IPv6地址详解

IPV6技术架构

技术背景

• IPv4地址资源的紧张限制了Internet的进一步发展
  NAT、CIDR、VLSM等技术的使用仅仅暂时缓解IPv4地址紧张，但不是根本解决办法。
  新技术的出现对IP协议提出了更多的需求

IPv4的局限性

• IPv4只有32bits地址长度，空间小（大约40亿左右可用地址）

• 地址分配的及其不合理，用于历史原因，发展中国家的地址获取受到了极大的限制.因此IPv6的推行在亚太区及其迫切

• 中国截止2002年8月，只有大约2502万个IPv4地址，B类地址不足200个, A类地址一个没有.2002年8月后，有所增加，但仍然不能满足当前网络需要

• 主机的地址配置变得很困难，如果没有DHCP服务的存在，只能人为完成地址配置，容易出现地址冲突

• 路由器上各种路由协议配置比较复杂

ipv6的优势

超大的地址空间

• IPv6提供了 128bits (大约3.4*1038个地址，理论上是地球表面原子数的100倍， 广告语：每粒沙子都有一个IP地址）的地址空间
• IPv6地址具备全球可达性和灵活性
• 端到端的访问不再依赖于NAT技术
• 简化路由表
• 一个接口可以配置多个IPv6地址，因此更容易实现重编址

简单的包头

• 包头简单，定长大小(40Bytes),使数据转发效率更高
• 扩展包头可以实现新的技术扩展，并且不影响原包头
• 没有广播数据，全都被组播数据取代
• 没有校验和，靠二层与四层的检测机制来确认完整性

移动性和安全性

• IPSec和Mobile IP内嵌到了 IPv6中，支持性更好

多种迁移方法

• 双协议栈（同时支持IPv4与IPv6)
• 在IPv4与IPv6地址之间进行NAT-P的转换
• 判断主机当前运行的是否是IPv6网络
• www.kame.net #查看ip地址数量

基础知识

• IPv6地址表示
  一个地址分为8段，每段里面有4个十六进制数。段和段之间冒号分十六进制用冒号来分割。
  IPv6定义了一种简写方式：
  1.每段中，从左往右的起始的0可以省略掉
  2.一段中如果是4个0，可以简写为一个0
  3.对于中间几段都为连续的0,我们可以简写为“：：”，
  注意：一个IPv6地址只能有一个“：：”。

• IPv6地址分类
  1.单播
  与IPv4一样，就是点到点的流量类型，用来作为全球唯一的标示符。
  2.组播
  跟IPv4一样，一对多，多对多或者多对一。只不过在IPv6中，组播功能比IPv4的组播功能多了点，IPv6组播还可以代替IPv4的广播。
  3.任意播
  就是提供相同服务的服务器，只要给他们配置了相同的IPv6单播地址，这个时候我们 就称之为叫任意播地址。

• 单播地址
  1 可聚合全球单播地址（简称AGUA地址）
  相比IPv4，就好比IPv4的公网地址。
  AGUA地址范围：
  前缀一般是从2000::/3开始分发的
  最小值：2000：：
  最大值：3FFF：FFFFFF
  最常用的AGUA地址是2001::/16开头的
  而2002::/16是用于做6to4 tunnel的。

2. Link-Local（链路本地地址）

第一段前十位，是FE80::/10开头的地址。

相当于IPv4的mac地址
不管有几个AGUA地址，不管有没有启用Link-Local地址，接口都会自动生成一个Link-Local地址
并且Link-Local地址只有一个

3. Site-Local（站点本地地址）

并不是官方定义的，是由微软定义的，比尔盖茨定义的
相当于IPv6地址中的私有地址
第一字段的前10bite以FEC0::/10开头的地址

4.Unspecified address（未指定地址）
在IPv4当中有这么一种情况，就是PC不知道自己的IP地址，但是还想发送IP报文，在报文中必须包含源与目的IP地址，而源IP地址我不知道，我该填什么？
一般会填0.0.0.0/32，这个地址代表我想要发包，但是由于我不知道我本地地 址，我只能暂时使用这个地址来表明我自己。
而IPv6也有类似情况，IPv6的未指定地址是 0:0:0:0:0:0:0:0/128。

5.缺省地址
和IPv4的缺省地址一样，表达方式为0:0:0:0:0:0:0:0/0。

• 总结：
  单播
  AGUA地址—公网地址
  Link-Local地址—链路本地—默认由mac地址得来的
  站点本地地址—微软定义—私网
  未指定地址—：：/128
  缺省地址：：：/0
  组播
  FF00::/8的第一个0代表是Flag位，第二个0代表是Scope。
  我们接触最多的Flag位是0，代表永久组播地址
  如果Flag位为1，代表是临时组播地址

Scope位：
1代表接口本地有效
2代表广播域内有效
3不关心
4不关心
5代表AS内有效
8也不关心
E代表整个Internet有效
见到最多的组播地址都是以FF02开头，也是常用的IPv6组播地址

FF02::1 ————— All nodes (link-local)
FF02::2 ————— All routers (link-local)
FF02::5 ————— OSPFv3 routers
FF02::6 ————— OSPFv3 designated routers
FF02::9 ————— Routing Information Protocol (RIPng)
FF02::A ————— EIGRP routers
FF02:: D————— All PIM routers

任意播
R2#show ipv int f1/0 //查看接口下的ip

• 单播地址配置方法：
  IPv6 enable自动生成Link-Local地址
  通过配置+EUI-64机制
  手工配置

• mac
  组播MAC地址，开头定为33.33，后面的32位由IPv6组播地址的后32位，直接填充进MAC地址上来。

重复地址检测DAD

• 重复地址检测（Duplicate Address Detection）确保网络中无两个相同的单播地址
  任何地址均需做DAD
• 地址配置给接口前称为“tentative地址”，暂时不可用

IPv4 到 IPv6的过渡技术

• 双栈技术
  链路层收到数据帧后，拆开并检查IP包头
  如果包头中第一个字段为4,则该数据包由IPv4协议栈处理
  如果包头中第一个字段为6,则该数据包由IPv6协议栈处理
  双栈要求网络节点必须同时支持IPv4 & IPv6

• 隧道技术

• 手动隧道：GRE隧道，IPv6 over IPv4隧道

• 自动隧道：IPv4兼容隧道,6to4隧道