浅谈 IPV6

Posted 2023-04-13

参考技术A

缺乏端到端，指的是 ipv4 的扩展基于NAT. 私有ip的布局，是被包裹在NAT 中的。除了静态映射NAT，外部是无法直接访问私网IP的。不能做到真正意义上的端到端。

next header 存的是协议号，后面挂着这个协议号的包

整套分析流程的复杂性导致广播有较大的危害性。

而组播的地址224.0.0.0到239.255.255.255 且与 网卡有map关系。那么 网卡在收到包是，在二层判断一下，是不是本组里要的。如果不是 直接丢弃，提高效率。

广播为人诟病，但ipv4 离不开广播，因为需要ARP 获取 二层的 mac地址。

ULA 是 IPV6私有地址，只能够在内网中使用，该地址空间在ipv6公网不可路由，不能直接访问公网
地址空间位 FC00::/7

FC00/7 被分为 两个 /8的块，其中 FC00:/8 暂未定义， FD00::/8的定义如下。其实也就是第一个字节最后一位可以是0 可以是1，那么就分成了两块。

LLA 地址唯一

用来标识一组接口，发送给多播地址的数据流同时传输到多个目的。
范围：FF00::/8
常见的IPV6组播地址：

最后32位为Group ID

组播地址的mac映射

要想加入这个组播的网卡，才会接受信息。也就是mac必须与相关组播产生一定关系才能加入这个组。
33-33 是固定的。

前104bits 后24位直接从 单播地址的后24位拷贝下来。

ipv6 地址配置方式：

type + code 构成了icmpv6 的消息类型
了解就好：

PMTU： 路径最小 MTU
原理就是尝试找到沿途最小的MTU值，最后用路径上最小的包进行传输。这样沿途就不必再分包，减小压力，提高效率。

利用icmpv6 实现的 邻居发现功能。即Neighbor Discovery Protocol

ipv4 是通过arp 来获取目的的mac地址
报文结构：
源mac:
目的mac:FFFF
源ip+源目的
目的IP+目的mac

ipv6流程：

节点B 会 监听 NS地址，也就是 FF02::1:0:B

3 B 给 A 的 NA 消息

IPV6 中无 ARP 表(ip 和 mac 的映射表)， 维护的是 ipv6 的邻居表

duplicate address detection 地址重复检测机制
当一个ipv6接口激活后，或者当一个接口获得了ipv6地址（无论是有状态还是无状态自动配置）都会启动ipv6地址的dad机制，以确保该地址在 链路 上的唯一
DAD机制使用icmpv6 的 NS 和 NA消息实现。

对于ipv6来说，一个网卡会有多个ipv6的地址，每一个ipv6地址都要通过DAD检测，否则这个地址不可用。

DAD 过程：

R1 在线，已经使用了ip地址。

注意源地址 :: 因为现在用的地址还不能使用，是tentative的。
目的地址是 tentative地址即将使用的NS。
data数据里存即将使用的地址。

首先R1看目的mac，也是自己所监听的，目的地址也是R1监听的NS。发现与自己所监听的相同，且内部ip也相同。则R2的tentative地址不能使用。回复一个 NA。

回复的目的地址是 FF02::1, 意思是向链路所有的节点宣告自己的ip地址和mac。

同理 link local address 也要做 DAD检测。

ipv6 地址的配置

所以IPV6 特点：

以上配置都刷在路由器上

RA周期性发送。

RA 带过来的 信息如下：

一条RA可以包含多个前缀信息

Prefix information

前缀都有一个valid perferd 时间

valid time 中的depreated time 只能被动接受消息，不能组活动发消息了。

RA 会定期发送的，RS 主动发送请求
可以利用上述性质，设置有效时间等，进行ipv6地址切换。

修改后

使用重定向 下一条必须是link local address, 不可为单播地址

R1 - 总公司路由器
R2 - 分公司
主机 - 分公司内网主机

R1 通过 DHCP 下发地址前缀，让R2 给自己内网的主机使用。

IPv6转换技术是什么？浅谈IPv6转换的两种技术方式

与双栈技术和隧道技术相比，IPv6转换技术具备改造周期短、成本低、部署灵活等优势，是目前各大政企网站进行IPv6升级改造的主要方式。

采用协议转换实现IPv4到IPv6过渡的优点是不需要进行IPv4、IPv6节点的升级改造，缺点是用来实现IPv4节点和IPv6节点相互访问的方法比较复杂，网络设备进行协议转换、地址转换所需的开销较大，一般在其他互通方式无法使用的情况下使用。

IPv6转换技术可以分为NAT-PT转换技术和NAT64转换技术两种。

一、NAT-PT转换技术
NAT-PT由SIIT技术和动态地址转换（NAT）技术结合和演进而来，SIIT 提供IPv4和IPv6之间的一对一的映射转换， NAT-PT支持在SIIT基础上实现多对一或多对多的地址转换。

NAT-PT分为静态和动态两种。

1.静态NAT-PT

静态NAT-PT提供IPv6地址和IPv4地址之间的一对一的映射，一般用于需要提供稳定服务的场合。IPv6单协议网络内的节点要访问IPv4单协议网络内的每一个 IPv4 地址，都必须先在NAT-PT设备中配置。在NAT-PT设备中，把要与IPv6网络通信的IPv4地址映射成IPv6地址，把要与IPv4网络通信的IPv6地址映射成IPv4地址。比如，当IPv4设备访问IPv6网络时，它访问的是IPv6映射后的IPv4地址。IPv4 数据包发往NAT-PT设备后，NAT-PT设备根据映射表的配置，把源IPv4和目的IPv4地址转换成对应的IPv6地址，然后将数据包发往目的IPv6设备。IPv6 设备根据源IPv6地址进行回应，IPv6 数据包被发往NAT-PT设备，NAT-PT 设备再把源和目的IPv6地址转换成相应的IPv4地址，返回到IPv4设备。

2.动态NAT-PT

在动态NAT-PT中，IPV6到IPv4的地址映射是动态生成的、可变的。NAT-PT网关定义了IPv4地址池，它从地址池中取出一个地址 来替换IPv6报文的源地址，从而完成从IP6地址到IPV4地址的转换。动态NAT-PT支持将多个IPV6地址映射为一个IPv4地址，节省了IPv4地址空间。

NAT-PT并不是转换所有IPv6数据包的地址，而是只转换满足特定前缀的IPv6地址，转换方法是使用命令ipv6natprefix，后面跟上要转换的IPv6前缀和固定长度96，比如ipv6 nat prefix 2001:2::/96。

二、NAT64转换技术
NAT-PT通过IPv6与IPv4的网络地址与协议转换，实现了IPv6 网络与IPv4网络的互联互通。但NAT-PT在实际的网络应用中面临各种缺陷。为了解决NAT-PT中的各种缺陷，同时实现IPv6与IPv4之间的网络地址与协议转换技术，IETF 重新设计了新的解决方案： NAT64与DNS64技术。

NAT64是－种有状态的网络地址与协议转换技术，一般只支持通过IPv6网络侧发起连接来访问IPv4网络侧的资源。NAT64也支持手动配置静态映射关系，让IPv4网络主动发起去往IPv6网络的连接。NAT64可实现TCP、UDP、ICMP协议下的IPv6与IPv4网络地址与协议转换。

当IPv6客户端进行DNS查询时，如果没有得到IPv6 DNS服务器的响应，可使用DNS64向IPv4DNS服务器发起DNS请求，并将从IPv4DNS中返回的A记录（IPv4地址）合成到AAAA记录（IPv6 地址）中，然后将合成的AAAA记录返回到IPv6客户端。NAT64执行IPv4与IPv6有状态的地址与协议转换，DNS64用来解析域名地址，两者协同工作，不需要在IPv6客户端或IPv4服务器端进行任何修改。

总结
NAT-PT已经被IETF废止，目前各大服务商所采用的IPv6转换技术基本都是NAT64技术，包括中科三方IPv6转换服务。

NAT-PT和NAT64两种转换方式都可以解决IPv6和IPv4互访中涉及的地址及协议转换。

但NAT-PT在转发路径中要牵扯DNS协议的处理，而要处理DNS协议，必须将NAt-PT放在所有DNS流量经过的地方，导致整个过程十分繁琐。

而NAT64就改变了这个问题，它所采用的机制是让DNS服务器直接将IPv4的域名解析结果映射为IPv6，这样带来的好处就避免了上述PT的问题。

中科三方作为中国科学院控股有限公司（简称“国科控股”或“中科院控股”）旗下域名管理品牌，积极响应国家政策，较早进行IPv6升级改造技术的探索和研发，多年来凭借专业的技术和经验，为众多省市政府部门、央企、金融、科研等重点行业和重点客户提供了IPv6升级改造和解析服务。

中科三方实施的IPv6转换方案，适应性广、可用度高、配置便捷，能够有效解决天窗问题，并且持续保持技术升级，相对于一些复杂的硬件改造方案，改动小、工期短、成本低，能够完全快速地通过国家IPv6监测平台审核，因此，在政府和金融类客户中受到广泛赞誉。