计算机网络基础杂记-ipv6

概述

ipv6最大的特点就是把地址范围从32位扩大到1287位
ipv6可选分片字段用扩展头部来实现，将首部固定为40字节，简化了头部取消了首部长度、标识、片偏移等。
ipv6同时也支持状态(类似配置dhcp服务器来为其他主机分配ip地址)、无状态地址分配。
IPv6禁止中间节点设备对IP报文进行分片。分片只能在端到端进行！

ipv6支持三大类地址

1. 单播：用标识单个接口
2. 组播：又名多播 ，用于标识一组接口，在ipv6中组播包含原ipv4中广播的概念，它的工作机制是对内机制，用生活常例即：社团消息会通知所有的社团人知道
3. 任播：用于标识一组接口，工作机制是对外机制，用生活例子即：一组连锁店，当有客户点单时，离客户最近的店面进行响应即可。

ipv6分组的首部基本格式

1. version：长度为4位，记录ip版本号，ipv6版本号为6
2. 通信类别：长度是8位，改字段标志了ipv6分组中该域通信类别或优先级，它在功能上与ipv4的服务类型(tos)字段类似
3. 流标记：长度是20位，相对于ipv4，它是ipv4新增字段，该字段用于标记诸如音频或者视频等数据流服务质量的特殊要求的通信。即你用某种非0数字来标识为某种流，我就提供给你特殊的流量服务 Qos(quality or service)。
4. 负载长度：16位，用来标识除ip控制头以外的数据报的长度，也就是扩展头部+上层协议数据单元的长度，以字节为单位。
5. 下一包头：长度是8位，用来标识紧跟着ipv6控制头后的内容的类型，下一包头没有扩展头部时，起作用和ipv4的协议号字段无异，当存在扩展头部时，该字段的数据类型呈链表的形式记录数据内容+协议号，具体如下图所示：
   

ipv6与ipv4的区别

ipv6优势

1. 具有更大的地址空间
2. 灭个设备都可以分配到地址，解决的nat无法正常实施ipsec导致数据传输不安全的弱点，以及提高了通信效率。
3. 真正实现了对称可达(都是公网地址之间进行通信)
4. 使用更小的路由表，ipv6地址分配遵循聚类原则(类似身份证前三位代表国家)，路由器就哭一用一条记录来表示一片子网，提高转发速度
5. 增加组播以及流的支持，为控制服务质量提高良好的网络平台。

ipv6特点

因为ipv6地址空间足够大，所以ipv6允许一个接口有多个地址，以及由于地址长度的原因，ipv6常用冒号16进制

ipv6地址

ipv6地址=前缀+接口标识(即ipv4中主机号这一概念)

这其中还有些特殊地址
如
未指明地址： ::/128 表示那些2还没有分配到ip地址的接口
环回地址： 0:0:0:0:0:0:0:1/128 （可以看出 ipv6换回地址吸取了ipv4的教训 不再浪费一大段地址空间）

ipv6的优化

ipv6将mac地址嵌入到接口号中，避免了使用arp协议的一些安全问题
而解决方式则是IEEE提出的eui 64将48位的mac地址高位第7位置为1 然后在中间插入16位进制数

例

将mac地址34-56-78-9A-BC-DE转换位本地链路地址的接口号是
3567:FFFE:89AB:CDEF

IPV6三类地址

单播地址

简介

ipv6单播地址基础格式：
001(3位)+全局路由前缀(45位)+子网id(16位)+接口id(64位)

分类

本地单播地址

FE80::/64 也称为本地链路地址

全球单播地址

组播地址

格式：
| 8 | 4 | 4 | 112 |
±--------------±—±-----±--------------------------------------------+
|11111111|flgs|scop| group ID |
±-------------±----±------±-------------------------------------------+

4bit flags用来标志组播mac类型，若位FF0则代表该组播是特殊服务多播mac
若为FF1则是临时的多播mac

4bitscope位来限制组播组的传播范围。

     0  reserved
     1  Interface-Local scope
     2  Link-Local scope--链路本地范围
     3  reserved
     4  Admin-Local scope-管理本地范围
     5  Site-Local scope--站点本地范围
     6  (unassigned)
     7  (unassigned)
     8  Organization-Local scope-组织本地范围
     9  (unassigned)
     A  (unassigned)
     B  (unassigned)
     C  (unassigned)
     D  (unassigned)
     E  Global scope--全局范围的
     F  reserved

组播地址结构

FF02::1::FF XX:XXXX

任播

用的是单播地址的格式，当该地址被赋予多个结点就会自动变为任播地址

icmpv6

主要功能

路由发现
前缀发现
参数发现
地址自动配置
地址解析
下一跳选择
邻结店不可达检测
重复地址检测
重定向

ND(邻居发现)

发送方发送假定大小PMTU，当某个路由无法处理这么大的数据时，就回复package to big以及接口链路最大mtu，并将该报文丢弃