15 個(gè) IPv6 的基礎(chǔ)知識(shí)
1. 地址長(zhǎng)度與空間
IPv6地址長(zhǎng)度為128位,相比IPv4的32位,其地址空間極為龐大。理論上,IPv6的地址數(shù)量約為3.4×103?個(gè),能夠滿足未來(lái)大量設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的需求,包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。
2. 表示方法
采用冒號(hào)十六進(jìn)制表示法。為了簡(jiǎn)化表示,高位0可省略;而對(duì)于連續(xù)的0組可以用雙冒號(hào)(::)來(lái)代替,但在一個(gè)地址中雙冒號(hào)只能使用一次,如下:
- 地址:2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:abcd:ef12
- 簡(jiǎn)化:2001:db8:3c4d:15::abcd:ef12
3. 地址類型 單播地址
- 全球單播地址:地址范圍2000::/3(即2、3開(kāi)頭的IPv6地址),用于在全球互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口,就像IPv4中的公網(wǎng)IP,使設(shè)備能夠在全球范圍內(nèi)通信。
- 鏈路本地單播地址:范圍僅限于本地鏈路,通常以fe80::/10開(kāi)頭,用于在同一鏈路(如局域網(wǎng)網(wǎng)段)內(nèi)設(shè)備之間的通信。
- 組播地址:ff 開(kāi)頭,用于將數(shù)據(jù)包發(fā)送給一組特定的節(jié)點(diǎn)。例如,ff02::1代表鏈路本地所有節(jié)點(diǎn)多播地址,用于向同一鏈路的所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。
- 任播地址:分配給多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口,數(shù)據(jù)包發(fā)送到任播地址時(shí),會(huì)被路由到距離發(fā)送者最近(按照路由協(xié)議度量)的一個(gè)接口,在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中有重要應(yīng)用。
4. 子網(wǎng)劃分
通過(guò)前綴長(zhǎng)度來(lái)劃分子網(wǎng),與IPv4使用子網(wǎng)掩碼不同。例如,一個(gè)/64前綴的IPv6子網(wǎng),表示前64位是網(wǎng)絡(luò)前綴,后64位用于主機(jī)標(biāo)識(shí)。
5. 特殊地址
未指定地址—0:0:0:0:0:0:0:0 = ::/128,可作為源地址使用,路由器不轉(zhuǎn)發(fā)
Loopback 地址—0:0:0:0:0:0:0:1 = ::1/128,該地址與IPv4中的127.0.0.1類似
6. 自動(dòng)配置機(jī)制 無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置(SLAAC)
主機(jī)通過(guò)接收路由器發(fā)送的路由器通告(RA)消息自動(dòng)獲取IPv6地址。RA消息包含網(wǎng)絡(luò)前綴等信息,主機(jī)結(jié)合自身接口標(biāo)識(shí)符(?;贛AC地址生成)來(lái)生成地址。
7. 自動(dòng)配置機(jī)制 有狀態(tài)自動(dòng)配置(DHCPv6)
需要借助DHCPv6服務(wù)器來(lái)分配IPv6地址,類似于IPv4中的DHCP服務(wù)器分配IP地址的方式,同樣也是四次交互—Solicit、Advertise、Request、Reply。
8. 安全性 IPsec集成
IPv6內(nèi)置對(duì)IPsec的支持,這是IPv4所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。IPsec提供認(rèn)證、完整性檢查和加密功能,保障數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性。
9. 包頭結(jié)構(gòu) 基本包頭
IPv6基本包頭固定為40字節(jié),相比IPv4包頭結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。包含版本(固定為6)、流量類別、流標(biāo)簽等字段,這種簡(jiǎn)化有助于減少路由器處理數(shù)據(jù)包時(shí)的開(kāi)銷。
10. 包頭結(jié)構(gòu)/擴(kuò)展包頭
除基本包頭外,IPv6可以有擴(kuò)展包頭,用于提供額外的功能,如路由、分片等。擴(kuò)展包頭的使用使IPv6在功能擴(kuò)展上更加靈活。
11. 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NDP)
用于發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)的鏈路層地址(如MAC地址),并檢查鄰居節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性。它取代了IPv4中的ARP協(xié)議,還能實(shí)現(xiàn)地址自動(dòng)配置等功能。
12. 過(guò)渡技術(shù)
- 雙棧技術(shù):設(shè)備同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6協(xié)議棧,這樣的設(shè)備既可以與IPv4網(wǎng)絡(luò)通信,也可以與IPv6網(wǎng)絡(luò)通信,是實(shí)現(xiàn)從IPv4向IPv6過(guò)渡的一種簡(jiǎn)單方法。
- 隧道技術(shù):把IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包中進(jìn)行傳輸,使IPv6數(shù)據(jù)包能夠在IPv4網(wǎng)絡(luò)中傳輸,例如6to4隧道技術(shù),用于連接IPv6孤島。
- 協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)(NAT/PT):實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換,允許IPv4和IPv6設(shè)備之間進(jìn)行通信,但這種技術(shù)可能會(huì)帶來(lái)一些性能和兼容性問(wèn)題。
13. 應(yīng)用場(chǎng)景 物聯(lián)網(wǎng)(IoT)
IPv6的海量地址空間使其成為物聯(lián)網(wǎng)的理想選擇??梢詾槊總€(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分配獨(dú)立的IP地址,便于設(shè)備的管理和通信。
14. 應(yīng)用場(chǎng)景 數(shù)據(jù)中心
在數(shù)據(jù)中心中,IPv6可以提供更高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和更好的擴(kuò)展性,有助于應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量和設(shè)備數(shù)量。
15. 管理與配置工具
存在專門的IPv6管理和配置工具,如用于配置路由器的命令行工具,以及用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和管理的軟件,幫助網(wǎng)絡(luò)管理員更好地管理IPv6網(wǎng)絡(luò)。