IP地址、子网掩码等。
这大大简化了网络配置和管理的工作量。
5. 安全性和隐私保护：IPv6引入了IPSec（IP安全）协议，提供了数据加密和身份验证功能，增强了网络安全性。
同时，IPv6还支持发送方和接收方的隐私保护，保护用户的个人信息不被泄露。
总之，IPv6作为下一代互联网的基础协议，具有更大的地址空间、更简单的地址表示法、更好的层次结构、更强的自动配置功能以及更高的安全性和隐私保护能力。
这些特点使得IPv6成为构建未来互联网的重要基础。
IPv6技术教程
IPv6地址表示
2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff 2001:410:0:1:0:0:0:45ff 2001:410:0:1::45ff
7
IPv6地址分类
单播地址〔Unicast Address 组播地址〔Multicast Address 任播地址〔Anycast Address
24
无状态地址自动配置—前缀获得
主机发送Router Solicitation报文 路由器回应Router Advertisement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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RS报文 RA报文
25
1::1/64
无状态地址自动配置—接口ID生成
IEEE EUI－64规范是其中最重要的一种生成方法 将48比特的MAC地址转化为64比特的接口ID MAC地址的唯一性保证了接口ID的唯一性 设备自动生成,不需人为干预 48位MAC地址
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： 0001:0123:0000:0000:0000:ABCD:0000:0001/96 1:123:0:0:0:ABCD:0:1/96 1:123::ABCD:0:1/96
如果无人响应,则认为没有地址冲突发生,该地址正式可用
NS报文 NA报文
1::1/64
28
Solicited-Node组播地址
IPv6中特有的组播地址 用于DAD和获取本地链路上邻居节点的链路层地址〔地址解析等 Solicited-Node组播地址生成过程 接口ID的后24位：XX:XXXX 前缀FF02:0:0:0:0:1:FF FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX
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服务类型字段内部结构如图3-2所示。
优先权
D
T
黄 萍
R
0
0
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IPv6
优先权。优先权由3位组成，其值从0-7，数 值越高，优先权越高。 D表示时延，其值为0表示正常时延，为1表 示高时延； T表示吞吐量，为0表示正常吞吐量，为1表 示高吞吐量； R表示可靠性，其值为0表示正常可靠性， 为1表示高可靠性 6-7位保留。
分段报头。
此扩展头包含一个分段偏移值、一个“更多段” 标志和一个标识符字段。用于源节点对长度超出 源端和目的端路径MTU的包进行分段。
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IPv6
身份验证报头(AH)。
此扩展头提供了一种机制，对IPv6头、扩展头和 净荷的某些部分进行加密的校验和的计算。
分段标志。分段标志共3位，如图3-3所示。
0 DF MF
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IPv6
分段标志。
• 分段标志共3位,3位分段标志位中的第一位未用，其 他两位用于控制数据报的分段方式。
• 如果“不能分段(DF)”位设为1，意味着数据报在选 路到目的地的过程中不会分段传输。如果数据报不 分段就无法选路，试图分段的路由器将丢掉该数据 报并向源主机发送错误报文。 • 如果“更多段(MF)”位设为1，意味着该数据报是某 两个或多个分段中的一个，但不是最后一段。如果 MF位设为0，意味着后面没有其他分段或者是该数据 报本来就没有分段。 • 接收主机把标志位和分段偏移一起使用，以重组被 分段的数据报。
IPv6
生存期。 生存期又称生命周期，在转发数据报时， 每经过一个路由器，即把TTL减1。在实践中， TTL代表的是数据报在被丢弃前能够穿越的 最大跳数。当TTL=0而数据报还未到达目的 节点时，路由器将丢弃该报文，同时向源主 机发送ICMP差错报文。
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封装安全性净荷(ESP)报头
这是最后一个扩展头，不进行加密。它指明剩余 的净荷已经加密，并为已获得授权的目的节点提 供足够的解密信息。
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2. IPv6扩展报头的应用
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3. IPv6扩展报头的排列顺序
目的地选项报头。
此扩展头代替了IPv4选项字段。目前，唯一定义的 目的地选项是在需要时把选项填充为6 4位的整数倍。 此扩展头可以用来携带由目的地节点检查的信息。
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选路报头。
选路报头又称路由报头，此扩展头指明包在到达目的地途 中将经过哪些节点。它包含包沿途经过的各节点的地址列 表。 此地址对应的节点接收到该包之后，对IPv6头和选路头进 行处理，并把包发送到选路头列表中的第二个地址。如此 类推，直到包到达其最终目的地。
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下一报头。长度为8位，这个字段指出了IPv6基本
报头之后所跟的下一个扩展报头字段中的协议类型。 与IPv6协议字段类似，下一个头字段可以用来指出 高层是TCP还是UDP，但它也可以用来指明IPv6扩展 头的存在与否。
跳极限。长度为8位。每当一个节点对包进行一次
第三章 IPv6的结构
IPv6
在现代网络中，为了把数据能安全、准确、高效地传送到目标节点，首先 需将要传送的数据进行分块，并在每一小块数据之前加上一些附加的信息，如 序列号、源/目标IP地址、源端口号、目标端口号、使用的协议（TCP/UDP）、 校验码、生命周期等，这种加上了附加信息后的数据块称为“分组”、“数据 包”或“报文”，并由此引出了“分组交换”及“包交换”的概念。本章讨论 的是这种分组信息的结构，即“报文结构”。 本章的主要内容有： l l l IPv4报文结构； IPv6报文结构； IPv6扩展报头；
常用的选项有：源路由选项、路由记录选项、 时间戳选项、安全选项等。
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3.1.2 IPv6报文结构
IPv6
1.IPv6报头结构 与IPv4报文结构一样，IPv6报文也是由报头和数据组 成的，不同的是，IPv6报头是由3个部份组成：IPv6报头 （即基本报头）、扩展报头及上层协议数据单元。如图34所示。
l
l
IPv6差错报文；
IPv6信息报文。
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第三章 IPv6的结构
IPv6
3.1 3.2
3.3
IPv4报文结构与IPv6报文结构 IPv6扩展报头
ICMPv6
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3.1 IPv4与IPv6报文结构
IPv6
本节内容： 3.1.1 IPv4报文结构回顾 3.1.2 IPv6报文结构
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传输协议。 指明数据报中携带的净荷类型，主要标 识所使用的传输层协议：一般是TCP协议或 UDP协议。其值为6时表示TCP协议，为17时 为UDP协议。
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IPv6
2. IP选项 在IPv4中，IP选项主要用于网络测试和调 试。 可用的选项大多与选路有关: 例如:
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IPv6
分段偏移值。 13位，它表示以8字节为单位，当前数据 报相对于初始数据报的开头的位置。数据报 的第一个分段的偏移值为0；如果第二个分 段中的数据从初始数据报开头的第800字节 开始，该偏移值将是100。
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选项数据：选项字段的最高第3位表示在通向目标的 路径中，选项数据是否可以改变。
0：选项数据不能改变； 1：选项数据可以改变。
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3.2.3
选路扩展报头
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IPv6
流标签。长度为20位，用于标识属于同一业 务流的包。一个节点可以同时作为多个业务 流的发送源。流标签和源节点地址唯一标识 了一个业务流。 净荷长度。长度为16位，其中包括包净荷的 字节长度，即IPv6头后的包中包含的字节数。 这意味着在计算净荷长度时包含了IPv6扩展 头的长度。
3.2.3 选路扩展报头
3.2.4 分片扩展报头 3.2.5 认证扩展报头 3.2.6 封装安全有效净荷扩展报头 3.2.7 目的选项报头
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3.2.类型 逐跳选项报头。
扩展头必须紧随在IPv6头之后。它包含包所经路径 上的每个节点都必须检查的选项数据。
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IPv6
选项字段结构：
选项类型 选项数据长度 选项数据
选项类型：表示这个选项的类型。用以确定相关节 点对该选项的处理方法。RFC2640规定，在选项类型 字段中，最高两位当处理选项的节点不能识别选项 的类型时，应该如何处理这个选项。 选项字段的最高两位值含义如下：
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IPv6
IPv6报头。IPv6报头又称“IPv6基本报头”，每一个IPv6 数据包都必须包含报头，该报头长度固定为40个字节。 扩展报头。IPv6扩展报头又称下一个头，扩展报头是可选 报头，紧接在基本报头之后，IPv6数据包可包含多个扩展报 头，而且扩展报头的长度并不固定，IPv6扩展报头代替了 IPv4报头中的选项字段。“下一报头”字段值所对应的扩展 报头如表5-1所示。 上层协议数据单元。上层数据协议单元由上层协议报头和 它的有效载荷构成，有效载荷可以是一个ICMPv6报文、一 个TCP报文或一个UDP报文。
有的选项允许发送方指定数据报必须经过的路由， 换句话说，定义了由哪些路由器来处理该数据报。
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IPv6
例如:
还有的选项要求中转路由器记录其IP地址为数据 报打上时间戳。 一些选项，尤其是指出数据报必须经过哪些IP地 址的报文要求在选项后附加一些数据。
00：跳过这个选项； 01：丢弃数据包，不通知发送方；
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IPv6
10：丢弃数据包，无论数据包的目标地址是否为一个组播 地址，都向发送方发出一个ICMPv6参数问题的报文； 11：丢弃数据包，如果数据包的目标地址不是一个组播地 址，就向发送方发出一个ICMPv6参数问题的报文。
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IPv6
标识符（数据包ID）。
这个唯一的16位标识符由产生它的主机指定给数据报。 发送主机为它送出的每个数据报产生一个单独ID，但 数据报在传输的过程中可能会分段，并经过不同的网 络而到达目的地。分段后的数据报都共享同一个数据 报ID，这将帮助接收主机对分段进行重装。
转发之后，这个字段就会被减1。如果该字段达到0， 这个包就将被丢弃。IPv4中有一个具有类似功能的 “生存期”字段。
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