网络层---IPV6

• 互联网经过几十年的飞速发展，到2011年2月，IPV4的32位地址已经耗尽，因此提出了IPV6
  采用过的解决措施：

1. 划分子网
2. 无类别编址CIDR
3. 采用网络地址转换NAT方法 （192.168.1.1 这种对于主机来说是合法的，但在互联网广域网上是不合法的，NAT路由器会将不合法的主机地址转化为合法的地址）
4. 根本措施： 创建IPV6

一、主要变化

1. 更大的地址空间：32位—>128位
2. 改进的选项： 有选项的控制信息可以放在有效载荷中
3. 灵活的首部格式，首部改为8字节对齐（IPV4是 4字节对齐 ）： IPv6定义了许多可选的扩展首部
4. 支持即插即用（使用不用提前先分配好IP地址（即自动配置），IPv6不需要使用DHCP ？？？？？？？？？？）
5. 基本首部中取消了很多IPv4中的字段，下图中红色圈起来的字段在IPv6中全部取消了(某些字段放在了扩展字段中)。
   

二、IPv6数据报的一般形式

• 基本首部
• 有效载荷： 所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷或净负荷。数据部分是TCP/UDP报文
  
  基本首部：

1. 将首部变为固定的40字节，称为基本首部
2. 不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有8个。（如取消了首部的检验和功能，加快了路由器处理数据报的速度）
3. 在基本首部后面允许有零个或多个扩展首部。

• 有效载荷64kb占16位。基本首部占40B 。
• 版本：占4位，0-3。数值是6
• 通信量类: 占8位，4-11。用于区分不同的IPv6数据报的类别或优先级。
• 流标号： 占20位，12-31。 "流"是互联网上从特定源点到特定终点的一系列数据报。所有属于同一流的数据报都具有同样的流标号。
• 有效载荷长度： 16bit ，最大64KB（单位是字节B）。它指明有效载荷的长度。
• 下一个首部： 下一个扩展首部的功能（不同的数值代表下一个首部不同的功能）
  
• 跳数限制： 相当于IPv4 的TTL（生存时间）字段

扩展首部

• IPv6把原来IPv4首部中许多的的字段都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的原站和目的站主机来处理（因为扩展首部不在基本首部中，路由器只处理基本首部，但逐跳选项这个扩展首部除外，仍由路由器处理，每次转发第一需要减1以确保生存时间）。这样大大提高了路由器的处理效率
  
  扩展首部举例 ：以分片为例：
• IPv6把分片限制为由源站来完成，路由器不允许分片。
• 分片扩展首部的格式如下：
• 片偏移：以8个字节为单位
• M:More, 有效表示后面还有数据报
• 标识符：数据报标识号

IPv6地址分类：

三、IPv6表示方法：

冒号十六进制记法

• 每16个bit的值用十六进制表示，各值之间用冒号分割。
• 如：68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF
• 允许零压缩，即一串连续的零可以为一对冒号所取代（FF05:0:0:0:0:0:B3可以写成FF05::B3）。另外，在同一个地址里面不能零压缩两次。因为如果压缩两次就无法知道到底压缩了几个0。
  
  点分十进制记法后缀：
• 常用语IPv4向IPv6的转换阶段。
• 例如：IPv4的127.10.2.1可以转换成IPv6的 0:0：0:0：0:0:127.10.2.1。 //IPV4 32位， IPV6 128位

IPv6地址分类

全球单播地址

• IPv6中使用最多的就是全球单播地址
• 划分方法有以下几种形式：

五、IPv4向IPv6过度

• 向IPv6过度只能采用逐步演进的方法，且安装的IPv6还必须能够兼容IPv4,还能接受和转发IPv4分组。
• 两种过渡策略：
  1. 使用双协议栈:
     • 一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4一个IPv6。记为IPv6/IPv4，表明它同时具有两种IP地址：一个IPv6地址和一个IPv4地址。这种主机也叫作双协议主机。
     • 双协议主机和IPv6通信就采用IPv6地址，并将数据报改成IPv6数据报的首部。和IPv4主机通信就采用IPv4地址，并采用IPv4基本首部。（一部分字段可能会丢失，比如流标号）
     • 根据DNS返回的地址类型可以确定使用IPv4地址还是IPv6地址
  2. 使用隧道技术:
     • 在IPv6数据报要进入IPv4网络时，把IPv6数据报封装成IPv4数据报。（也就是IPv6变成了IPv4数据报的数据部分）