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IPv4&IPv6基础知识介绍
隧道策略
隧道策略是IPv4/v6综合组网技术中经常使用 到的一种机制。所谓“隧道”,简单地讲就是利 用一种协议来传输另一种协议的数据技术。隧道 包括隧道入口和隧道出口(隧道终点),这些隧 道端点通常都是双栈节点。在隧道入口以一种协 议的形式来对另外一种协议数据进行封装,并发 送。在隧道出口对接受到的协议数据解封装,并 做相应的处理。
实例分析
最简单的双栈工作是只支持IPv4和IPv6,但 不支持隧道方式。对于大多数节点,尤其是如果 这些节点的Internet应用软件都已升级为同时支 持IPv4和IPv6,这种功能足够。因此,如同用于 访问IPv4网络服务一样,同一应用也能够用于访 问本地IPv6网络服务。节点可以与任何IPv4节点 或IPv6节点互操作,但只限于与其有连接能力的 网络。
置协议( Dynamic Host ConfigurationProtocol ,DHCP)
*5、IP
*6、IPv4使用
v6使用全状态自动 配置(stateful autoconfiguration) Multicast Listener Discovery (MLD) 消息取代 IGMP
Internet 群组管理通讯协议 (IGMP) 管理本机子网络 群组成员身份
Link local 位址 * ::1/128 - 是一种单播绕回位址。如果 一个应用程式将封包送到此位址, IPv6 堆栈 会转送这些封包绕回到同样的虚拟接口(相当 于 IPv4 中的 127.0.0.1)。 * fe80::/10 - 这些 link-local 位址指 明,这些位址只在区域连线中是合法的,这有 点类似于 IPv4 中的 169.254.0.0/16 。 其他特殊位址可以参考维基百科: /zh-cn/IPv6
遵从这些规则,如果因为省略而出现了两个以上 的冒号的话,可以压缩为一个,但这种零压缩在 位址中只能出现一次。因此: 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab 2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab 2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab 2001:0DB8:0::0:1428:57ab 2001:0DB8::1428:57ab 都是合法的地址,并且他们是等价的。 但2001::25de::cade 是非法的。 (因为这样会使得搞不清楚每个压缩中有几个全 零的分组)
中路由器 不能识别用于服务 质量的QoS 处理的 payload
*3、IPv6中路由器使用
*IPv4
*4、IPv4的回路地址为:
127.0.0.1
*IPv6
*4、IPv6的回路地址为
: 000:0000:0000:0000:0000 :0000:0000:0001 可以简 写为 ::1
*5、IPv4使用动态主机配
在上图的示例中,可以与双栈节点D 互操作的节点包括:网络A和网络B中的 IPv4节点或IPv6节点、网络M中的所有 IPv4节点,但D不能和网络C中的节点互操 作。网络C是严格的IPv6网络,从网络A到 网络C没有IPv6路径。链接网络A和网络M 的路由器只支持IPv4,因此无法通过网络 M向网络C转发IPv6包
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* * * *
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IPv4地址主要由网络号和主机号组成,使 用32位二进制地址格式,为方便记忆将32 位二进制分四段,每段8位中间用小数点隔 开,再将每8位二进制转换为10进制来表示。 下面是以二进制表示的 255.255.255.0的 地址。 11111111.11111111.11111111.00000000
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双栈策略
双栈策略是指在网元中同时具有IPv4和 IPv6两个协议栈,它既可以接收、处理、收发 IPv4的分组,也可以接收、处理、收发IPv6的 分组。 双栈方式的工作机制可以简单描述为:链 路层解析出接收到的数据包的数据段,拆开并 检查包头。如果IPv4/IPv6包头中的第一个字段, 即IP包的版本号是4,该包就由IPv4的协议栈来 处理;如果版本号是6,则由IPv6的协议栈处理。
IPv6封包由两个主要部分组成:头部和负载。 包头是包的前40字节并且包含有源和目的地址, 协议版本,通信类别(8位元,包优先级),流 标记(20位元,QoS服务质量控制),负载长度 (16位),下一个头部(用于向后兼容性), 和跳段数限制(8位元,生存时间,相当于IPv4 中的TTL)。后面是负载,至少1280字节长,或 者在可变MTU(最大传输单元)大小环境中这个 值为1500字节。负载在标准模式下最大可为 65535字节,或者在扩展包头的"jumbo payload"选项进行设置。
在隧道的入口通常要维护一些与隧道相关 的信息,如记录隧道MTU等参数。在隧道的出 口通常出于安全性的考虑要对封装的数据进行 过滤,以防止来自外部的恶意攻击。 隧道的配置方法分为手工配置隧道和自动 隧道,而自动配置隧道又可以分为兼容地址自 动隧道,6to4隧道,6over4,ISATAP,MPLS隧 道,GRE隧道等,这些隧道的实现原理和技术 细节都不相同,相应的其应用场景也就不同。
支持隧道方式的双栈节点增加了在IPv4 网络上进行互操作的能力,而无需额外的 IPv6路由器。在IPv4网络上以隧道方式传送 IPv6包使上图的示例得以改变。例如,如果 节点D能在IPv4上以隧道方式传送IPv6包, 则它可使用本地IPv4路由器将包转发给网络 C。如果节点同时支持自动隧道,则可实现 无缝操作;否则需要某些链接配置。
同时前导的零可以省略, 因此: 2001:0DB8:02de::0e13 等于 2001:DB8:2de::e13
IPv6 中有些位址是有特殊意涵的: 未指定位址 * ::/128 - 所有位元皆为零的位址称 作未指定位址。这个位址不可指定给某个网 络接口,并且只有在主机尚未知道其来源 IP 时,才会用于软件中。路由器不可转送 包含未指定位址的封包。
IP地址的网络号和主机号 IP地址:192.168.1.129 子网掩码:255.255.255.0 这个IP地址的网络号和主机号各是多少位呢?
网络号:192.168.1 主机号:129
子网掩码的作用就是将某个IP地址划分成网络地 址和主机地址两部分
子网掩码用二进制数字“1”表示网络位; 子网掩码用二进制数字“0”表示主机位; 子网掩码与IP地址的每一个二进制位进行“与” 操作
IPv6地址表示方式
IPv6位址为128位元长度,但通常写做8组每组 四个十六进制的形式。 例如: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 是一個合法的IPv6位址。 如果四个数字都是零,可以被省略。 例如: 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344 等同于 2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344
*
*1、地址空间2 32 *2、IPv4 使用地址
解析通讯协议 (ARP)
*1、地址空间2 128 *2、IPv6使用多点传播
*3、IPv4
Neighbor Solicitation 消息 取代地址解析通讯协议 (ARP) Flow Label 字段可以识别 用于服务质量的 QoS 处理 的 payload
部分有特殊用途的 部分有特殊用途的地址 有特殊途 环回地址(loopback): 不离开主机的数据包(也就是说,这些数据包不会通过外部网络接口)。例 如:127.0.0.1 单播地址: 指定向一个IP地址发送的数据包。例如:2.2.2.2 多播地址: 被路由器复制并且最终由组播路由机制转发的数据包。例如:226.0.0.2 有限广播: 一个广播数据包,发送给每一台主机,仅限于本地子网。例 如:255.255.255.255 定向广播: 发送到一个具体子网的数据包,然后进行广播。例如,假如我们不在这个子 网,使用的地址是:1.1.1.255
IP地址的主机号部分不能全是“0”或全是“1” 所以针对以下两个例子,请分别说明可以分配使 用的IP地址位数 192.168.1.1/24 可以分配于使用的IP地址有多少个? 28-2=254 192.168.1.1/25 可以分配于使用的IP地址有多少个? 27-2=126
按网络规模的大小,IP地址空间划分为5 个不同的地址类别: A类:0xxx xxxx 0-127 B类:10xx xxxx 128-191 C类:110x xxxx 192-223 D D类:1110 xxxx 224-239 1110 E类:1111 0xxx 240-255 其中A、B、C三类常用,D类用于组播, E类保留实验使用。
私有ip地址范围包括: A:10.0.0.0 -10.255.255.255 B:172.16.0.0 - 172.31.255.255 C:192.168.0.0 - 192.168.255.255
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从IPv4到IPv6最显著的变化就是网络地 址的长度。IPv6地址,有128位长,IPv6地址 的表达形式一般采用32个十六进制数。 X:X:X:X:X:X:X:X,其中X是一个4位十六进制 整数( 16位)。 IPv6中可能的地址有2128 ≈ 3.4×1038个。 也可以想象为1632个因为32位地址每位可以取 16个不同的值。
*6、IPv6使用
*7、IPv4选择性支持IPSec
*7、IPv6自动支持IPSec *8、更好的QoS支持
注解: 1、IPSec由IETF开发是确保秘密、完整、真实 的信息穿越公共IP网的一种工业标准。 2、QoS是网络的一种安全机制,通常情况下不 需要QoS,但是对关键应用和多媒体应用就十 分必要。当网络过载或拥塞时,QoS 能确保重 要业务量不受延迟或丢弃,同时保证网络的高 效运行。