网络工程师必学知识：3、IPv6详解

1.概述：

ipv6是IPv4的升级版本，有以下优势：
1.地址多。
2.头部简单，效率高。
3.结构规范，利于路由处理。如聚合路由。
4.PnP即插即用。
5.安全性高。不会因为nat破坏通信的完整性。
6.移动实时通信。
7.QoS能力提高。

2.header：固定长度40Byte

Version:4bit
Traffic Class:8bit
Flow Label:20bit
Payload Length:20bit
Next Header:8bit
Hop Limit:8bit
Source Address:128bit
Destination Address:128bit
Extension Header Length:8bit
Extension Header Data:variable
扩展包头总是8 Byte长度的整数倍

Next Header支持的常用协议：0(逐跳选项包头)、1(ICMP)、6（tcp）、17（UDP）、51(AH)
扩展包头列表顺序：
1.逐跳选项包头：0，传送路径上的每台中间节点都要读取并处理该字段。
2.目的选项包头：60，只用目的设备才会处理的数据。
3.路由包头：强制数据包经过特定的设备
4.分段包头：在IPv6中，分段发送使用的是分段包头。可以看出优势。
5.认证包头：该包头由IPsec使用，提供认证、数据完整性以及重放保护。
6.ESP（负载安全净载包头）：该包头由IPsec使用，提供认证、数据完整性以及重放保
护和IPv6数据包的保密。

单播 :特殊、GUA、ULA、LLA.

单播地址结构：网络前缀+接口标识。
分为：特殊、GUA、ULA、LLA.
特殊单播2个：::、::1
GUA（global unique address）

固定格式：2000::/64。还有一种格式是前面三个字节不为001，可以不采用非64bit网络前缀的格式。

ULA (Unique Local address)唯一本地地址：在有限范围内有效。也具有全球唯一的前缀。

2^40=1,099,511,627,776个网络地址,还不包含后面的地址。
固定格式：FD00::/8

LLA (Link Local address)链路本地地址：在本地链路有效

固定格式：FE80::/64

注意：华为GUA、LLA网络前缀必须为64bit。

接口标识可以通过三种方式生产：
1.手动
2.系统自动生成
3.IEEE EUI-64生成。IEEE EUI-64（64-bit Extended Unique Identifier）
计算过程是，MAC从中间分开，插入FFFE（1111 1111 1111 1110），把第一个Byte的第7bit反转。

组播：数据发给这个组里面的所有被标识该组的接口。只能作为目的地址。（前面96位基本固定：后32位为Group ID）

•IPv6组播地址各字段值对应的组播组类型和范围：
▫Flags：
▪0000表示永久分配或众所周知；
▪0001表示临时的。
▫Scope（范围）：
▪0：预留；
▪1：节点本地范围；单个接口有效，仅用于Loopback通讯。such as:FF01::1.
▪2：链路本地范围；例如FF02::1。
▪5：站点本地范围；
▪8：组织本地范围；
▪E：全球范围；
▪F：预留。
主机和路由器由哪些IPv6地址？
节点：就是所有设备。

被请求节点组播地址：用于检查地址冲突。类似免费ARP。

任播地址：数据发给这个组里面的路由最近的被标识该组的接口。可以作为源目地址。

有两个优点：1.业务冗余。2.提供优质服务。

3.IPv6地址的配置

包含如下内容：

1.地址配置

2.NDP（邻居发现协议）

RS:（路由请求）
RA:（路由通告）
NS:（邻居请求）
NA（邻居通告）

IPv6的无状态地址自动配置过程是通过RS和RA完成。过程如下：

首先PC先发一个ICMPv6（type 133）的RS报文。Router收到后通过RA发送接口地址前缀2000：：/64。PC收到前缀后，通过IEEE-EUI 64，生成单播地址。
ICMPv6RA报文中还包含M和O标记。意义如下：
DHCPv6有状态配置：M=1，O=1
SLAAC（无状态地址自动配置）：M=0,O=0。
SSAAC还要获取除地址外的信息：M=0，O=1.such as :DNS,SNTP,NIS。
•DNS（Domain Name System，域名系统）：一种将用户容易记忆的域名映射为网络设备能够识别的IPv6地址的机制。
•NIS（Network Information System，网络信息服务）：用来管理电脑网络中所有与电脑系统管理相关配置文件的系统。
•SNTP（Simple Network Time Protocol，简单网络时钟协议）：由NTP 改编而来，主要用来同步因特网中计算机的时钟。

IPv6的地址解析是通过NS和NA完成。过程如下：

注意：NS的目的地址是‘’被请求节点组播地址‘’。

3.DAD（重复地址检测)：通过NS,NA完成

注意：NS的源地址是"::"；目的地址是‘’被请求节点组播地址‘’。链路上的节点都会收到。没有在‘’被请求节点组播地址‘’这个组里的接口收到NS后会discard。在这个组的接口会解析该NS。然后比较Target，发现同本身的接口地址相同，发送NA报文，NA的源地址为该重复的地址，目的地址为所有节点都能收到的组播地址“FF02::1”,同时报文中会封装该重复的地址和该接口的MAC地址。

4.IPv6单播配置：

GUA：
有三种配置方法：manual（手动）、SLAAC（无状态地址自动配置）、SFAAC（）

ipv6
inter g 0/0/0
ipv6 enable
ipv6 address 2000:: 64 # 1、 手动配置
ipv6 address auto global  # 2、 SLAAC配置，需要对端在接口配置undo ipv6 nd ra halt和ipv6地址，收到前缀后，通过IEEE-EUI 64 生成单播。
ipv6 address auto DHCP # 3、DHCP有状态配置。需要先在对端设备上创建DHCPv6 pool pool1；address prefix 2002::/64，并在对应接口上配置dhcpv6 server pool1。

LLA：
有两种方式：manual、SLLAC

ipv6
inter g 0/0/0
ipv6 enable
ipv6 address FE80::1 64 # 1、 手动配置
ipv6 address auto link-local # 2、SLAAC配置。不需要在对端配置。系统通过IEEE-EUI 64 生成。

4.总结：

1.IPv6有几种表示方法？
答：冒分16进制法、0为缩进法、ipv4嵌入法
2.IPv6的冲突地址检测和地址解析是用什么协议完成的？
答：icmpv6 的NA和NA.
3.被请求节点组播地址的组成？
答：104位的前缀：FE02::1ff加上后24位的单播地址。