计算机网络 IPV6
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IPV6的必要性
IPv6 (IP version 6)是为了根本解决IPv4地址耗尽的问题而被标准化的网际协议。
IPv4的地址长度为4个8位字节,即32比特。而IPv6的地址长度则是原来的4倍,即128比特,一般写成8个16位字节。
从IPV4切换到IPV6极其耗时,需要将网络中所有主机和路由器的IP地址进行重新设置。当互联网广泛普及后,替换所有IP地址会是更为艰巨的任务。也是出于上述原因, IPv6不仅仅能解决IPv4地址耗尽的问题,它甚至试图弥补IPV4中的绝大多数缺陷。目前,人们正着力于进行IPv4与IPv6之间的相互通信与兼容性方面的测试。
IPV6的特点
IPv6具有以下几个特点。这些功能中的一部分在IPv4中已经得以实现。然而,即便是那些实现IPv4的操作系统,也并非实现了所有的IPV4功能。这中间不乏存在根本无法使用或需要管理员介入才能实现的部分。而IPv6则将这些通通作为必要的功能,减轻了管理员的负担。
IP地址的扩大与路由控制表的聚合
IP地址依然适应互联网分层构造。分配与其地址结构相适应的IP地址,尽可能避免路由表膨大。
性能提升
包首部长度采用固定的值(40字节),不再采用首部检验码。简化首部结构,减轻路由器负荷。路由器不再做分片处理(通过路径MTU发现只由发送端主机进行分片处理)。
支持即插即用功能
即使没有DHCP服务器也可以实现自动分配IP地址。
采用认证与加密功能
应对伪造IP地址的网络安全功能以及防止线路窃听的功能(IPsec)。
多播、Mobile IP成为扩展功能
多播和Mobile IP被定义为IPv6的扩展功能。由此可以预期,曾在IPv4中难于应用的这两个功能在IPv6中能够顺利使用。
IPv6中IP地址的标记方法
IPV6的IP地址长度为128位。它所能表示的数字高达38位数(2=约3.40 x 10^38)。
这可谓是天文数字,足以为人们所能想象到的所有主机和路由器分配地址。如果将IPV6的地址像IPv4的地址一样用十进制数据表示的话,是16个数字的序列(IPv4是4个数字的序列)。由于用16个数字序列表示显得有些麻烦,因此,将IPv6和IPV4在标记方法上进行区分。
一般人们将128比特IP地址以每16比特为一组,每组用冒号(":" )隔开进行标记。而且如果出现连续的0时还可以将这些0省略,并用两个冒号("::" )隔开。但是,一个IP地址中只允许出现一次两个连续的冒号。在IPv6当中,人们正在努力使用最简单的方法标记IP地址,以便易于记忆。
IPv6地址的结构
IPv6类似IPv4, 也是通过IP地址的前几位标识IP地址的种类。
在互联网通信中，使用一种全局的单播地址。它是互联网中唯一的一个地址， 不需要正式分配IP地址。
限制型网络，即那些不与互联网直接接入的私有网络，可以使用唯一本地地 址。该地址根据一定的算法生成随机数并融合到地址当中，可以像IPv4的私有地 址一样自由使用。
在不使用路由器或者在同一个以太网网段内进行通信时，可以使用链路本地 单播地址。
而在构建允许多种类型IP地址的网络时，在同一个链路上也可以使用全局单 播地址以及唯一本地地址进行通信。
在IPv6的环境下，可以同时将这些IP地址全都配置在同1个NIC上，按需 灵活使用。
全局单播地址
全局单播地址是指世界上唯一的一个地址。它是互联网通信以及各个域内部通信中最为常用的一个IPV6地址。
全局单播地址的格式如图。现在IPv6的网络中所使用的格式为, n= 48, m=16以及128-n-m-64,即前64比特为网络标识,后64比特为主机标识。
通常,接口ID中保存64比特版的MAC地址的值。不过由于MAC地址属于设备固有的信息,有时不希望让对端知道。这时的接口ID可设置为一个与MAC地址没有关系的“临时地址”。这种临时地址通常随机产生,并会定期更新。因此,从IPV6地址中查看定位设备变得没那么简单。究竟会是哪种信息,全由操作系统的具体装置决定.
注意：图片这里的128比特应该改为64比特
链路本地单播地址
链路本地单播地址是指在同一个数据链路内唯一的地址。
它用于不经过路由 器，在同一个链路中的通信。通常接口ID保存64比特版的MAC地址。
唯一本地地址
唯一本地地址是不进行互联网通信时所使用的地址。
设备控制的限制型网络以及金融机关的核心网等会与互联网隔离。为了提高安全性,企业内部的网络与互联网通信时通常会通过NAT或网关(代理)进行。
而唯一本地地址正是在这种不联网或通过NAT以及代理联网的环境下使用的。唯一本地地址虽然不会与互联网连接,但是也会尽可能地随机生成一个唯一的全局ID,由于企业兼并、业务统一、效率提高等原因,很有可能会需要用到唯一本地地址进行网络之间的连接。在这种情况下,人们希望可以在不改动IP地址的情况下即可实现网络的统一
IPv6分段处理
IPV6的分片处理只在作为起点的发送端主机上进行,路由器不参与分片。
这也是为了减少路由器的负荷,提高网速。因此, IPv6中的“路径MTU发现”功能必不可少。不过IPv6中最小MTU为1280字节。因此,在嵌入式系统中对于那些有一定系统资源限制的设备来说,不需要进行“路径MTU发现”,而是在发送IP包时直接以1280字节为单位分片送出。