ipv6技術(shù)的分析與研究畢業(yè)論文

1、<p>　畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書</p><p>　學(xué)習(xí)中心專業(yè)通信工程</p><p>　學(xué)號7011101132007姓名</p><p>　題目IPv6技術(shù)的分析與研究</p><p>　任務(wù)與要求</p><p>　任務(wù)：本論文概括地闡述了IPv6技術(shù)目前在國內(nèi)外的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，通過與IPv4

2、技術(shù)上的對比，介紹了IPv6的地址結(jié)構(gòu)和路由協(xié)議、安全機制等。介紹了雙協(xié)議棧技術(shù)、隧道技術(shù)和協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)三種IPv6過渡技術(shù)。IPv4向IPv6過渡還是一個很漫長的過程，但是，IPv6技術(shù)的優(yōu)勢及其諸多應(yīng)用，在未來必然會有好的前景。研究本課題的研究方法和意義所在，并對其應(yīng)用進行深入分析與探討。要求： 1. 對IPv6技術(shù)有充分的認(rèn)識和了解；2. 了解IPv6技術(shù)在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀;3. 分析IPv6技術(shù)在下一代網(wǎng)絡(luò)通信中的意義和重要性；

3、4. 撰寫畢業(yè)論文； 5. 參加畢業(yè)論文答辯。</p><p>　開始日期2012年5月1號完成日期2012年8月30號</p><p>　指導(dǎo)教師簽名2012 年5 月1 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急速發(fā)展以及IPv4地址空間的逐步耗盡，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)面臨許多的挑

4、戰(zhàn)：規(guī)模問題、安全問題、QoS(服務(wù)質(zhì)量)、簡便配置等等，這些挑戰(zhàn)促使人們達成一個共識：需要一個新的協(xié)議來根本解決目前IPv4面臨的問題。IPv6是繼IPv4以后的新互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議。IPv6協(xié)議的新特性為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展提供了更加廣闊的前景和完善的支持，但是它仍然存在許多有待改進和完善的地方，而且實現(xiàn)從IPv4到IPv6的過渡還需要很長時間，不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)其過渡策略也會有所不同。</p>

5、<p>　　本論文首先介紹了IPv6協(xié)議，包括IPv6新特性、IPv6報文結(jié)構(gòu)以及與IPv4的對比、IPv6地址結(jié)構(gòu)、IPv6單播數(shù)據(jù)通信、IPv6路由協(xié)議、安全機制等重要技術(shù)；然后介紹了IPv6的過渡技術(shù)，重點介紹了IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的互通技術(shù)，即各種隧道技術(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: IPv6 路由協(xié)議 過渡技術(shù)</p><p><b>　　目錄</

6、b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義1</p><p>　　1.2 研究內(nèi)容和方法2</p><p>　　第二章 IPv6協(xié)議研究5</p><p>　　2.1 IPv6協(xié)議基礎(chǔ)及與IPv4的對比5</p&g

7、t;<p>　　2.2 IPv6地址體系結(jié)構(gòu)11</p><p>　　2.3 IPv6單播數(shù)據(jù)通信17</p><p>　　2.4 IPv6路由協(xié)議19</p><p>　　2.5 IPv6安全機制21</p><p>　　第三章 IPv6過渡技術(shù)23</p><p>　　3.1 三類過渡技術(shù)

8、23</p><p>　　3.2 IPv6網(wǎng)絡(luò)之間互通技術(shù)25</p><p>　　第四章 結(jié)論與展望27</p><p><b>　　4.1 結(jié)論27</b></p><p><b>　　4.2 展望28</b></p><p><b>　　致謝29&

9、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　無論在技術(shù)上還是發(fā)展速度上，實踐證明IPv4是一個非常成功的協(xié)議，基于IPv4的Internet及其應(yīng)用不斷的改變著我們的生活及工作方式。但是，IPv4的設(shè)計者在設(shè)計IPv4協(xié)議時

10、是基于幾十年前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模而設(shè)計的，他們對于Internet的估計和預(yù)想顯得不夠充分，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急速發(fā)展，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)面臨許多的挑戰(zhàn)：規(guī)模問題、安全問題、QoS服務(wù)質(zhì)量、簡便配置等等，這些挑戰(zhàn)促使大家達成一個共識：需要一個新的協(xié)議來根本解決目前IPv4面臨的問題。IPv6是繼IPv4以后的新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議。</p><p>　　1.1 研究的目的和意義</p><p

11、>　　IPv6是IETF（Internet Engineering Task Force，因特網(wǎng)工程工作小組）設(shè)計的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，全名是“英特網(wǎng)協(xié)議第六版（Internet Protocol version six）”,目的是最終取代當(dāng)前正在運行的因特網(wǎng)協(xié)議第四版，即IPv4。</p><p>　　IPv4在過去的幾十年中取得了輝煌的成績，實踐證明，它是一個非常成功的協(xié)議，它本身也經(jīng)受住了INTERNE

12、T從幾臺計算機發(fā)展到目前幾億臺計算機互聯(lián)的考驗。因特網(wǎng)走進了千家萬戶，完全改變了我們的生活及工作方式。</p><p>　　但是也是這種快速發(fā)展，出現(xiàn)了迫在眉睫的IP地址空間耗盡問題，而IPv4地址空間的緊缺直接限制了IP技術(shù)應(yīng)用的進一步發(fā)展，有專家估計2012年IPv4地址將全部用完。同時由于地址分配的不均更進一步突出了地址緊缺的矛盾“因INTERNET起源于美國，美國的IPv4地址很多，而與此形成對照的是，在

13、歐洲和亞洲地區(qū)，申請IP地址非常困難。因此，中國的體會尤為痛徹。據(jù)統(tǒng)計，中國的網(wǎng)民到2004年年底已經(jīng)高達9000多萬，但中國所擁有的IPv4的地址還不到5000萬，占IPv4全部地址的1/100多一點，每26個中國人只能分享一個地址。與此形成鮮明對比的是：美國2億多人口，擁有近12億地址，占IPv4全部地址的1/4強，平均每個美國人享有6個IP地址。整個中國的IP地址空間甚至都沒有美國的一些大學(xué)多。中國預(yù)測，中國的網(wǎng)民數(shù)量還將大幅度上

14、升，但中國能獲得新的IPv4地址的機會將越來越困難，類似中國的問題很有可能不久在印度也會出現(xiàn)。</p><p>　　由于地址的緊缺，在目前的IPv4網(wǎng)絡(luò)中，NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用，被認(rèn)為是解決IP地址短缺的有效手段，但是由于NAT破壞了IP的端到端模型，且因需要額外的處理而影響網(wǎng)絡(luò)的性能，它還阻止了端到端的網(wǎng)絡(luò)安全，所以它只能作為一種解決IP地址短缺的權(quán)益之計，而不能作為永久的解決方案。再者新

15、技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致IP地址的短缺矛盾進一步激化：PDA、無限設(shè)備、3G移動電話甚至汽車、冰箱都需要一個全球單播地址，以連接網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　除了地址短缺外，安全性、QoS（服務(wù)質(zhì)量）、簡便配置、性能提高等等要求都是IPv4協(xié)議本身無法解決的，從而需要一個新的協(xié)議來根本解決目前面臨的問題，同時能夠無縫的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的過渡。</p><p>　　但總體上講，目前國內(nèi)從事IPv6協(xié)議研究的單位

16、和人員并不是太多，我國對IPv6的研究相比較于日本、瑞典等國家還是有很大差距。</p><p>　　雖然IPv6替代IPv4已經(jīng)是必然趨勢，但是這將是一個漫長的過程。IPv6作為一項新的因特網(wǎng)協(xié)議，還有許多需要完善的地方，這對于我們網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究人員而言是一個機遇，更是一個挑戰(zhàn)。IPv4的研究中國沒有趕上，但是這次我們趕上了，所以我們應(yīng)該投入巨大的人力物力，千萬不能錯失這樣的好機會。</p><

17、p>　　1.2研究內(nèi)容和方法</p><p>　　1.2.1 研究內(nèi)容</p><p>　　本論文研究內(nèi)容主要有如下內(nèi)容：</p><p>　　（1）IPv6協(xié)議的熟悉和掌握，對比研究IPv4與IPv6協(xié)議異同以及主機對兩種協(xié)議的兼容性。</p><p>　?。?）IPv6單播數(shù)據(jù)通信機制的研究。</p><p>

18、;　?。?）IPv6過渡技術(shù)特別是對隧道機制的研究。</p><p>　　（4）搭建IPv6的關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)平臺。</p><p>　　1.2.2研究方法與思路</p><p>　　論文主要用到的技術(shù)包括：</p><p>　?。?）LINUX技術(shù)</p><p><b>　　（2）組網(wǎng)技術(shù)</b>

19、</p><p><b>　　（3）IPv4協(xié)議</b></p><p><b>　?。?）IPv6協(xié)議</b></p><p><b>　　（5）Zebra</b></p><p>　?。?）動態(tài)路由（OSPFv6，RIPng,BGP4+等）技術(shù)</p><

20、;p>　　（7）IPv6過渡技術(shù)（GRE,手動，自動，6to4,ISATAP等隧道技術(shù)）</p><p>　?。?）各種IPv6網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（www,ftp,dns,網(wǎng)絡(luò)安全等）</p><p>　　論文涉及知識面較廣，需要用到的網(wǎng)絡(luò)知識很多，包括網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、路由配置、動態(tài)路由、隧道技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器配置與調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)安全、linux系統(tǒng)熟練使用以及了解內(nèi)核機

21、理等等，這些都需要有一定的知識積累和動手能力，也需要花費比較多時間和精力才能夠游刃有余，這些都得益于本人長期接觸以及工作學(xué)習(xí)積累。由于個人能力有限，在摸索過程中碰到許多難題，有時候往往是一個小問題也需要想盡各種辦法來排查才能得出問題所在，況且在沒有現(xiàn)成的IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的依托條件下我轉(zhuǎn)向軟路由，通過在網(wǎng)上查閱資料文獻并通過一些測試，才論證了用zebra軟路由也能達到實驗的目的。</p><p><b>

22、　　采用的方法是:</b></p><p>　　（1）選擇了主流的支持IPv6協(xié)議的操作系統(tǒng)平臺，具體是RedHatLinux（主要）和WindowsXP,在該平臺上進行了一系列相關(guān)的IPv6基礎(chǔ)實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，通讀相關(guān)的RFC文檔，在兩者間進行理論和實踐的結(jié)合。</p><p>　?。?）選擇國外開發(fā)的支持IPv6的軟件路由產(chǎn)品，在此產(chǎn)品上進行各種路由協(xié)議的配置，實

23、現(xiàn)多機互聯(lián)的隧道、路由實驗，尋找IPv6互聯(lián)中的問題，積累相應(yīng)的經(jīng)驗。</p><p>　?。?）平臺搭建好后，再在其上編譯、配置搭建主流的IPv6應(yīng)用平臺。</p><p>　　第二章 IPv6協(xié)議研究</p><p>　　2.1 IPv6協(xié)議基礎(chǔ)及與IPv4的對比</p><p>　　2.1.1 IPv6協(xié)議新特性</p>

24、<p>　　（1）全新的報文結(jié)構(gòu)</p><p>　　IPv6使用了新的協(xié)議頭格式，也就是說IPv6數(shù)據(jù)包的報文頭是全新的。在IPv6中，報文頭包括固定頭部和擴展頭部，對于一些非根本性的和可選擇性的字段被移動到了IPv6協(xié)議頭之后的擴展協(xié)議頭中，這就使得網(wǎng)絡(luò)中的中間路由器在處理IPv6協(xié)議頭時，有更高的效率。</p><p>　　同時，IPv6協(xié)議頭和IPv4協(xié)議是不兼容的，因

25、此，IPv6取代IPv4協(xié)議對其上層如TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）、SMTP（簡單郵件傳輸協(xié)議）等應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序都必須被修改以處理IPv6的128位的新的地址，同時，因為這些地址通常是傳送給TCP和UDP傳輸協(xié)議，所以這些協(xié)議也必須修改，以使其在IPv4和IPv6下均能正常工作。</p><p>　?。?）巨大的地址空間</p><p>　　IPv6的地址空間非

26、常巨大，業(yè)界常用的一個比如是說IPv6可以做到地球上的每一粒沙子都有一個IP地址。</p><p>　　IPv6的引入，一個很重要的原因在于它解決了IP地址缺乏的問題。IPv6的地址位數(shù)比IPv4要長得多，增長了4倍，達到了128比特，而IPv4只有32比特。按照目前全世界人口數(shù)為65億來計算，IPv4地址的擁有量是每3個人能有2個IPv4地址，而世界上每個人卻可以擁有5.7×10 28個IPv6地址。

27、同時在IPv6中使用前綴的概念替代了IPv4中網(wǎng)絡(luò)ID的概念。前綴表示用多少位來標(biāo)識子網(wǎng)。</p><p>　?。?）全新的地址配置方式</p><p>　　隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，Internet上的節(jié)點不再單純是計算機了，將包括PDA\移動電話、各種各樣的終端、甚至包括冰箱、電視等家用電器，這就要求IPv6主機地址配置更加簡化。</p><p>　　為了簡化主機地

28、址配置，IPv6除了支持手工地址配置和有狀態(tài)自動地址配置（利用專用的地址分配服務(wù)器動態(tài)分配地址，比如通過DHCP,動態(tài)主機配置協(xié)議來統(tǒng)籌管理IP地址，主機在啟動時會和DHCP服務(wù)器聯(lián)系，以獲得自己的IP地址）外，還支持一種無狀態(tài)地址配置技術(shù)。在無狀態(tài)地址配置中，網(wǎng)絡(luò)上的主機能自動給自己配置IPv6地址，在同一鏈路上，所有主機可以不用人工干預(yù)就可以進行通訊，也正是這種無狀態(tài)地址自動配置技術(shù)，使得未來IPv6的廣泛普及成為可能。</p

29、><p>　?。?）對QOS更好的支持</p><p>　　IPv6在包頭中新定義了一個叫做流標(biāo)簽的特殊字段。IPv6的流標(biāo)簽字段使得網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以對屬于一個流的數(shù)據(jù)包進行識別并提供特殊處理。用這個標(biāo)簽，路由器可以不打開傳送的內(nèi)層數(shù)據(jù)包就可以識別流，這就使得即使數(shù)據(jù)包的有效載荷已經(jīng)用IPSec和ESP進行了加密，仍然可以實現(xiàn)對QOS的支持。</p><p><

30、b>　　（5）內(nèi)置的安全性</b></p><p>　　IPv6協(xié)議本身就支持IPSec，在網(wǎng)絡(luò)層進行IPSec認(rèn)證與加密，能提供端到端的安全。這就為網(wǎng)絡(luò)安全提供了一種基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，提高了不同IPv6實現(xiàn)方案之間的互操作性。</p><p>　?。?）全新的鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議</p><p>　　IPv6中的鄰節(jié)點發(fā)現(xiàn)協(xié)議是一系列機制。該協(xié)議是IP

31、v6的一個關(guān)鍵協(xié)議，也是IPv6和IPv4的一個很大的不同點，它用來管理相鄰節(jié)點之間的交互。該協(xié)議用更加有效的單播和多播報文，取代了IPv4中的地址解釋（ARP）、CIMP路由器發(fā)現(xiàn)、CIMP路由器定向，并在無狀態(tài)地址自動配置中起到不可或缺的作用。</p><p><b>　　（7）可擴展性</b></p><p>　　因為IPv6報頭之后添加了擴展報頭，IPv6可以

32、很方便地實現(xiàn)功能擴展。IPv4報頭的選項字段最多可以支持40個字節(jié)的選項，而IPv6擴展報頭的長度只收到IPv6數(shù)據(jù)包的長度制約。</p><p><b>　　（8）移動性</b></p><p>　　由于采用了路由擴展報頭和目的地址擴展報頭，使得IPv6提供了內(nèi)置的移動性。</p><p>　　2.1.2 IPv6報文結(jié)構(gòu)</p>

33、<p>　　IPv4數(shù)據(jù)包由兩個基本組成部分：PI包頭和有效載荷。其中IP包頭包含很多的字段，路由器用這些信息從網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直到最終目的地。IP包頭中的字段標(biāo)識發(fā)送方、接受方和傳輸協(xié)議，并定義許多其他的參數(shù)。而有效載荷表示發(fā)送方傳給接受方的信息（數(shù)據(jù)）。</p><p>　　其實IPv6網(wǎng)絡(luò)模型和IPv4的網(wǎng)絡(luò)模型是一致的。主要包括兩個角色：主機和路由器。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)倪^程和IPv4網(wǎng)

34、絡(luò)是類似的：即是路由器利用包頭中的信息將數(shù)據(jù)包從發(fā)送方一跳一跳地轉(zhuǎn)發(fā)到接收方，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 IPv6網(wǎng)絡(luò)模型</p><p>　　主機A發(fā)數(shù)據(jù)包給主機B,過程如下：主機A發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到路由器A,數(shù)據(jù)包的源地址是主機A，目的地址是主機B，路由器A讀取該數(shù)據(jù)包頭中的相關(guān)內(nèi)容，然后查找自己的路由表，決定下一條地址，并吧數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，之后中間的每臺路由器都執(zhí)行

35、同樣的操作，最后數(shù)據(jù)包到達主機B。</p><p>　　IPv6數(shù)據(jù)包由一個IPv6報文、多個擴展報頭和一個上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元組成。</p><p>　　IPv6數(shù)據(jù)包由三部分構(gòu)成，即：IPv6報頭（IPv6 Headre）、擴展報頭（Extension Header）以及上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Upper Layer Protocol Datd Unit）。</p><p&g

36、t;　?。ㄒ唬㊣Pv6基本報頭</p><p>　　每一個IPv6數(shù)據(jù)包都必須包含IPv6報頭（也稱之為基本報頭或固定報頭）。固定報頭包含8個字段，總長度固定為40個字節(jié)，IPv6的報頭結(jié)構(gòu)最早是在RFC1883中給出詳細(xì)的描述，但是現(xiàn)在該規(guī)范以及被RFC2460所替代，在新的技術(shù)規(guī)范中對IPv6做了許多改動。IPv4報頭包含了14個字段，并且報頭長度是不固定的，這些會消耗掉中間路由器的大量CPU資源，它在RFC

37、791中描述。IPv6和IPv4二者的報文頭是很大的不同的，</p><p>　　IPv6報文頭由以下8部分組成：</p><p>　?。?）版本號（Version）</p><p>　　版本號長度是4位，其值是6，這個字段和IPv4版本號域基本是一致的，只是IPv4的值是4。該字段規(guī)定了IP協(xié)議的版本。</p><p>　　（2）通信流類別

38、（Traffic Class,8位）</p><p>　　通信流類別和IPv4中的服務(wù)類型功能相類似，它表示的是IPv6數(shù)據(jù)包的類或者優(yōu)先級。但是在RFC2460中并沒有定義通信流類別字段的值。</p><p>　?。?）流標(biāo)簽（Flow Lable,20位）</p><p>　　在IPv4中并沒有流標(biāo)簽，在IPv4中要定義一個流需要5元組：源IP、目的IP，上層協(xié)

39、議（UDP或TCP），源端口以及目的端口。流標(biāo)簽是IPv6中新增的字段，它用來表示這個數(shù)據(jù)包屬于源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間的一個特定數(shù)據(jù)包序列，它還需要由IPv6的中間路由器進行特殊處理。目前關(guān)于流標(biāo)簽字段的詳細(xì)使用細(xì)節(jié)，還沒有定義，所以在這一塊是大有作為的。</p><p>　?。?）有效載荷長度（Payload Length,16位）</p><p>　　有效載荷長度是指擴展報頭和上層協(xié)議數(shù)

40、據(jù)單元的長度，單位是字節(jié)。該字段有16位，即最多能表示65535字節(jié)的有效載荷，如果有效載荷長度超過這個數(shù)值，則該字段會置零，然后由后面跟著的逐跳選項擴展報頭中的超大有效載荷選項來表示。在IPv4中定義了總長度字段來表示IP數(shù)據(jù)包的總長度。</p><p>　?。?）下一個報頭（Next Header,8位）</p><p>　　如果IPv6報頭后面存在有擴展報頭的話，則該字段定義第一個擴

41、展報頭的類型，否則定義上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元中的協(xié)議類型。此字段相對于IPv4中的協(xié)議字段（Portool,8位）。</p><p>　?。?）跳限制（Hop Limit,8位）</p><p>　　該字段類似于IPv4中的生存時間字段（Time to Live,8位），它定義了IP數(shù)據(jù)包所能經(jīng)過的最大人跳數(shù)。IP數(shù)據(jù)包每經(jīng)過一個路由器，則路由器會修改數(shù)值，使之減1，當(dāng)路由器接收到的數(shù)據(jù)包的數(shù)值

42、為0時，則會丟棄此包。</p><p>　　（7）源地址（Source Address,128）</p><p>　　表示的是發(fā)送方的IPv6地址，地址空間由在IPv4中定義的32位長度擴大到128位長度，是IPv6繼IPv4最重要的擴展。</p><p>　?。?）目的地址（Destination Address,128）</p><p>

43、　　表示的是接受方的IPv6地址，在IPv4中此字段也有定義，只是長度為32位。</p><p>　　以上是IPv6基本報頭的8個組成部分，與IPv4的基本報頭內(nèi)容相比，減少了以下幾項內(nèi)容：</p><p>　?。?）報頭長度IHL（Internet Header Length,4位）：在IPv4中，報頭長度指的是有效載荷之前的4字節(jié)塊的數(shù)量，也就是數(shù)據(jù)包頭的總長度，包括選項字段部分，這樣

44、，IPv4報頭的長度是不固定的，而IPv6不使用選項字段，而是利用擴展字段，基本報頭長度固定為40個字節(jié)，并且對擴展字段的處理也不同于IPv4對選項字段的處理。</p><p>　　（2）標(biāo)識（Identification,16位）、標(biāo)志（Flags,3位）、分段偏移量（FragmentOffset,13位）：由于IPv6處理分段有所不同，所以標(biāo)識、標(biāo)志和分段偏移量等三個和分段有關(guān)系的字段也被去掉。在IPv6網(wǎng)絡(luò)

45、中，中間路由器不再處理分段，而只在產(chǎn)生數(shù)據(jù)包的源節(jié)點處理分段，這樣設(shè)計的意義是可以省去中間路由器因為需要處理分段而耗費的大量CPU資源。</p><p>　?。?）報頭校驗和（Header Checksum,16位）：IPv6設(shè)計者認(rèn)為在第2層數(shù)據(jù)鏈路層、第4層傳輸層的都已經(jīng)有校驗和，第3層網(wǎng)絡(luò)層的校驗和位冗余的，并且還會大量消耗中間路由器的資源，所以就吧此項去掉了。</p><p>　　

46、（4）選項（Options,長度不固定）、填充（Padding）:由于IPv6中選項是交給擴展報頭處理，因此也去掉了選項字段和填充字段這樣可以簡化報頭，也減少了中間路由器的資源消耗。</p><p><b>　?。ǘU展報頭</b></p><p>　　IPv6擴展報頭是跟在基本報頭之后的可選報頭，IPv6信息包中，可選的Internet層被編碼在不同的報頭中，同時

47、這些報頭被放在IPv6報頭和上層報頭之間。IPv6數(shù)據(jù)包中可以有一個或多個擴展報頭，也可以沒有擴展報頭，這些擴展報頭的長度可以是不一樣的，并且沒有最大長度的限制。IPv6將一些IP層的可選功能實現(xiàn)在上層封裝和固定IPv6頭部之間的擴展頭部中，增強了IPv6的功能，因為在數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)時，每一個中間路由器不需要檢查或處理每一個到達IPv6報頭的目的地址域所確定的節(jié)點或者是在多點傳送情況下的所有節(jié)點中的一個節(jié)點，這樣大大提高了路由器處理數(shù)據(jù)

48、包的速度，也提高了其轉(zhuǎn)發(fā)性能。</p><p>　　如果數(shù)據(jù)包中包括多個擴展報頭，則每一個擴展報頭都是通過前一個報頭中的下一個報頭字段值來確定的，并且最后一個擴展報頭的下一個報頭字段指明的是上層協(xié)議。這一點我們可以從圖2.2來看:</p><p>　　圖2.2 IPv6擴展報頭</p><p>　　擴展報頭必須嚴(yán)格按照他們在信息包中出現(xiàn)的順序進行處理，例如，信息包的

49、接受者不能對整個信息包進行掃描，找一個特殊種類的擴展報頭而且優(yōu)先于它前面的報頭來處理這個報頭。</p><p>　　擴展報頭中的逐跳選項報頭是一個例外，她所攜帶的信息必須被信息包傳送路徑上所經(jīng)過的每一個節(jié)點進行檢查和處理，并且它必須緊跟在IPv6報頭后面。</p><p>　　在處理一個報頭的時候，節(jié)點必須處理下一個報頭。如果當(dāng)前報頭的下一個報頭域的值不能被節(jié)點識別，則該節(jié)點應(yīng)該丟棄該信息

50、包，同時要給發(fā)送者返回一個ICMP（Internet control Message Protocol,Internet控制報文協(xié)議）參數(shù)問題報文，在此ICMP報文的指針域給出原始信息包中不可識別值的偏移量。</p><p>　　下面是一些常用的擴展報頭:</p><p>　?。?）逐跳選項報頭（Hop-by-Hop Options header,值為0）</p><p

51、>　?。?）目標(biāo)選項報頭（Destination Options header,值為60）</p><p>　　（3）路由報頭（Routing header,值為43）</p><p>　?。?）分段報頭（Fragent header,值為44）</p><p>　?。?）認(rèn)證報頭（Authentication header,值為51）</p>

52、<p>　　（6）封裝安全有效載荷報頭（Encapsulating Security Payload header,值為50）</p><p>　　以上擴展報頭中的前四個可以參考RFC2460，后面兩個可以分別參考RFC2402和RFC2406。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包中有多個擴展報頭時，擴展報頭的排列次序是按照一定的原則來排列的，下面是RFC2460所建議的擴展報頭的排列次序：</p><p

53、><b>　?。?）IPv6報頭</b></p><p><b>　　（2）逐跳選項報頭</b></p><p>　?。?）目標(biāo)選項報頭（注1）</p><p><b>　?。?）路由報頭</b></p><p><b>　?。?）分段報頭</b>&

54、lt;/p><p>　?。?）認(rèn)證報頭（注2）</p><p>　　（7）封裝安全有效載荷報頭（注2）</p><p>　?。?）目標(biāo)選項報頭（注3）</p><p>　　注1:由IPv6數(shù)據(jù)包目的地址的第一個地址或當(dāng)存在路由報頭時，路由報頭所指的中間目標(biāo)地址進行處理</p><p>　　注2：關(guān)于認(rèn)證報頭和封裝安全有效載

55、荷報頭的相對次序的補充建議可參照RFC2406</p><p>　　注3：只能由數(shù)據(jù)包的最終目標(biāo)進行處理</p><p>　　每一個擴展報頭最多只能出現(xiàn)一次，但目標(biāo)選項報頭例外，它最多可以出現(xiàn)兩次，一次在路由報頭之前，另一次在上層報頭之前。</p><p>　　如果上層報頭是另一個IPv6報頭（處于隧道方式或被封裝于IPv6中），則它后面還可以跟它自己的擴展報頭，這

56、些擴展報頭之間也同樣要按照建設(shè)的次序來排列。</p><p>　?。ㄈ┥蠈訁f(xié)議數(shù)據(jù)單元</p><p>　　上層傳輸協(xié)議為了能夠和IPv6進行連續(xù)，必須要進行相應(yīng)的修改，才能夠利用IPv6網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的設(shè)置，涉及問題包括如下幾個方面:</p><p><b>　　上層校驗問題</b></p><p>　　最大報文生存時間問

57、題</p><p>　　最大上層協(xié)議載荷大小問題</p><p>　　對攜帶路由頭的數(shù)據(jù)包的回應(yīng)問題</p><p>　　校驗和問題：首先在IPv4中，UDP的校驗和是可選的，但是在IPv6中則是必須的；當(dāng)前在IPv4中，TCP、DUP都將包括IPv4源地址字段和目標(biāo)地址字段等組成的偽報頭加進了它們的校驗和計算中，而因為IPv6地址相對于IPv4已經(jīng)變化，所以必須對

58、TCP、UDP和ICMP的通信流做改動才可以重新計算。</p><p>　　最大報文生存時間問題：由于IPv6去掉“Time to Live”（由Hop Limit來代替），所以IPv6不能再為上層提供控制數(shù)據(jù)包在網(wǎng)上的生存期的服務(wù)。任何有Internet層來限制數(shù)據(jù)包的生存時間的協(xié)議要自己提供這樣的機制來探測和丟棄舊的數(shù)據(jù)包。</p><p>　　最大上層協(xié)議載荷大小問題：此也可以說是最

59、大報文段長度，它等于數(shù)據(jù)最大包長度減去IP報頭和TCP/EDP報頭，所以必須要考慮IPv6報頭比IPv4報頭長的問題。</p><p>　　對攜帶路由頭的數(shù)據(jù)包的回應(yīng)問題：RFC2460規(guī)定：當(dāng)回應(yīng)一個帶有路由報頭的數(shù)據(jù)包的時候，只有收到的數(shù)據(jù)包的源地址和路由報頭的完整性和真實性得到確認(rèn)以后，才可以回應(yīng)通過逆序收到的路由報頭而產(chǎn)生的路由報頭。這一點規(guī)定主要是基于安全性的考慮。</p><p&g

60、t;　　2.2 IPv6地址體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　最新的IPv6地址結(jié)構(gòu)體系在RFC3513（IPv6 Address Architecture）中定義，該體系取消了早期公布的RFC2373，給出了IPv6地址模型，IPv6地址的文本表示，IPv6單播地址、任播地址、多播地址的定義，IPv6節(jié)點所需要的地址以及EUI-64接口標(biāo)識的創(chuàng)建方法。</p><p>　　IPv6相比IPv

61、4最大的變化在于地址長度：IPv6的地址長度是128位，而IPv4的地址長度只有32位。這樣IPv6就可以有2 128個地址，大約的數(shù)字是3.4×1028個地址，按找世界人口65億來計算，則每個人都可以擁有5.7×1028個IPv6地址，這樣的地址定義基本可以一勞永逸的解決地址短缺的問題。</p><p>　　2.2.1 IPv6地址的文本表示方式</p><p>　　

62、有三種常規(guī)格式來表示IPv6地址。</p><p><b>　?。?）首選的格式</b></p><p>　　IPv4的32位地址是用點分十進制法來表示的，例如：202.205.80.12。而IPv6的128位地址是用冒號十六進制表示方法來表示的，即是吧128位劃分為8段，每段長度是16位，然后每段再轉(zhuǎn)化為用4位十六進制來表示的數(shù)，并用冒號相互隔開，例如：3ffe:3

63、240:0000:0000:ffff:0000:001e：0010</p><p><b>　?。?）壓縮格式</b></p><p>　　但是，經(jīng)常出現(xiàn)IPv6地址包含有一長串的零；比如像上面的IPv6地址表示，這樣用首選格式書寫就很不方便，為此又定義了一種壓縮的格式，我們可以把以上地址表示為：3ffe:3240::ffff:0:1e:10。</p>

64、<p>　　這里有如下幾個規(guī)則：</p><p>　　<1>當(dāng)一個或多個連續(xù)的16比特段都為0字符時，可用：：（兩冒號）來表示，但是一個IPv6地址中只允許最大出現(xiàn)一個：：</p><p>　　<2>可將不必要的0去掉，即是可以把一個段中前面的零去掉，比如把001e寫成1e,0000寫成0即可。</p><p>　　<3>

65、;不能把有效的零去掉，例如不能把0010寫成1而應(yīng)該寫成10。</p><p>　?。?）內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址</p><p>　　在IPv4和IPv6的過渡機制中經(jīng)常會用到雙棧主機，這些主機的IPv6地址有特殊的表示方法：X：X：X：X：X：X：172.2.3.99。這種方法中，IPv6地址的第一部分使用十六進制表示，而后一部分即是十進制的IPv4地址。下面是例子：</p

66、><p>　　0：0：0：0：0：0：172.2.3.99。（IPv4兼容IPv6地址），寫成壓縮格式是：172.2.3.99</p><p>　　0：0：0：0：0：ffff:172.2.3.99 （IPv4映射IPv6地址），寫成壓縮格式是：：ffff:172.2.3.99</p><p>　　2.2.2 IPv6地址前綴的文本表示</p><p

67、>　　地址前綴或格式前綴（Foemat Prefix,FP），也屬于128位地址空間范圍之中，是地址的最前面的那段數(shù)字，一般用來表示路由或子網(wǎng)的標(biāo)識。我們可以把它看作是類似于IPv4中的網(wǎng)絡(luò)ID。它的表示方法與IPv4中的CIDR表示方法一樣，用“地址/前綴長度”來表示，例如，對60位的前綴135E00000000AD2（十六進制），正確的表示方法有：</p><p>　　135E:0000:0000:AD

68、20:0000:0000:0000/60</p><p>　　135E::AD20:0:0:0:0/60</p><p>　　135E:0:0:AD20::/60</p><p>　　每個前綴必須是完整的128位地址格式+“/”+前綴位數(shù)的格式。</p><p>　　當(dāng)我們定義一個節(jié)點時，一般要指定這個節(jié)點的地址，還要指明它的子網(wǎng)前綴：<

69、;/p><p>　　節(jié)點地址：135E:0:0:AD20:12:34:56:AB</p><p>　　節(jié)點所處子網(wǎng)前綴：135E：0：0：AD20:;/60</p><p>　　在RFC2373規(guī)范中定義可以簡短的把三者合起來寫為：</p><p>　　135E:0:0:AD20:12:34:56:AB/60即可。</p><

70、p>　　在RFC2373中定義的IPv6地址空間分配情況表如圖2.3所示。</p><p>　　表2.3 IPv6地址空間分配情況表</p><p>　　從上表可以看出，保留地址（FP=0000 0000）占地址空間的比例是1/256，它用作非指定地址，回送地址和嵌入IPv4地址的IPv6地址。其他的保留地址是NSAP地址（FP=0000 001）。</p><p

71、>　　除了組播地址（FP=1111 1111）外，前綴從001到111的都需要具有EUI-64格式的64位接口標(biāo)識。</p><p>　　未分配地址占全部地址空間的85%左右，保留為將來使用。</p><p>　　2.2.3 地址分類</p><p>　　IPv6中地址分類包括以下三類：單播（Unieast），多播（Multieast），任播（Anveast）

72、。IPv6取消了IPv4中的廣播（Bordaacst）類型，它的功能由多播來實現(xiàn)，并且增加了一種新的地址形式：任播。</p><p>　　單播地址：和IPv4中的單播概念是類似的，尋址到單播地址的數(shù)據(jù)包最終會被發(fā)送到一個唯一的接口。</p><p>　　多播地址：又稱為組播地址，是指一個源節(jié)點發(fā)送的單個數(shù)據(jù)包能被特定的多個目的節(jié)點接受到。</p><p>　　任播地

73、址：這是IPv6中特有的地址類型，它用來標(biāo)識一組網(wǎng)絡(luò)接口（通常屬于不同的節(jié)點）。目的地址是任播地址的數(shù)據(jù)包將被發(fā)送給其中路由意義上最近的一個網(wǎng)絡(luò)接口。</p><p><b>　?。?）單播地址</b></p><p>　　IPv6單播地址一般可分為可聚合全球單播地址（globalaggregatable global unicast address）、鏈路本地地址（

74、link-local address）、站點本地地址（site-local address）、嵌入IPv4的IPv6地址等幾類。</p><p>　　<1>可聚合全球單播地址（globalaggregatable global unicast address）</p><p>　　可聚合全球單播地址就是IPv6的公網(wǎng)地址。RFC2374（An Ip Aggergatable G

75、lobal Unieast AddressFomr）定義了每個可聚合全球單播地址有三個部分組成：</p><p>　　提供商分配的前綴（Public Topology）;提供商分配給組織機構(gòu)的前綴最少是48位，并且這個前綴也是提供商自己前綴的一部分。</p><p>　　站點拓補（Site Topology）：組織機構(gòu)利用所收到的前綴的49-64位（共16位）來將網(wǎng)絡(luò)分成最多65535個子

76、網(wǎng)。</p><p>　　接口ID（Interface Identifier）：表示的是IPv6地址的低64位，一般獲得接口ID的最常用的方法是使用EUI-64地址。</p><p>　　設(shè)計這樣的地址格式是為了能夠同時支持基于當(dāng)前供應(yīng)商的聚焦和支持交換局（exchanges）的新的聚集類型，從而能有高效的路由聚焦。站點可以選擇連接到兩種類型中的任何一種聚焦點上。如圖2.4所示：</

77、p><p>　　圖2.4 可聚合全球單播地址</p><p>　　其中，F(xiàn)P固定為001，用于可聚合全球單播地址的格式前綴：TLAD（Top-Level Aggergation Identifier）是頂級聚合標(biāo)識符：RES（Reseversd）保留以后使用：NLAID（Next-LevelAggregation Identifier）為下一級聚合標(biāo)識符：SLAID（site-Leve-Agg

78、ergation Identifier）為站點級聚合標(biāo)識符：Interface ID為接口標(biāo)識符。</p><p>　　現(xiàn)在常用的可聚合全球單播地址有如下：</p><p>　　2001：：/16用于IPv6 Internet</p><p>　　2002:: /16用于6to4</p><p>　　3eff：：/16用于6bone</

79、p><p>　　而2003：：/16至3ffd：：/16未指定。</p><p><b>　　<2>鏈路本地地址</b></p><p>　　鏈路本地地址可自動生成，從而實現(xiàn)IPv6的即插即用特性。鏈路本地地址是IPv6中的應(yīng)用范圍受限制的地址類型，只能在連接到同一本地鏈路的節(jié)點之間使用，路由器不能轉(zhuǎn)發(fā)任何源地址或目的地址包含鏈路本地地

80、址的數(shù)據(jù)包到其他鏈路上去，但它也是一種非常重要的地址，在鄰居發(fā)現(xiàn)，地址自動配置或無路由等IPv6機制中都會用到。</p><p>　　鏈路本地地址有固定格式，它由一個固定的前綴FE80::/64和接口ID兩部分組成，如圖2.5所示：</p><p>　　圖2.5 鏈路本地地址</p><p>　　當(dāng)一個節(jié)點啟動IPv6協(xié)議棧時，一個節(jié)點的每個接口會自動配置一個鏈路本

81、地地址，這種機制使得連接到同一個鏈路的IPv6節(jié)點不需要做任何配置就可以進行通訊了，在自動配置鏈路本地地址的時候，InterafeeID也是使用EUI-64地址。</p><p>　　EUI-64地址是通過修改鏈路層地址（在以太網(wǎng)中即是MAC地址）來生成的，這就能保證了接口DI的唯一性。由48位MAC修改為64位EUI-64地址方法如下：在第24位處（介于廠商10和廠商編號ID之間）加入兩個字節(jié)：OFFX,OXe

82、f,同時把第一個字節(jié)的倒數(shù)第二位由全局位（0）改為本地位（1）即可。例如在我的實驗環(huán)境里，我的MAC地址是：00：0d:88:47:0c:82,它的鏈路本地地址是：fe80::20d:88ff:fe47:c82/64</p><p><b>　　<3>本地站點地址</b></p><p>　　本地站點地址是另一種應(yīng)用范圍受限的地址，它也有固定的前綴：FEC

83、0::/48。它有些類似于IPv4的私有地址，但僅僅能在一個站點內(nèi)使用，路由器不能將具有站點本地源或目的地址的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到站外去。本地站點地址不能自動生成，這和鏈路本地地址不同，它的地址格式如圖2.6所示：</p><p>　　圖2.6 本地站點地址</p><p>　　<4>嵌入IPv4地址的幾類IPv6地址</p><p>　　1. IPv4兼容地址

84、（IPv4-compatible IPv6 address）:格式是：：a.b.c.d（其中a.b.c.d是以點分十進制表示的IPv4地址）。它用于具有IPv4和IPv6兩種協(xié)議的節(jié)點使用IPv6進行通信，在IPv6過渡技術(shù)中有一種機制：主機和路由器利用動態(tài)隧道在IPv4的路由體系中傳送IPv6數(shù)據(jù)包，此時的IPv6節(jié)點使用的就是此類型的IPv6地址。</p><p>　　2. IPv4映射地址（IPv4-map

85、ped IPv6 address）：格式是：：ffff:a:b:c:d，它用來表示只支持IPv4而不支持IPv6的節(jié)點的IPv6地址。在NAT-PT過渡技術(shù)中會大量使用此種地址。</p><p>　　3. 6to4地址：它的格式是：2002.a.b.c.d:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx，其中a.b.c.d是分配給路由器的IPv4地址，用戶不能改變，這個地址可以用來查找6to4隧道的其他終點。&

86、lt;/p><p>　　4. ISATAP地址：格式是：前綴：0:5efe:a.b.c.d/64，即后64位必須是0:5efe:a.b.c.d的格式。</p><p>　　5. 回送地址（Loopback Address）：0:0:0:0:0:0:1或：：1即位回送地址。它被用于節(jié)點發(fā)送IPv6數(shù)據(jù)包給自己的情況。在發(fā)送數(shù)據(jù)包被另外的節(jié)點的時候，數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址都不能是回送地址，這樣的

87、數(shù)據(jù)包也永遠不會被IPv6路由器轉(zhuǎn)發(fā)?；厮偷刂凡豢梢苑峙浣o任何物理接口，可以認(rèn)為是分配給了一個虛擬的接口，一般是Lo（loopback interface）接口，在實踐中我們經(jīng)常使用這個地址來測試內(nèi)核是否正常工作。</p><p><b>　　（2）多播地址</b></p><p>　　IPv6組播地址也用特定的前綴來表示，它的最高前8位為1。格式如下：</p&

88、gt;<p>　　圖2.7 IPv6組播地址</p><p>　　標(biāo)志（Flags）前三位必須是0，目前只使用了最后的一位，當(dāng)該位為0，表示的是由IANA所分配的一個永久地址，當(dāng)為1時，表示是一個臨時組播地址。</p><p>　　范圍（scope）用來限制組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的范圍。在RFC2373中這樣定義它的含義：</p><p>　　0（0000）

89、:預(yù)留</p><p>　　1（0001）：節(jié)點本地范圍</p><p>　　2（0010）：鏈路本地范圍</p><p>　　5（0101）：站點本地范圍</p><p>　　8（1000）：組織本地范圍</p><p>　　E（1110）：全球范圍</p><p>　　F（1111）：預(yù)留&

90、lt;/p><p>　　除了以上所列之外，其余的都是未分配的。</p><p>　　在重復(fù)地址檢測中，還會用到一種特殊的組播地址，叫做Sclicited-node address，可翻譯為被請求節(jié)點組播地址，它的地址是：ff02::1:ff00:0/104加上單播地址的最后24位組成。</p><p>　　需要注意的是：多播地址不可以作為IPv6數(shù)據(jù)包的源地址，也不會出

91、現(xiàn)在任何的路由報頭中。</p><p><b>　?。?）任播地址</b></p><p>　　任播地址從單播地址空間進行分配，使用單播地址的任何格式，在語法上，二者無任何差別。當(dāng)一個單播地址被分配給多個接口時，則就轉(zhuǎn)換為任播地址。它適用于“one-to-one-of-many”的通訊場合。接收方只需是一組接口中的一個即可，這能使移動用戶上網(wǎng)不受地理位置太多的限制，能

92、接入離用戶最近的一個接收站。被分配具有任播地址的節(jié)點必須得到明確的配置，從而能知道它是一個任播地址。目前，任播地址只能作為目標(biāo)地址，且僅分配給路由器。</p><p>　　2.3 IPv6單播數(shù)據(jù)通信</p><p>　　2.3.1 IPv6單播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)概述</p><p>　　IPv6單播數(shù)據(jù)通信和IPv4是一致的，就是源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包在傳輸?shù)倪^程中經(jīng)過的中間路

93、由器會根據(jù)數(shù)據(jù)包所包含的目的地址查找相關(guān)的路由表來決定下一跳地址和發(fā)送接口以進行轉(zhuǎn)發(fā)。所以，在三層上，路由表仍然是最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但是三層對等通信還必須依賴于二層所提供的服務(wù)，因此，IPv6單播數(shù)據(jù)通信必須要解決根據(jù)三層地址如何來確定數(shù)據(jù)包應(yīng)該發(fā)往哪個二層鄰居的問題，即是三層的IP地址與二層MAC地址的對應(yīng)問題，在IPv4中是通過ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）技術(shù)實現(xiàn)的，在IPv6中，則

94、是通過鄰居緩存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的?？梢哉f，IPv6的通信技術(shù)基本就是路由表、鄰居緩存這兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立、使用以及維護技術(shù)。</p><p>　　一般路由表最關(guān)鍵項有三項：目的前綴、下一跳IPv6地址、發(fā)送接口。路由器在收到數(shù)據(jù)包后，首先會查找路由表，根據(jù)路由最長匹配原則決定發(fā)送的下一跳IPv6地址，然后再在鄰居緩存表中查出地址所對應(yīng)的MAC地址，用此二層進行數(shù)據(jù)包的封裝后再轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳，下面為實驗環(huán)境中的部分鄰

95、居緩存表，如圖2.8所示。</p><p>　　表2.8 部分鄰居緩存表</p><p>　　2.3.2 源和目的在同一鏈路（on-link）的通信情況</p><p>　　如果源和目的在同一個鏈路上，則稱這個目的相對于這個源是no-link的，源和目的在同一鏈路相似于IPv4中源和目的在同一個網(wǎng)段的情形，它們之間的通信和IPv4是基本一致的，都涉及到如下兩種技術(shù)：

96、</p><p>　　地址解釋 用于創(chuàng)建鄰居緩存表項</p><p>　　鄰居維護 用于維護鄰居緩存表項</p><p>　　源在確定目的與自己是在同一條鏈路上后，發(fā)起地址解釋過程，通過鄰居緩存表，源能夠知道目的物理地址，從而在二層進行數(shù)據(jù)封裝后發(fā)送出去，使數(shù)據(jù)包順利到達源網(wǎng)絡(luò)接口。這個技術(shù)和IPv4的arp技術(shù)是基本一致的，只是IPv6是在三層上具

97、體實現(xiàn)此功能，這樣做能有許多好處：無需為每一個鏈路層定義新的地址解釋協(xié)議，而是使用的都是相同的三層地址解釋協(xié)議，從而加強了媒體的獨立性；可以利用三層標(biāo)準(zhǔn)的安全認(rèn)證機制IPSEC，從而能夠防止像IPv4的ARP欺騙；可以利用三層組播尋址技術(shù)限制像IPv4的ARP Request的廣播。</p><p>　　2.3.3 源和目的不在同一鏈路（off-link）的通信情況</p><p>　　如

98、果源和目的在兩個不同的鏈路上，即它們之間是跨路由的則稱這個木得相對于源是off-link的。此時它們之間的通信必須依靠路由器的轉(zhuǎn)發(fā)作用，由于主機和路由器的網(wǎng)絡(luò)位置的不對稱，主機和路由器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程和路由器之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程就會不完全一致，所以off-link的通信情況可以分開來討論。</p><p>　　對于主機一路由器之間的通信，主要涉及到主機上路由表的建立、使用和優(yōu)化的問題，即是：</p>

99、<p><b>　　路由器信息發(fā)現(xiàn)</b></p><p><b>　　確定下一跳</b></p><p><b>　　重定向</b></p><p>　　主機要能在三層上跨路由進行通信，必須具有IPv6地址以及指向路由器的路由，這可以通過手工配置來實現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過有狀態(tài)自動配置（DH

100、CPv6）或無狀態(tài)自動配置來實現(xiàn)。</p><p>　　源在確定木得與自己不在同一鏈路上后，則查找路由表找到下一跳，再通過鄰居緩存表獲得下一跳的二層地址，最后依據(jù)這個獲得的二層地址封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送出去。</p><p>　　對于路由器—路由器之間的通信過程，重點是路由信息的創(chuàng)建、維護和使用，具體就是各種相應(yīng)的IPv6路由協(xié)議。在路由和轉(zhuǎn)發(fā)過程中，IPv6的路由查找思想與IPv4相同，采用最

101、長地址匹配，選擇最優(yōu)路徑，同樣允許路由過濾、引入、聚合等操作。IPv4的動態(tài)路由協(xié)議，經(jīng)過擴展后可以在IPv6網(wǎng)絡(luò)上進行，包括RIPNG、BGP4+、ISISV6、OSPFV3。</p><p>　　對于路由器—主機之間的通信，過程和路由器—路由器之間的通信是一致的，但比其還要更簡單。</p><p>　　2.4 IPv6路由協(xié)議</p><p>　　IPv4中，地

102、址是用戶擁有的。也就是說，一旦用戶從某機構(gòu)處申請到一段地址空間，他就永遠使用該地址空間，而不管他是從哪個因特網(wǎng)服務(wù)提供者處獲得服務(wù)。這種方式的缺點是SIP必須在路由表中為每個用戶的網(wǎng)絡(luò)號維護一條表項。隨著用戶數(shù)的的增加，會出現(xiàn)大量無法匯聚的特殊路由，即使無類別域間路由（CIDR）也不能處理這樣的路由表爆炸現(xiàn)象。路由表爆炸即互聯(lián)網(wǎng)路由表的穩(wěn)定性。只要一個路由“翻動”或狀態(tài)發(fā)生變化，整個互聯(lián)網(wǎng)骨干中的邊緣網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）進程都必須重新計算

103、。路由“翻動”次數(shù)越多，整個互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性就越差，而且每天都會發(fā)生這種情況。</p><p>　　IPv6改變了地址的分配方式，從用戶擁有變成了ISP擁有。全球網(wǎng)絡(luò)信號由因特網(wǎng)地址分配機構(gòu)（IANA）分配給ISP，用戶的全球網(wǎng)絡(luò)地址是ISP地址空間的子集。每當(dāng)用戶改變ISP時，全球網(wǎng)絡(luò)地址必須更新為新ISP提供的地址。這樣ISP能有效地控制路由信息，避免路由爆炸現(xiàn)象的出現(xiàn)。IPv6固有的組件并沒有改變現(xiàn)有的多歸方

104、案。但是，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型本身帶來了改進多歸方式的機遇。用于多歸IPv6的機制已經(jīng)提出了許多，這些機制將改進地址匯聚，進而大大提高穩(wěn)定性。</p><p>　　IPv6所使用的路由算法基本都基于IPv4，但是因為IPv6所傳送的是128位地址，所以IPv4的路由算法都必須加以改動才能為IPv6所用。</p><p>　　IPv6路由表來源主要有三項：</p><p><

105、;b>　　鏈路層發(fā)現(xiàn)的路由</b></p><p><b>　　靜態(tài)路由</b></p><p>　　動態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由</p><p>　　其中鏈路層發(fā)現(xiàn)的路由主要是指路由器接口本身的主機路由以及所屬前綴的路由，也可能包括鏈路層協(xié)議如PPP發(fā)現(xiàn)的對端主機路由等，在路由表中它的優(yōu)先使用權(quán)（perference），等于0，協(xié)

106、議類型（protocol）為direct。靜態(tài)路由是指手工配置的固定路由，靜態(tài)路由的標(biāo)識是static，優(yōu)先權(quán)是6，由于靜態(tài)路由不能對網(wǎng)絡(luò)的改變作出反映，一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。動態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間互相通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由表以動態(tài)地址反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓倪^程，動態(tài)路由適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。靜態(tài)路由優(yōu)先級高于動態(tài)路由，當(dāng)二者發(fā)生沖突時，以靜態(tài)路由為準(zhǔn)。目前比較重要的IPv

107、6動態(tài)路由協(xié)議包括如下幾類：</p><p><b>　　（1）RIPNG</b></p><p><b>　?。?）IS-IS</b></p><p><b>　　（3）OSPFV3</b></p><p><b>　?。?）BGP</b></p&

108、gt;<p>　　其中RIPNG、IS-IS、BGP由于本身的實現(xiàn)不直接依賴于IP，所以僅需要在支持IPv4的版本做簡單修改即可實現(xiàn)支持IPv6，而OSPFV2由于直接基于IP協(xié)議實現(xiàn)，需做較大修改才可以支持IPv6。</p><p>　　RIpng是有RIP（Routing Information Protocol,路由信息協(xié)議）演化而來的，是距離矢量路由協(xié)議，它利用的是UDP傳輸機制（端口是52

109、1），它向RIPng鄰居發(fā)送request，期望獲得對方的response來回應(yīng)路由信息；它也周期性（一般是30秒）自動發(fā)送response消息將距離矢量給相鄰的路由器，然后對端觸發(fā)更新收到的response消息。路由表值存儲到目的地的最佳下一個路程段，RIPng利用跳數(shù)來度量路由，16跳為不可達。不過為了利用IPv6基礎(chǔ)設(shè)施傳輸IPv6路由信息，RIPng必須修改為它的消息格式，即要重新定義Reuqest和Response消息。<

110、;/p><p>　　OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先）本身不支持多協(xié)議的路由，所以需要支持IPv6的OSPFV3和OSPFV2差別較大。OSPFV2整個就是專門為IPv4而設(shè)計的：它在傳輸上直接利用IPv4服務(wù)、鏈路描述和前綴描述大量使用IPv4地址的網(wǎng)絡(luò)含義，針對這一點，OSPFV3力圖將OSPF做成一個可支持多協(xié)議的路由協(xié)議，即力圖將拓?fù)涿枋雠c前綴描述分開，它重新定義了

111、一些LSA（Link State Advertiment，鏈路狀態(tài)公告），比如說router-LSA、newtork-LSA等。最新的OSPF在RFC2178中定義。OSPFV3的主要目的是“開發(fā)一種獨立于任何具體網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議”。為實現(xiàn)這一目的，OSPFV3的內(nèi)部路由器信息被重新進行了設(shè)計。與過去的版本不同，OSPFV3利用獨立于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的信息來執(zhí)行過去需要IP報頭數(shù)據(jù)的關(guān)鍵任務(wù)，識別發(fā)布路由數(shù)據(jù)的LSA。除了改變報頭數(shù)據(jù)外，OSP