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TCP/IP协议原理与应用 第13章 IPv6协议 13.1 IPv6概述 IPv4协议的问题 IP地址短缺 IPv4协议32位的IP地址标识决定了理论上可以分配43亿个IP地址。 虽然像CIDR（无类域间路由）和NAT（网络地址转换）一类新技术可以改善地址分配和减缓IP地址的需求量，一定程度上缓解了地址空间被耗尽的危机。 路由效率不高 IPv4地址的层次结构缺乏统一的分配和管理。 许多IPv4地址块分配不连续，不能有效聚合路由，并且多数IP地址空间的结构只有两级或者3级。 复杂的地址配置 IPv4的地址配置以及其他相关网络参数的配置需要人为地设定或者使用有状态的主机配置协议。 这使得接入Internet的数字设备在实现上更为复杂，不易进行自动配置和重新编址。 缺乏服务质量保证 为追求简单高效，IPv4遵循尽力而为的传输原则，却使得对Internet不断推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，比如带宽、延迟和抖动。 安全性问题 IPv4协议制定时并没有仔细针对安全性进行设计，因此固有的框架结构并不能支持端到端安全。 所有的数据都以明文形式传输，没有加密，也没有验证，这使得许多需要有安全保障的应用不得不在传输层上实现，甚至在应用层上来确保传输数据的安全性，增加了上层应用的复杂性。 13.1 IPv6概述 IPv6协议对IPv4的改进 充足的地址空间 IP地址长度由32位增加到128位，可以支持数量多得多的可寻址节点、更多级的地址层次和较为简单的地址自动配置。 提高路由效率 IPv6可提供远大于IPv4的地址空间和网络前缀，因此可以方便地进行网络的层次化部署。 优化数据包结构 IPv4首部的某些字段被取消或改为选项，以减少数据包处理过程中的开销，并使得IPv6首部的带宽开销尽可能低。 支持自动配置 IPv6协议内置支持通过地址自动配置方式使主机自动发现网络并获取IPv6地址，大大提高了内部网络的可管理性。 支持端到端安全 从IPv4到IPv6的最大变化是将安全作为IPv6所要求的一部分。IPv6中支持为IP定义的安全目标：必威体育官网网址性、完整性、认证性。 支持端到端安全 IPv6增加了一种新的能力，如果某些数据包属于特定的工作流，发送方要求对其给予特殊处理，则可对这些数据包加上流标签，例如非默认服务质量通信业务或“实时”服务。 支持端到端安全 IPv6协议规定必须支持移动特性，任何IPv6节点都可以使用移动IP功能。 移动IPv6使用邻居发现功能可直接实现外地网络的发现并得到转交地址，而不必使用外地代理。 13.1 IPv6概述 IPv6协议体系 IPv6协议体系主要协议 ? IPv6：IPv6是无连接的、不可靠的数据报协议，主要负责在主机之间寻址和路由数据包。 ? ICMPv6：使用IPv6通信的主机和路由器就可以报告错误并发送简单的响应消息。 ? ND：用于确定邻居节点之间的关系，代替了IPv4中使用的ARP、ICMP等。 ? MLD：为IP主机支持多播的方式定义了地址和主机扩展，对应于IPv4的IGMP。 13.2 IPv6寻址架构 IPv6寻址概述 地址类型 单播（Unicast）地址：单一接口的标识符。发往单播地址的数据包被送给该地址标识的接口。 任播（AnyCast）地址：又译为泛播地址，是一组接口（一般属于不同节点）的标识符。发往任播地址的数据包被送给该地址标识的接口之一（路由协议度量距离最近的）。 多播（MultiCast）地址：又译为组播地址，是一组接口（一般属于不同节点）的标识符。发往多播地址的数据包被送给该地址标识的所有接口。 寻址模式 所有类型的IPv6地址都是分配给接口的，而不是分配给节点的。 IPv6单播地址指单一接口。由于每个接口都属于单一节点，任何节点的接口单播地址都可以用作该节点的标识符。 不用作任何IPv6数据包的源或目的的接口，不需要范围大于链路范围的单播地址。 13.2 IPv6寻址架构 IPv6地址表示方法 优先选用格式x:x:x:x:x:x:x:x IPv6的128位地址分成8段，每段16位，每个16位段转换成4位十六进制数字，用冒号“:”分隔。 20DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A 可以删除每个段中的前导零以进一步简化IPv6地址表示，但每个信息块至少要有一位。 20DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A。 双冒号缩写格式 由于需要分配特定类型IPv6地址，地址中会包括0值