2012年網(wǎng)絡(luò)管理員教程之IPv6簡(jiǎn)介

　　3.IPv6 的地址表示

　　一般來(lái)講，一個(gè) IPv6 數(shù)據(jù)包的目的地址可以是以下 3 種基本類型地址之一。

　　(1)單播(Unicast)：?jiǎn)尾ゾ褪莻鹘y(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

　　(2) 多播(Multicast)：多播就是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，數(shù)據(jù)包交付到一組計(jì)算機(jī)中的每一個(gè)。IPv6 沒有采用廣播的術(shù)語(yǔ)，而是將廣播看作多播的一個(gè)特例。

　　(3)任播(Anycast)：這是 IPv6 增長(zhǎng)率加的一種類型。任播的目的站是一組計(jì)算機(jī)，但數(shù)據(jù)包在交付時(shí)只交付給其中的一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)。

　　為了使地址的表示簡(jiǎn)潔些，IPv6 使用冒號(hào)十六進(jìn)制記法(Colon Hexadecimal Notation，簡(jiǎn)寫為 colon hex)，它把每個(gè) 16bit 用相應(yīng)的十六進(jìn)制表示，各組之間用冒號(hào)分隔，例如：

　　686E:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF

　　冒號(hào)十六進(jìn)制記法允許零壓縮(Zero Compression)，即一連串連續(xù)的零可以用一對(duì)冒號(hào)所取代，例如：

　　FF05:0:0:0:0:0:0:B3

　　可以定成：

　　FF05::B3

　　為了保證零壓縮有一個(gè)清晰的解釋，建議中規(guī)定，在任一地址中，只能使用一次零壓縮。該技術(shù)對(duì)已建議的分配策略特別有用，因?yàn)闀?huì)有許多地址包含連續(xù)的零串。

　　另外，冒號(hào)十六進(jìn)制記法可結(jié)合有點(diǎn)分十進(jìn)制記法的后綴。這種結(jié)合在 IPv4 向 IPv6 的轉(zhuǎn)換階段特別有用。例如，下面的串是一個(gè)合法的冒號(hào)十六進(jìn)制記法：

　　0:0:0:0:0:0:128.10.1.1

　　在這種記法中，雖然為冒號(hào)所分隔的每個(gè)值是一個(gè) 16bit 的量，但每個(gè)點(diǎn)分十進(jìn)制部分的值則指明一個(gè)字節(jié)的值。使用零壓縮即可得出：

　　::128.10.1.1

　　4.IPv6 的變化

　　1)采用了全新的地址管理方式

　　在 IPv4 中，地址是用戶擁有的。也就是說(shuō)，一旦用戶從某機(jī)構(gòu)處申請(qǐng)到一段地址空間，他就永遠(yuǎn)使用該地址空間。ISP 必須在路由表中為每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)號(hào)維護(hù)一條記錄。隨著用戶數(shù)量的增加，會(huì)出現(xiàn)大量無(wú)法會(huì)聚的特殊路由，導(dǎo)致產(chǎn)生路由表爆炸現(xiàn)象。即使無(wú)類別域間路由(CIDR)也不能處理種種情況。IPv6 的地址管理方式是，從用戶擁有變成了 ISP 擁有。全局網(wǎng)絡(luò)號(hào)由因特網(wǎng)地址分配機(jī)構(gòu)(IANA)分配給各 ISP，用戶的全局網(wǎng)絡(luò)地址只是 ISP 地址空間的子集。當(dāng)用戶改變接入的 ISP 時(shí)，全局網(wǎng)絡(luò)地址更新為改變后 ISP 提供的地址。這樣ISP 能有效地控制路由信息，從而避免路由表爆炸現(xiàn)象的出現(xiàn)。

　　2)提供了地址自動(dòng)配置機(jī)制

　　為了避免了手工配置 IP 地址的繁瑣，IPv6 提供了地址自動(dòng)配置機(jī)制，使主機(jī)能自動(dòng)生成地址，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)的即插即用功能。路由器在地址自動(dòng)配置中發(fā)揮巨大的作用，它定時(shí)在子網(wǎng)里廣播，廣播報(bào)文中包括主機(jī)能使用的地址前綴的所有信息，如前綴值、生命期等。主機(jī)收到該報(bào)文后，按照一定規(guī)則在本地生成主機(jī)標(biāo)識(shí)符，把它和地址前綴連接，從而形成主機(jī)地址。為了保證主機(jī)地址的惟一性，IPv6 定義了重復(fù)地址檢測(cè)過程，每當(dāng)生成地址時(shí)，必須反復(fù)執(zhí)行生成和檢測(cè)過程，直到得到惟一的地址。

　　3)增加了鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NDP)

　　IPv6 定義了鄰機(jī)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NDP)，要進(jìn)行通用的地址解析和可達(dá)性檢測(cè)。IPv6 中 ARP 是獨(dú)立的協(xié)議，負(fù)責(zé) IP 地址到 MAC 地址的轉(zhuǎn)換，對(duì)不同的鏈路層協(xié)議要定義不同的 ARP.IPv6把 ARP 納入 NDP 并運(yùn)行于 ICMP 上，使 ARP 更具有一般性，包括更多排山倒海 容，而且不用為每種鏈路層協(xié)議定義一種 ARP.可達(dá)性檢測(cè)的目的是確認(rèn)相應(yīng) IP 地址代表的主機(jī)或路由器是否還能收發(fā)報(bào)文，IPv4 沒有統(tǒng)一的解決方案。IPv6 是 NDP 中定義了可達(dá)性檢測(cè)過程，保證IP 報(bào)文不會(huì)發(fā)送給“黑洞”。

　　4)簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)包的首部

　　IPv6 的另一個(gè)變化是對(duì)數(shù)據(jù)包的首部進(jìn)行了簡(jiǎn)化，盡量避免那些很少使用的字段占用空間。IPv4 數(shù)據(jù)包的首部有 13 個(gè)字段，而 IPv6 則只包含 7 個(gè)字段，其基本首部在源和目的地址采用了 128 位地址的情況下，也才只有 40 個(gè)字節(jié)，可見效率之高。這使得路由器處理分組的速度加快，大大提高了吞吐率。

　　IPv6 數(shù)據(jù)包首部中的“下一個(gè)首部”域，它指向數(shù)據(jù)包首部的擴(kuò)展部分，這樣便可以在非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)里提供靈活的可選特征。同 IPv4 一樣，IPv6 允許數(shù)據(jù)包包含可選的控制信息，但在 IPv4 頭中必需的字段現(xiàn)在只是 IPv6 的選項(xiàng)。而且，選項(xiàng)出現(xiàn)在擴(kuò)展頭部中，使路由器可以簡(jiǎn)單地跳過選項(xiàng)，加速了分組處理的過程。另外還包含了 IPv6 所不具備的選項(xiàng)，可以提供新的設(shè)施。

　　5)增強(qiáng)安全性

　　IPv6 利用數(shù)據(jù)包首部的擴(kuò)展部分可以提供路由器級(jí)的安全性。IPv6 中強(qiáng)制性的安全性包括兩方面的內(nèi)容。一方面，IPv6 數(shù)據(jù)包的接收者可以要求發(fā)送者首先利用 IPv6 認(rèn)證頭(數(shù)據(jù)包首部的放展部分)進(jìn)行“登錄”，然后才接收數(shù)據(jù)包，這種登錄是算法獨(dú)立的，可以有效地阻止網(wǎng)絡(luò)“黑客”的攻擊。另一方面，利用 IPv6 的封閉安全頭(數(shù)據(jù)包首部的放展部分)加密數(shù)據(jù)包，這種加密也是算法獨(dú)立的，這意味著可以安全地在因特網(wǎng)上傳輸敏感數(shù)據(jù)，不用擔(dān)心被第三方截取。另外，IPv6 還定義了 ISAKMP-OAKLEY 協(xié)議，其基礎(chǔ)是 Diff-Hellmann 算法。規(guī)定首先進(jìn)行證書交換，用以確認(rèn)對(duì)方的地址真?zhèn)�，然后進(jìn)行帶驗(yàn)證過程的密鑰交換，防止密鑰交換被中介攔截。協(xié)議中也定義了相應(yīng)的手段允許協(xié)商加密參數(shù)，以及 AH 和 ESP 的用法。

　　6)增強(qiáng)了移動(dòng)性

　　移動(dòng) IPv6(MIPv6)在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。每個(gè)移動(dòng)設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家地址(Home Address)，這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入因特多的位置無(wú)關(guān)。當(dāng)設(shè)備在“家”以外的地方使用時(shí)，通過一個(gè)轉(zhuǎn)交地址來(lái)提供移動(dòng)結(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。發(fā)送給移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的IPv6 包，就透明地路由到該結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址處。對(duì)通信結(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)交地址之間的路由進(jìn)行優(yōu)化，就會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的利用率更高。

　　基于移到 IPv6 協(xié)議集成的 IP 層移動(dòng)功能具有很重要的優(yōu)點(diǎn)。尤其是在移動(dòng)終端數(shù)量持續(xù)上漲的今天，這些優(yōu)點(diǎn)更加突出。盡管 IPv4 中也存在一個(gè)類似的移動(dòng)協(xié)議，但二者之間存在著本質(zhì)的區(qū)別：移動(dòng) IPv4 協(xié)議不適用于數(shù)量龐大的移動(dòng)終端。

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