IPV6为什么需要IPv6地址1IPv4地址枯竭为了满足万物互联的发展需要更大的地址空间。2设备可以自动获取IPv6地址无需依赖DHCP服务器。3IPv6引入了IPsec提高了通信的安全性。4更好的支持实时应用如语音和视频传输。5减少NAT依赖每个设备都可以拥有一个全球唯一的IP地址减少了网络复杂性IPV6的优势IPV4公网地址枯竭包头设计不合理路由表过大查表效率低对ARP的依赖导致广播泛滥IPV6“无线”地址地址层次化分配即插即用简化的报文头部IPV6安全特性保证端到端通信完整性对移动端的支持增强的Qos特性IPV6报文构成网络前缀接口标识IPv6基本报头IPv6基本报头也称之为固定报头。固定报头包含8个字段总长度为40个字节扩展报头提供一些扩展的报文转发信息如分段、加密等该部分不是必需的上层协议数据单元一般由上层协议报文和他的有效载荷组成该部分与IPV4的上层协议数据单元相似IPV6的基本报头的8个字段分别为版本Version流量类型Traffic Class该字段功能和IPv4中的服务类型功能类似表示IPv6数据报文的类或优先级。长度为8bit。流标签Flow Label与IPv4相比该字段是新增的。该字段长度为20bit。可以通过源IPv6地址流标签来唯一确定一条数据流也可以通过目的IPv6地址流标签来唯一确定一条数据流载荷长度Payload Length该字段表示IPv6数据报有效载荷的长度。有效载荷是指紧跟IPv6报头的数据报 的其它部分。该字段长度为16bit能表示最大长度为65535Byte的有效载荷下一个报头Next Header8bit,类似IPv4中的协议字段主要为表示上层协议数据单元中的协议类型跳数限制Hop Limit8bit, 类似于IPv4中的TTL字段主要是定义数据包经过的最大跳数每经过一台设 备该值减1该值为0时数据包会被丢弃源IPv6地址128bit,发送方地址目的IPv6地址128bit接收方地址IPV6地址格式IPV6首选格式IPV6地址一般用冒号分割成8段每一段16bit,每一段使用四个十六进制数表示IPv6压缩格式例如2001:0DB8:0000:0001:0000:0000:0000:45ff/64在每段的16进制中左边的0可以省略在每段的16进制中如果全为0可以用1个0表示例如2001:DB8:0:1:0:0:0:45ff/64连续的多个段都是0可以直接用:: 表示:: 只能出一次例如2001:DB8:0:1::45ff/64IPv6内嵌IPv4地址的格式地址的前96bit为IPv6地址格式后32bit为IPv4地址格式。IPv6部分可采用首选或压缩格式IPv4部分采用点分十进制格式。例如0:0:0:0:0:0:100.1.1.1/64例如0:0:0:0:0:0:100.1.1.1/64Pv6地址结构一个IPv6地址可以分为网络前缀接口标识网络前缀nbit相当于IPv4地址中的网络位。接口标识128-nbit相当于IPv4地址中的主机位IPV6地址分类暂时无法在飞书文档外展示此内容GUA全球单播地址(可聚合全球单播地址)该类地址全球唯一用于互联网访问相当于IPv4的公网地址通常GUA的网络部分长度为64bit接口表示也为64bit前导字段地址范围第一个十六位组范围0012000::/32000-3FFF应用场景广域网和互联网ULA:唯一本地地址是IPv6私网地址只能够在内网中使用该地址空间在IPv6公网中不可被路由因此不能直接访问公网虽然是私有地址也是全球唯一的即便泄露到公网中也不会产生地址冲突地址范围FC00::/7。FC00::/8预留以后扩展用前导字段地址范围第一个十六位组范围1111 1100FC00::/8预留FC00-FDFF全部FC00-FCFF保留FD00-FDFF使用1111 1101FD00::/8应用场景: 企业内网大型政企内网, 国家单位内网使用LLA链路本地地址名字LLA链路本地地址范围FE80::/10 (FE80-FEBF)作用是IPv6中另一种应用范围受限制的地址类型。LLA的有效范围是本地链路只在一个网段上起作用前导字段地址范围第一个十六位组范围1111 1110 10FE80::/10FE80-FEBFIPv6组播地址范围FF00::/8 (FF00-FFFF)作用IPv6组播地址标识某个组目的为组播地址的报文会被送到该组播组内的成员任播地址单播地址任何全球单播地址或者链路本地地址可以被配置为任播地址。组播MAC地址1组播IPv6报文的目的IP为组播IPv6地址目的MAC为组播MAC地址2组播MAC的前16bit为“33:33”是专门为IPv6组播预留的MAC地址前缀3后32bit从组播IPv6地址的后32bit直接映射而来被请求节点的组播地址当一个节点具有了单播或任播地址就会对应生成一个被请求节点组播地址并且加入这个组播组该地址主要用于邻居发现和地址重复检测功能被请求节点组播地址的有效范围为本地链路范围FF02::1所有节点组播地址所有网络节点设备都可以收到该报文FF02::2所有路由器组播地址只有所有的路由器都可以收到该报文路由器发现用于主机发现本地链路上的路由器从而获取网络配置信息的过程RS路由器请求报文RA路由器发送报文在 IPV6中PC获取IP地址的方式1、手动配置IP2、DHCP自动分配3、IPV6地址无状态自动分配路由器发送RA报文有两种方式1、触发式发送2、每间隔200-600秒就会发送一个RA报文路由器发现1路由器发现IPv6主机寻找路由器及获取网络信息的过程2路由器发现的三个功能路由器发现 让主机发现路由器确定默认网关前缀发现 让主机发现IPv6网络前缀自动配置IPv6地址参数发现 让主机发现跳数限制、地址配置方式等信息3路由器发现使用的报文RS报文路由器请求报文 icmpv6的报文类型133作用 用于发现路由器确定默认网关请求IPv6网络前缀信息解析RS报文抓包解析源MAC主机接口的单播MAC地址目的MAC组播MAC3333-0000-0002源IP 主机接口的链路本地地址单播IPv6地址目的IP组播IPv6地址 FF02::2RA报文 路由器通告报文icmpv6的报文类型134作用通告默认网关IPv6网络前缀信息解析RA报文抓包解析源MAC路由器接口的单播MAC地址目的MAC组播MAC3333-0000-0001源IP 路由器接口的链路本地地址单播IPv6地址目的IP组播IPv6地址 FF02::1备注1路由器会除了触发式的回应RA报文也会周期性地发送RA报文2RA发送间隔是一个有范围的随机值时间间隔是200-600秒IPv6的MAC地址解析1IPv6的MAC地址解析通过ICMPv6NS和NA报文来实现2NS报文 邻居请求报文 icmpv6的报文类型135作用解析邻居设备的 MAC 地址 和重复地址检测解析IPv6的MAC地址解析的抓包分析IPv6报头:源MAC路由器接口的单播MAC地址目的MAC组播MAC3333-0000-0002源IP路由器接口的单播IPv6地址目的IP对端设备接口的IPv6单播地址的组播组地址ICMPv6报头目的IP:对端路由器接口的IPv6单播地址源MAC: 本端路由器接口的MAC地址3NA报文 邻居通告报文 icmpv6的报文类型136作用给邻居设备通告自身的MAC地址响应 NS 报文收到 NS 报文后会回应 NA 报文提供本机MAC地址主动通告没有收到 NS 报文的情况下主动发送 NA 报文例如在网络拓扑发生变化时解析IPv6的MAC地址解析的抓包分析IPv6报头:源MAC路由器接口的单播MAC地址目的MAC对端路由器接口的单播MAC地址源IP路由器接口的单播IPv6地址目的IP对端路由器接口的单播IPv6地址ICMPv6报头:目的IP:本端路由器接口的IPv6地址MAC: 本端路由器接口的MAC地址IPV6地址解析IPV6地址解析通过ICMPV6来实现在三层完成地址解析优势地址解析在三层完成不同的二层介质可以采用相同的地址解析协议可以使用三层的安全机制避免地址解析攻击使用组播方式发送请求报文减少了二层网络的压力