IPv6基础（1）

Posted 2023-04-22

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了IPv6基础（1）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

参考技术A IPv6产生背景和优势

1、IPv4地址空间不足 IPv4地址长度32bit，缓解措施有变长子网掩码CIDR和NAT；

2、互联网骨干路由器路由表庞大 IPv4地址分配不连续，无法进行路由汇总，影响转发效率

IPv6优势

1、IPv6地址空间巨大 IPv6地址长度128bit；

2、转发效率高、易于扩展 IPv6基本报头定长40字节、可选扩展报头易于扩展

3、安全性高通过安全扩展报头实现IPsec加密和认证

4、层次化路由设计顶级聚合、次级聚合、站点聚合

5、即插即用和流标签

IPv6地址表示方法

128bit分为8块，每块16bit通过4个16进制数表示，用冒号隔开，称为冒号分16进制表示法，

如2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:1301；

简写规则：

（1）每块前导0可以省略

2000:00D8:09EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:1301可以简写为

2000:D8:9EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:1301;

（2）存在一组或几组连续都为0可以用双冒号表示

2000:0000:0000:CC3E:0000:9EFF:32DD:1301可以简写为

2000::CC3E:0:9EFF:32DD:1301

如果多处存在连续块都为0，只有一处可以用双冒号表示，其它每块用一个0表示；

IPv6地址分类

1、单播地址

（1）链路本地地址 FE80::/10

（2）全球单播地址 2000::/3

（3）唯一本地地址 FC00::/7

（4）特殊地址 ::和::1

2、组播地址

FFxy::/8

常见组播地址：

所有节点组播地址 FF02::1

所有路由器组播地址 FF02::2

所有OSPFv3路由器 FF02::5

所有OSPFv3 DR和BDR FF02::6

所有PIM路由器 FF02::D

被请求节点组播地址 FF02::1:FF00:0000/104 DAD重复地址检测和地址解析

3、任播地址

和单播地址一个地址空间，报文发送给距离自身最近的任播地址；

IPv6和IPv4报文格式比较

IPv6报文格式和IPv4报文的区别主要在于报头长度、分片功能、去掉校验和增加流标签；

1、IPv4报头长度不固定20-60字节，IPv6报头长度固定40字节；

IPv4报头不固定用到了IHL、总长度两个字段，IPv6报头定长就只需要一个长度字段；

2、IPv6报头去掉标识符、标志位和偏移量三个字段，通过IPv6的分片扩展报头实现；

3、IPv6报头去掉头部校验字段，增加流标签字段；

IPv6扩展报头

1、逐跳选项报头 0 用于巨型载荷、设备提示、资源预留RSVP

2、目的选项报头 60 用于移动IPv6

3、路由报头 43 用于源路由

4、分片报头 44 用于报文分片

5、AH报头 51 用于报文认证、完整性检查、防重放

6、ESP报头 50 用于报文认证、完整性检查、防重放和加密

学习ipv6基础学习笔记

ipv6的简述

1、出现原因：ipv4短缺
2、ipv4与ipv6的对比
（1）ipv4的局限性
a.能够提供的地址空间不足切分配不均。
b.互联网骨干路由器的路由表非常庞大。
（2）ipv6的优势
a.地址空间巨大。
b.层次化的路由设计。
c.效率高，扩展灵活。
d.支持即插即用。
e.更好的安全性保障。
f.引入留标签的概念。

一、ipv6的数据包封装

1、ipv6基本报头

与ipv4的报头对比
ipv4中的报头功能字段过多，路由器查找选路的时候需要读取每一个字段，但很多字段是空白的，这样会导致转发效率抵下。
ipv6把报文的报头分为基础报头和扩展报头两部分，基本报头中包含基本的必要属性，如源IP地址、目的IP地址等，扩展功能用扩展报头添加在基本报头的后面。
（1）ipv6基本报头
ipv6基本报头大小固定为40字节，其中包含8个字段。
报头格式如下：
|　Version　|　Traffic Class　| Flow Label 　　　|
| Playload Length　|　Next Header | Hop Limit 　|
|　　　　Source Address　　　　　　　　　　　|
|　　　　Destination Address　　　　　　　　　|
Version: 版本，4位，指定IPv6时，其值为6。
Traffic Class：流量类，8位，用来区分不同类型或优先级的IPv6数据包。
Flow Label：流标签，20位，用于标识同一个数据流，此字段为IPv6的新增字段。
Playload Length：有效荷载，16位，数据包的有效荷载，指报头后的数据内容的长度，单位为字节，最大数值65535，指IPv6基本报头后面的长度，包含扩展报头部分。
Next Header：下一个报头，8位，指明基本报头后面的扩展报头或者上层协议中的协议类型。如果只有基本报头而无扩展报头，那么该字段的值指示是数据部分所承担的协议类型。下面有常用的Next Header值及对应的扩展报头或高层协议类型

Next Header值	对应的扩展报头或高层协议类型
0	逐条选项扩展报头（Hop-by-Hop- Options Header）
6	TCP
17	UDP
43	路由扩展报头（Routing Header）
44	分段扩展报头（Fragment Header）
50	封装安全有效荷载扩展报头（Encapsulating Security Payload Header）
51	认证扩展报头（Authentication Header）
58	ICMPv6
60	目的选项扩展报头（Destination Options Header）
89	OSPFv3

Hop Limit：跳跃限制，8位，其功能类似于IPv4中的TTL字段，最大值为255，报文每经过一跳，该字段都会减1，该字段值减到0后，数据包就会被丢弃。对于IPv6来说，此时就会发送一条ICMPv6超时消息，已通知数据包的源端数据已经被丢弃。
Source Address：源地址，128位，数据包的源IPv6地址，必须为单播地址。
Destination Address：目的地址，128位，数据包的目的IPv6地址，可以是单播地址或者组播地址。

2、ipv6扩展报头

IPv6扩展包头是可选报头，位于IPv6基本报头后，其作用是取代IPv4报头中的选项字段，这样可以使IPv6的基本报头采用定长设计，并把IPv4中的部分字段（分段字段）独立出来，将其设计为IPv6分段扩展报头，这样做的好处是大大提高了中间节点对IPv6数据包的转发效率。
IPv6的报文结构
无扩展报头的IPv6报文：