IPv6基础知识讲解课件

IPv6基础知识讲解 讲师：讲师：*IPv6基础知识讲解讲1目的目的让不知道IPv6的变为知道讲解IPv6的基本组成，为下一步讲解进阶内容做准备收集参与者问题和想听内容，为下一步分享做准备目的让不知道IPv6的变为知道2什么是什么是IPv6IPv6是InternetProtocolVersion6的缩写用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议由128位二进制数码表示，地址容量为2128个，是IPv4的81028倍IPv6地址：2001:ddd8:acc3:ffff:bef6:678e:ee7f:2234/64什么是IPv6IPv6是InternetProtocol3为什么要有为什么要有IPv6IPv4网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展IPv6地址寻址大，解决了地址资源有限问题，允许更多的设备直接接入网络，解决了多种接入设备连入互联网的障碍。为什么要有IPv6IPv4网络地址资源有限，严重制约了互联网4IPv6报头解析报头解析IPv6报头解析5IPv6报文头基本格式报文头基本格式Version：4比特。值为6表示IPv6报文。Traffic Class：8比特。类似于IPv4中的TOS域。Flow Label：20比特。IPv6中新增。流标签可用来标记特定流的报文，以便在网络层区分不同的报文。Payload Length：16比特。以字节为单位的IPv6载荷长度，也就是IPv6报文基本头以后部分的长度（包括所有扩展头部分）。Next Header：8比特。用来标识当前头（基本头或扩展头）后下一个头的类型。IPv6定义的扩展头由基本头或扩展头中的扩展头域链接成一条链。Hop Limit：8比特。每个转发此报文的节点把此域减1，如果此域值减到0则丢弃。Source Address：128比特。报文的源地址。Destination Address：128比特。报文的目的地址。IPv6报文头基本格式Version：4比特。值为6表示IP6IPv6报文头扩展头格式报文头扩展头格式IPv6报文头扩展头格式7IPv6地址分类地址分类IPv6地址分为单播地址、任播地址、组播地址。和IPv4相比，取消了广播地址类型，以更丰富的组播地址代替，同时增加了任播地址类型。单播任播组播IPv6地址分类IPv6地址分为单播地址、任播地址、组播地址8IPv6地址分类地址分类-单播地址单播地址所有格式前缀不是组播格式前缀（11111111）的IPv6地址都是IPv6单播格式（任播和IPv6单播格式相同）。比较常见的IPv6单播地址：可聚合全球单播地址（Global），链路本地地址（fe80:X:X:X:X），站点本地地址（RFC4291中被废弃，不再使用，由唯一本地地址替代）链路本地地址：链路本地地址：当一个节点启动IPV6协议时，节点的每个接口会自动配置一个链路本地地址。这种机制使得两个连接到同一链路的IPV6节点不需要做任何配置就可以通信。链路本地地址使用固定的前缀FE80:/64，接口ID部分使用EUI-64地址。IPv6地址分类-单播地址所有格式前缀不是组播格式前缀（119IPv6地址分类地址分类-任播地址任播地址用来标识一组接口的地址。用来标识属于同一提供因特网服务的组织的一组路由器。可在IPv6路由头中作为中间地址，以使报文能够通过特定聚合或聚合顺序发送。标识特定子网的一组路由器。IPv6地址分类-任播地址用来标识一组接口的地址。10IPv6地址分类地址分类-组组播地址播地址IPv6组播地址用来标识一组接口，一般这些接口属于不同的节点。一个节点可能属于0到多个组播组。发往组播地址的报文被组播地址标识的所有接口接收。注意：IPv6组播中不使用HopLimit域（相当于IPv4的TTL）说明：说明：11111111：标识此地址为组播地址Flags：000TT=0表示Internet地址分配机构永久分配的“熟知”组播地址T=1表示临时使用的组播地址Scope：用来标记此组播组的应用范围。GroupID：标识组播组（可能是永久的，也可能是临时的，范围由scope定义）IPv6地址分类-组播地址IPv6组播地址用来标识一组接口，11IPv6地址分类地址分类-组组播地址举例播地址举例组播地址播地址范范围含含义描述描述FF01:1节点所有节点在本地接口范围的所有节点FF01:2节点所有路由器在本地接口范围的所有节路由器FF02:1链路本地所有节点在本地链路范围的所有节点FF02:2链路本地所有路由器在本地链路范围的所有路由器FF02:5链路本地OSPF路由器所有OSPF路由器组播地址FF02:6链路本地OSPFDR路由器所有OSPF的DR路由其组播地址FF02:9本地链路RIP路由器所有RIP路由器组播地址FF02:13本地链路PIM路由器所有PIM路由器组播地址FF05:2站点所有路由器在一个站点范围内的所有路由器被请求节点地址：被请求节点地址：地址构成：取被请求节点单播或任播地址的低24比特，在前面增加前缀FF02:0:0:0:0:1:FF00:/104构成。4037:01:800:200E:8C6C对应的被请求节点组播地址是FF02:1:FF0E:8C6C。范围：只在本地链路上有效作用：1、在IPV6中，没有ARP。ICMP代替了ARP的功能，被请求节点的组播地址被节点用来获得相同本地链路上邻居节点的链路层地址 2、用于重复地址检测DAD，在使用无状态自动配置将某个地址配置为自已的IPV6地址之前，节点利用DAD验证在其本地链路上该地址是否已经被使用。IPv6地址分类-组播地址举例组播地址范围含义描述FF01:12IPv6地址分配模式地址分配模式地址分配模式分为手动分配和自动分配。通常用static表示手动分配，native表示自动分配。Static：用户了解上游服务器给予的有效地址范围，直接指定一个地址给接口。包括：地址，前缀，前缀长度，有效使用时间validlifetime/preferlifetime，MTU，dns等Native：使用dhcpv6，即动态主机配置协议，直接使用向上游服务器请求的地址和其他信息。包括：地址，前缀，前缀长度，有效使用时间validlifetime/preferlifetime，MTU，dns，domain，ntp等Native又分为有状态地址分配，无状态地址分配以及SLAAC。即通常说的Stateful模式，Stateless模式以及SLAAC。client使用哪一种模式来获取IPv6地址以及其他信息，取决于uplinkserver通知client的RA信息中的M位和O位。IPv6地址分配模式地址分配模式分为手动分配和自动分配。通常13IPv6-M位位在server发向client的RA包中，M位是地址配置标记。设置为1时，此标记指示主机使用配置协议（例如DHCPv6）来获取有状态地址。IPv6-M位在server发向client的RA包中，M位14IPv6-O位位在server发向client的RA包中，设置为0时，此标记指示主机直接使用RA中的其他配置信息，如dns，domain等。当O比特被设置为1，则收到该RA消息的主机将使用配置协议（如DHCPv6）来获取除了IPv6地址以外的其他配置信息。IPv6-O位在server发向client的RA包中，设置15IPv6-M&O组合组合IPv6-M&O组合16IPv6-dhcpv6Stateful和Stateless模式看为如下两种方式获取地址或者其他信息。四步握手和两步握手不同点在于Solicit中包含的信息中如果有rapidcommitoption，并且server支持此option，那么server就直接通过reply信息告之dhcpv6client请求的信息。四步握手两步握手Solicit:DHCPv6客户端发送该消息，请求DHCPv6服务器为其分配IPv6地址/前缀和网络配置参数。Advertise：DHCPv6服务器回复该消息，通知客户端可以为其分配的地址/前缀和网络配置参数。Request：如果DHCPv6客户端接收到多个服务器回复的Advertise消息，则根据消息接收的先后顺序、服务器优先级等，选择其中一台服务器，并向该服务器发送Request消息，请求服务器确认为其分配地址/前缀和网络配置参数。Reply：DHCPv6服务器回复该消息，确认将地址/前缀和网络配置参数分配给客户端使用。IPv6-dhcpv6Stateful和Stateless模17IPv6-Solicit-optionSolicit是dhcpv6中的第一步，用于dhcpv6client向dhcpv6server发送获取请求，请求的主要信息如下：IPv6-Solicit-optionSolicit是dhc18Dhcpv6-消息类型消息类型DHCPv6协议主要消息类型如下（通常使用到的）：DHCPv6 消息消息名称名称描述描述要求要求Solicit由客户端发送以定位服务器。公告公告Advertise由服务器对“要求”消息进行响应时发送以指明可用性。请求求Request由客户端发送以请求来自特定服务器的地址或配置设置。确确认Comfirm由客户端发送给所有服务器，以确定对于已连接的链接客户端的配置是否有效。更新更新Renew由客户端发送给特定服务器以延长分配地址的生存期并获取更新的配置设置。重新重新绑定定Rebind未接收到对“更新”消息的响应时由客户端发送给任何服务器。应答答Reply对要求、请求、更新、重新绑定、信息请求、确认、发布或拒绝消息进行响应时由服务器发送给特定客户端。发布布Rlease由客户端发送以指明客户端不再使用分配的地址。拒拒绝Decline由客户端发送给特定服务器以指明分配的地址已在使用中。信息信息请求求Infor-Request由客户端发送以请求配置设置（但不包括地址）。Dhcpv6-消息类型DHCPv6协议主要消息类型如下（通常19Dhcpv6-renewDHCPv6服务器分配给客户端的IPv6地址/前缀具有一定的租借期限-ValidLifetime。在ValidLifetime到达前，如果DHCPv6客户端希望继续使用该地址/前缀，则需要更新地址/前缀租约。地址/前缀租借时间到达时间T1（PreferredLifetime*0.5）时，DHCPv6客户端会向为它分配地址/前缀的DHCPv6服务器单播发送Renew报文，以进行地址/前缀租约的更新。如果客户端可以继续使用该地址/前缀，则DHCPv6服务器回应续约成功的Reply报文，通知DHCPv6客户端已经成功更新地址/前缀租约；如果该地址/前缀不可以再分配给该客户端，则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知客户端不能获得新的租约。Dhcpv6-renewDHCPv6服务器分配给客户端的IP20Dhcpv6-rebind如果在T1时发送的Renew请求更新租约，但是没有收到DHCPv6服务器的回应报文，则DHCPv6客户端会在T2（PreferredLifetime*0.875）时，向所有DHCPv6服务器组播发送Rebind报文请求更新租约。如果客户端可以继续使用该地址/前缀，则DHCPv6服务器回应续约成功的Reply报文，通知DHCPv6客户端已经成功更新地址/前缀租约；如果该地址/前缀不可以再分配给该客户端，则DHCPv6服务器回应续约失败的Reply报文，通知客户端不能获得新的租约；如果DHCPv6客户端没有收到服务器的应答报文，则到达有效生命期后，客户端停止使用该地址/前缀。此时DHCPv6客户端就会发送release请求，将地址释放掉。Dhcpv6-rebind如果在T1时发送的Renew请求更21IPv6邻居发现协议邻居发现协议邻居发现协议（NeighborDiscoveryProtocol）是IPv6协议的一个基本的组成部分，它实现了在IPv4中的地址解析协议（ARP）、控制报文协议（ICMP）中的路由器发现部分、重定向协议的所有功能，并具有邻居不可达检测机制。实现功能：实现功能：路由器发现前缀发现和下一跳地址确定地址解析重定向邻居不可达检测重复地址检测IPv6邻居发现协议邻居发现协议（NeighborDisc22IPv6邻居发现协议邻居发现协议-路由器发现路由器发现路由器请求（路由器请求（Router Solicitation）当主机没有配置单播地址（Global）时，会发送路由器请求报文，在链路上查找路由器，而不用被动接受路由器周期性发送的路由器通告。类型：ICMPv6code：133地址：ff02:2IPv6邻居发现协议-路由器发现路由器请求（RouterS23IPv6邻居发现协议邻居发现协议-路由器通告路由器通告路由器通告（路由器通告（Router Advertisement）IPv6路由器的配置接口会周期性发送路由器通告报文或者在接收到主机的路由器请求报文时发送路由器通告报文。用于前缀发现和下一跳。类型：ICMPv6code：134地址：ff02:1或者路由器请求报文的主机单播地址IPv6邻居发现协议-路由器通告路由器通告（RouterA24IPv6邻居发现协议邻居发现协议-邻居请求邻居请求邻居请求（邻居请求（Neighbor Solicitation）当一个节点需要得到同一本地链路上另外一个节点的链路本地地址时，就会发送邻居请求报文，类似IPv4的ARP报文。有被请求节点的最后24比特和此组播相同的节点才会收到此报文。用于地址解析和地址不可达解析以及重复地址检测。类型：ICMPv6code：135重复地址检测：地址解析：IPv6邻居发现协议-邻居请求邻居请求（NeighborS25IPv6邻居发现协议邻居发现协议-重定向重定向邻居请求（邻居请求（Neighbor Solicitation）路由器通过重定向消息通知主机。对于特定的目的地址，如果不是最佳的路由，则通知主机到达目的地的最佳下一跳。收到重定向报文的节点随后会把后续报文发送到更合适的路由器。路由器只针对单播流发送重定向报文，重定向报文只发给引起重定向的报文的发起节点（主机），并被处理。（1）NodeA首先传送第一个数据报文到它的默认路由器RTA，当该报文经过RTB到达NodeB后，RTA知道RTB是链路上转发报文的更好选择。（2）RTA向始发报文的NodeA发送一个ICMPv6重定向报文，目标地址中含有RTB的IPv6地址，报文选项字段的目标链路层地址中含有RTB的链路层地址。（3）NodeA获悉RTB是到NodeB的更好路径后，修改自己的目的缓存表，当再发送到NodeB的报文时优先发送到RTB，重定向完成。IPv6邻居发现协议-重定向邻居请求（NeighborSo26IPv6路径路径MTU发现协议发现协议MTU：最大传输单元（MaximumTransmissionUnit）IPv6中最小MTU值为1280字节（推荐最小值为1500）IPv6路由器不处理分片，分片只在源节点在需要的时候进行。IPv6使用路径MTU发现得到源和目的节点之间路径的最大MTU。源节点在发送报文前进行路径MTU发现处理。如果路径上的MTU不足以传输整个报文，则源节点分片后重新发送。IPv6路径MTU发现协议MTU：最大传输单元（Maximu27IPv6-pingPing功能的基础是回送请求（EchoRequest）和回送应答（EchoReply）。是常见的ICMPV6信息消息之一。主要用于检测一个主机是否与一些其他主机连接在相同的网络上。IPv6-pingPing功能的基础是回送请求（EchoR28IPv6路由协议路由协议-命令命令查看路由表命令：linux：route-Ainet6。Windows:route-6printIPv6路由协议-命令查看路由表命令：29IPv6路由协议路由协议-RIPng解决RIP协议与IPv6的兼容性问题。详细可参考RFC2080。通过UDP报文交换路由信息，使用的端口号为521。使用 FF02:9作为链路本地范围内的RIPng路由器组播地址。使用跳数来衡量到达目的地址的距离，从一个路由器到其直连网络的跳数为0，通过与其相连的路由器到达另一个网络的跳数为1，其余以此类推。当跳数大于或等于16时，目的网络或主机就被定义为不可达。报文分为两类：选路信息报文和用于请求信息的报文。它们都使用相同格式，由固定的首部和路由表项RTE(RouteTableEntry)组成，其中路由表项可以有多个。实现可参考quagga中的RIPng模块。IPv6路由协议-RIPng解决RIP协议与IPv6的兼容性30IPv6后续介绍后续介绍实现IPv6功能的开源软件讲解IPv6数据包异常处理流程IPv6防火墙。6in46to46rdDs-liteMAP-TMulticastCE-LogoThank you!IPv6后续介绍实现IPv6功能的开源软件讲解Thanky31