IPV6原理及应用

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IPv6名称释义

一、IPv6的基本概念

网际协议（Internet Protocol，IP）是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议，属于OSI七层协议体系结构（Open System Interconnection，开放系统互联）中的网络层。在互联网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在互联网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与互联网互连互通。

IPv4（Internet Protocol Version 4）是网际协议的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基础的协议。2011年2月3日，IP地址分配机构ICANN在2011年2月3日发布的最后5组IPv4地址已分配给全球五大区域互联网地址管理机构的公告，宣布全球IPv4地址总池耗尽。我国IPv4地址资源非常有限，截至2011年4月1日，仅占全球地址总数的7.3%。随着4G业务的发展，移动互联、物联网、云计算等新兴业务所产生的海量终端对IP地址需求的激增，IP地址短缺的形势日益严峻，现有IPv4地址难以满足未来业务发展需求。

IPv6（Internet Protocol Version 6）是国际互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force，IETF）为解决IPv4地址数量有限的问题，推出的下一代IP（IP Next

Generation，IPng），是IPv4的升级版本。IPv6和IPv4之2

间最显著的区别为：IP地址的长度从32比特增加到128比特，其地址总数是IPv4的42.9亿倍，足以满足未来互联网、物联网、智慧城市等的应用需求，确保下一代互联网的健康发展。

二、相关术语

（一）网络基础术语

1、结点（Node）,常被译为节点，是网络中一个支路的端点，或两个或两个以上支路的会合点。结点可以是主机、交换机、路由器，还可以是服务器、打印机和其他网络连接的设备，拥有自己唯一网络地址的设备是网络节点。

山西煤炭管理干部学院学报　浅谈ＩＰｖ６技术原理和应用　邓越萍　（山西煤炭管理干部学院，山西太原０３０００６）　２００６年第１期　

摘要：介绍了ＩＰｖ６的基本技术原理和特点及其应用，同时给出了当前通用的几种ＩＰｖ４到ＩＰｖ６的过渡技术　和实现方法。　关键词：互联网协议；ＩＰｖ４；ＩＰｖ６；ＩＰ地址　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—８８８１（２００６）０１—０１１３—０３　一、概述　ＩＰｖ６的全称是“互联网协议第６版”。目前互联网协议为　ＩＰｖ４，其地址为３２位编码，可提供的ＩＰ地址大约为４０多亿　个，而且由美国掌握绝对控制权，目前已经分配完了７０％，全　球将面临严重的１Ｐ地址枯竭的危机。美国一个大学拥有１Ｐ　地址就几乎等于全中国的ＩＰ地址。中国的公众网因ＩＰ地址　匮乏，被迫大量使用转换地址，严重影响了互联网本身的效益　及安全。　传统的ＩＰｖ４协议已经难以支持互联网的进一步扩张和　新业务的特性，比如实时应用和服务质量保证等。其不足主　要体现在以下几方面：　一是地址资源即将枯竭。ＩＰｖ４提供的ＩＰ地址位数是３２　位，也即１亿个左右的地址。随着连接到Ｉｎｔｅｍｅｔ上的主机数　目的迅速增加，有预测表明，所有ＩＰｖ４地址将在２００５—２０１０　年间分配完毕。　二是路由表越来越大。由于ＩＰｖ４采用与网络拓扑结构　无关的形式来分配地址，所以随着连入网络数目的增涨，路由　器数目飞速增加，相应地，决定数据传输路由的路由表也就不　断增大。　三是缺乏服务质量保证。ＩＰｖ４遵循Ｂｅｓｔ　Ｅｆｆｏｒｔ原则，这　一方面是一个优点，因为它使ＩＰｖ４简单高效；但另一方面它　对互联网上涌现出的新业务类型缺乏有效的支持，比如实时　和多媒体应用，这些应用要求提供一定的服务质量保证，如带　宽、延迟和抖动等。　四是地址分配不便。ＩＩＮ－４是采用手工配置的方法来给　用户分配地址，这不仅增加了管理和规划的复杂程序，而且不　利于为那些需要ＩＰ移动性的用户提供更好服务。同时，ＩＰｖ６　还对ＩＰｖ４作了大量的改进，包括路由和网络自动配置等。　ＩＰｖ６和ＩＰｖ４将在过渡期内共存几年，并由ＩＰｖ６渐渐取代　ＩＰｖ４。　以ＩＰｖ６为核心的下一代互联网随之提上日程。ＩＰｖ６的　地址是１２８位编码，能产生２的１２８次方个ＩＰ地址，地址资　源极端丰富。有人比喻，世界上的每一粒沙子都会有一个１Ｐ　地址。也就是说，在ＩＰｖ６下，ＩＰ地址将可充分满足数字化生　活的需要，不再需要地址的转换，还互联网本来的面目。更重　要的是，将提供更安全，更为广阔的应用与服务。　二、ＩＩ％６核心技术　（一）ＩＰｖ６的地址长度　ＩＰｖ６的１２８位地址长度形成了一个巨大的地址空间。在　可预见的很长时期内，它能够为所有可以想象出的网络设备　提供一个全球唯一的地址。１２８位地址空间包含的准确地址　数为３４０，２８２，３６６，９２０，９３８，４６３，４６３，３７４，６０７，４３１，７６８，２１１，　４５６。这些地址足够为地球上每一粒沙子提供一个独立的ＩＰ　地址。　ＩＰｖ６能为主机接口提供不同类型的地址配置。如：全球　地址（Ｇｌｏｂａｌｌｙ）、全球单播地址（ｕｎｉｃａｓｔ）、区域地址（ｏｎ—ｓｉｔｅ）、　链路本地地址（ａｎｋ　Ｉｏｃａｌ　ａｄｄｒｅｓｓ）、地区本地地址（ｓｉｔｅ　ｌｏｃａｌ　ａｄ—　ｄｒｅｓｓ）、广播地址（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）、多播群地址（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ　ｇｒｏｕｐ　ａｄ—　ｄｒｅｓｓ）、任播地址（ａｎｙｃａｓｔ　ａｄｄｒｅｓｓ）、移动地址（Ｍａｂｉｌｉｔｙ）、家乡　地址（ｈｏｍｅ　ａｄｄｒｅｓｓ）、转交地址（ｃａｒ—ｏｆ　ａｄｄｒｅｓｓ）等。　（二）自动配置　ＩＰｖ６的另一个基本特性是它支持无状态和有状态两种　地址自动配置的方式。无状态地址自动配置方式是获得地址　的关键。在这种方式下，需要配置地址的节点使用一种邻居　收稿日期：２ｏ０５—０５—２７　作者简介：邓越萍（１９６５一），山西煤干院计算机系副主任、副教授。　・－－——１１３・－－——

一、机制概述

RFC2766、RFC2765。

NAT-PT（网络地址转换-协议转换）是一种地址转换技术，它可以把IPv6地址转换成IPv4地址，反之亦然。NAT-PT基于RFC2766中定义的无状态IP/ICMP转换器（SIIT）算法。SIIT算法互译IPv4和IPv6数据包头部，也包括ICMP头部。

需要注意的是，在IPv6环境中，不建议像IPv4对待NAT的态度哪样，去使用NAT。仅仅在V4单协议与V6单协议网络需要互相通信的时候，才建议使用NAT-PT。

我们看上面的例子，对于IPv6单协议网络而言，首先它有访问IPv6因特网的需求，因此默认的IPv6流量全部交给R1，另外，它可能还有访问IPv4因特网的需求，这时候，就需要借助R2这台NAT-PT设备。

2001:2::/96，这个长度为96位的前缀是我们为了NAT-PT操作预定义的前缀，可以自定义，但是长度必须是96bits。

在IPv6单协议网络中产生的、去往2001:2::/96这个目的地的流量被路由到R2也就是NAT-PT设备，然后数据包中的IPv6地址被转换为IPv4地址并传送给IPv4因特网中的IPv4单协议节点。

二、NAT-PT配置及原理

2.1 静态NAT-PT

1、静态NAT-PT（单向）

A和B的配置都极其简单

A的配置：

interface FastEthernet0/0

ipv6 enable

ipv6 address 2001:1::1/64

ipv6 route ::/0 2001:1::FFFF

B的配置如下：

interface FastEthernet0/0

ip address 202.101.100.2 255.255.255.0

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 202.101.100.1

R2的配置如下：

ipv6 unicast-routing

ipv6双栈技术的原理

IPv6（Internet Protocol version 6）是当前互联网协议中的一种协议，它的出现是为了解决IPv4（Internet Protocol version 4）地址短缺的问题。IPv6采用了128位的地址空间，远远大于IPv4的32位地址空间。为了逐渐过渡到IPv6，IPv6双栈技术被广泛应用。

IPv6双栈技术指的是在网络设备（如路由器、交换机、服务器等）上同时支持IPv6和IPv4两种协议。通过双栈技术，设备可以在IPv4网络和IPv6网络之间进行转换和通信。

IPv6双栈技术的主要原理是将IPv4和IPv6协议栈同时加载到设备的网络接口中。这样，在设备接收到IPv4或IPv6数据包时，可以根据协议进行相应的处理。具体实现双栈技术的方式包括原生双栈和隧道技术。

原生双栈指的是设备同时支持IPv4和IPv6的原生网络连接。设备在IPv4网络中分配一个IPv4地址，在IPv6网络中分配一个IPv6地址。然后根据协议类型，将数据包发送到相应的网络。这种方式下，设备需要同时维护IPv4和IPv6的路由表，以便选择正确的网络路径进行转发。

隧道技术是一种将IPv6数据包封装成IPv4数据包或将IPv4数据包封装成IPv6数据包的方法。在隧道技术中，设备在IPv4和IPv6之间建立一个隧道，将数据包从一个协议转换为另一个协议。这样，IPv4网络和IPv6网络之间的通信就得以实现。隧道技术可以分为手动隧道和自动隧道。

手动隧道需要手动配置设备之间的隧道，将IPv6数据包封装在IPv4数据包中或将IPv4数据包封装在IPv6数据包中，然后发送到对应的网络。手动隧道需要管理员的手动操作，因此比较复杂且不够灵活。

自动隧道是一种更为简单和灵活的隧道技术。在自动隧道中，设备会根据IPv6地址和IPv4地址的前缀来自动创建隧道。然后将IPv6数据包封装成IPv4数据包或将IPv4数据包封装成IPv6数据包，通过隧道进行转发。自动隧道可以动态地创建和删除隧道，同时也支持多个隧道的并行传输。