软考第七章 下一代互联网

下一代互联网

1.IPv6

IPv4的缺陷：

• 网络地址短缺
• 路由速度慢，IPv4头部多达13个字段，路由器处理的信息量很大
• 缺乏安全功能
• 不支持新的业务模式

关于PIv6的研究成果都包含在1998年12月发表的RFC 2460文档中

1.1 IPv6分组格式

• 版本：用0110指示IP第六版
• 通信类型：用于区分不同的IP分组，相当于IPv4中的服务类型字段。
• 流标记：原发主机用该字段来标识某些需要特别处理的分组，例如特别的服务质量或者实时数据传输等。
• 负载长度：表示除了IPv6固定头部40字节之外的负载长度，扩展头包含在负载长度中
• 下一头部：指明下一个头部的类型，可能是IPv6的扩展头部，也可能是高层协议的头部
• 跳数限制：用于检测路由循环
• 源地址
• 目标地址

1.2 IPv6地址

IPv6地址是一个或一组接口的标识符，IPv6被分配到接口，而不是分配给节点。（一个节点可能有多个接口，因此有多个IPv6地址）

IPv6地址有3种类型：

• 单播地址：对于有多个接口的节点，用一定长度的格式前缀汇聚起来形成单播地址

• 任意播地址：表示一组接口（可属于不同节点）的标识符，仅可做目标地址，且只能分配给路由器

• 组播地址：是一组接口（一般属于不同节点）的标识符

IPv6的地址配置：

• 全状态自动配置：继承了IPv4的DHCP服务
• 无状态自动配置：首先主机将其网卡MAC地址附加在链路本地地址前缀1111 1110 10之后，产生一个链路本地地址，并发出一个ICMPv6邻居发现请求，以验证其地址的唯一性。如果请求没有响应，则表明唯一。否则，主机将使用一个随机产生的接口ID组成一个新的链路本地地址。获得链路本地地址后，主机以该地址为源地址，向本地链路种所有路由器的组播ICMPv6路由器请求报文，路由器以一个包含可聚合全球单播地址前缀的路由器公告报文响应。主机用该地址前缀+自己的接口ID，自动配置一个全球单播地址。

1.3 IPv6路由协议

1. RIPng：对RIPv2做了修改：
   • UDP端口号：使用521端口
   • 组播地址：使用FF02::9作为链路本地范围内的RIPng路由器组播地址
   • 路由前缀：使用128位的IPv6作为路由前缀
   • 下一跳：128位
2. OSPFv3
3. BGP4+
4. ICMPv6：新增加了邻居发现功能代替ARP协议的功能，因此IPv6体系中没有ARP协议了

2.移动IP

2.1 移动IP的通信过程

每个移动主机配置了一个家乡地址（home address）作为永久标识。当移动主机离开家乡网络时，通过所在地点的外地代理，它被赋予一个转交地址。协议提供了一种注册机制，使得移动主机可以通过家乡地址获得转交地址。家乡代理通过安全隧道可以把分组转发给外地代理，然后被提交给移动主机。

每个局域网中有一个家乡代理（home agent）进程，它们的任务是跟踪属于本地网络而又在外地连网的移动主机。同时还有一个外地代理（foreign agent）进程，其任务是监视所有进行异地访问的移动主机。当移动主机进入一个站点时，必须向附近的外地代理进行注册。注册后就会被分配一个转交地址。

如果有另外一个主机向移动主机发送信息，通信过程：

1. 第一个分组被发送到家乡地址
2. 第一个分组通过隧道被转发到移动主机的转交地址
3. 家乡代理把发送节点返回外地代理的转交地址
4. 发送节点把后续分组通过隧道发送给移动主机的转交地址

转交地址是隧道的终点，它可能是外地代理的地址，也可能是移动主机获得的临时地址（这样的话，在没有外地代理的网络中也可以工作）。

2.2 移动IPv6

优化：

• 简化了转交地址的分配过程
• 通常只有对端节点发送的第一个分组是由家乡代理转发的，当移动节点向家乡代理发送“绑定更新”消息后，其他的后续分组都会通过路由头进行传送，减少了网络的通信开销。
• 不需要外地代理

3.IPv4到IPv6的过渡

3.1 隧道技术

• 隧道中介技术
• 自动隧道
• 6to4隧道：支持IPv6站点通过IPv4网络进行通信
• 6over4：由IPv4地址生成IPv6链路本地地址
• ISATAP：自动隧道技术，可以穿透NAT设备，与私网之外的主机建立IPv6连接

3.2 协议翻译技术

协议翻译技术用于纯IPv6主机与纯IPv4主机之间的通信

• SIIT:无状态的IP/ICMP翻译
• NAT-PT：网络地址翻译-协议翻译
• SOCKS64
• TRT

3.3 双协议栈技术

适用于同时实现了IPv4和v6两个协议栈之间的主机进行通信。这种情况下，根据情况使用适当的协议来通信

• BIS
• BIA