计算机通信网下一代因特网

课件制作人：谢希仁计算机网络（第5版）第10章下一代因特网课件制作人：谢希仁第10章下一代因特网10.1下一代网际协议IPv6(IPng)10.1.1解决IP地址耗尽的措施10.1.2IPv6的基本首部10.1.3IPv6的扩展首部10.1.4IPv6的地址空间10.1.5从IPv6向IPv4过渡10.1.6ICMPv6课件制作人：谢希仁第10章下一代因特网（续）10.2多协议标记交换MPLS10.2.1MPLS的产生背景10.2.2MPLS的工作原理10.2.3MPLS首部的位置与格式10.3P2P文件共享课件制作人：谢希仁10.1下一代的网际协议IPv6(IPng)10.1.1解决IP地址耗尽的措施从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在IPv4已很不适用。最主要的问题就是32位的IP地址不够用。要解决IP地址耗尽的问题的措施：采用无类别编址CIDR，使IP地址的分配更加合理。采用网络地址转换NAT方法以节省全球IP地址。采用具有更大地址空间的新版本的IP协议IPv6。课件制作人：谢希仁10.1.2IPv6的基本首部IPv6仍支持无连接的传送所引进的主要变化如下更大的地址空间。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位。扩展的地址层次结构。灵活的首部格式。改进的选项。允许协议继续扩充。支持即插即用（即自动配置）支持资源的预分配。课件制作人：谢希仁IPv6数据报的首部IPv6将首部长度变为固定的40字节，称为基本首部(baseheader)。将不必要的功能取消了，首部的字段数减少到只有8个。取消了首部的检验和字段，加快了路由器处理数据报的速度。在基本首部的后面允许有零个或多个扩展首部。所有的扩展首部和数据合起来叫做数据报的有效载荷(payload)或净负荷。课件制作人：谢希仁IPv6数据报的一般形式基本首部扩展首部1扩展首部N…数据部分选项IPv6数据报有效载荷041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24有效载荷（扩展首部/数据）IPv6的基本首部（40B）IPv6的有效载荷（至64KB）041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位t）有效载荷长度跳数限制24扩展首部/数据IPv6的基本首部（40B）IPv6的有效载荷（至64KB）有效载荷（扩展首部/数据）041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B版本(version)——4位。它指明了协议的版本，对IPv6该字段总是6。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B通信量类(trafficclass)——8位。这是为了区分不同的IPv6数据报的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类性能的实验。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B流标号(flowlabel)——20位。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点的一系列数据报，“流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B有效载荷长度(payloadlength)——16位。它指明IPv6数据报除基本首部以外的字节数（所有扩展首部都算在有效载荷之内），其最大值是64KB。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B下一个首部(nextheader)——8位。它相当于IPv4的协议字段或可选字段。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B跳数限制(hoplimit)——8位。源站在数据报发出时即设定跳数限制。路由器在转发数据报时将跳数限制字段中的值减1。当跳数限制的值为零时，就要将此数据报丢弃。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B源地址——128位。是数据报的发送站的IP地址。041631版本位目的地址源地址下一个首部流标号12通信量类（128位）（128位）有效载荷长度跳数限制24IPv6的基本首部40B目的地址——128位。是数据报的接收站的IP地址。课件制作人：谢希仁10.1.3IPv6的扩展首部1.扩展首部及下一个首部字段IPv6把原来IPv4首部中选项的功能都放在扩展首部中，并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理。数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部（只有一个首部例外，即逐跳选项扩展首部）。这样就大大提高了路由器的处理效率。课件制作人：谢希仁六种扩展首部在RFC2460中定义了六种扩展首部：逐跳选项路由选择分片鉴别封装安全有效载荷目的站选项课件制作人：谢希仁有效载荷有效载荷IPv6的扩展首部基本首部下一个首部=TCP/UDP基本首部下一个首部=路由选择路由选择首部下一个首部=分片分片首部下一个首部=TCP/UDPTCP/UDP首部和数据(TCP/UDP报文段）TCP/UDP首部和数据(TCP/UDP报文段）无扩展首部有扩展首部课件制作人：谢希仁2.扩展首部举例IPv6把分片限制为由源站来完成。源站可以采用保证的最小MTU（1280字节），或者在发送数据前完成路径最大传送单元发现(PathMTUDiscovery)，以确定沿着该路径到目的站的最小MTU。分片扩展首部的格式如下：0291631位下一个首部片偏移8标识符保留保留M课件制作人：谢希仁扩展首部举例IPv6数据报的有效载荷长度为3000字节。下层的以太网的最大传送单元MTU是1500字节。分成三个数据报片，两个1400字节长，最后一个是200字节长。IPv6基本首部分片首部1第一个分片1400字节IPv6基本首部分片首部2第二个分片1400字节IPv6基本首部分片首部3第三个分片200字节扩展首部课件制作人：谢希仁用隧道技术来传送长数据报当路径途中的路由器需要对数据报进行分片时，就创建一个全新的数据报，然后将这个新的数据报分片，并在各个数据报片中插入扩展首部和新的基本首部。路由器将每个数据报片发送给最终的目的站，而在目的站将收到的各个数据报片收集起来，组装成原来的数据报，再从中抽取出数据部分。课件制作人：谢希仁10.1.4IPv6的地址空间1.地址的类型与地址空间IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：(1)单播(unicast)单播就是传统的点对点通信。(2)多播(multicast)多播是一点对多点的通信。(3)任播(anycast)这是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。课件制作人：谢希仁结点与接口IPv6将实现IPv6的主机和路由器均称为结点。IPv6地址是分配给结点上面的接口。一个接口可以有多个单播地址。一个结点接口的单播地址可用来唯一地标志该结点。课件制作人：谢希仁冒号十六进制记法(colonhexadecimalnotation)每个16位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF零压缩(zerocompression)，即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。FF05:0:0:0:0:0:0:B3可以写成：FF05::B3课件制作人：谢希仁点分十进制记法的后缀0:0:0:0:0:0:128.10.2.1再使用零压缩即可得出：::128.10.2.1CIDR的斜线表示法仍然可用。60位的前缀12AB00000000CD3可记为：12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60或12AB::CD30:0:0:0:0/60或12AB:0:0:CD30::/60课件制作人：谢希仁2.地址空间的分配IPv6将128位地址空间分为两大部分。第一部分是可变长度的类型前缀，它定义了地址的目的。第二部分是地址的其余部分，其长度也是可变的。类型前缀地址的其他部分长度可变长度可变128位课件制作人：谢希仁3.特殊地址未指明地址这是16字节的全0地址，可缩写为两个冒号“::”。这个地址只能为还没有配置到一个标准的IP地址的主机当作源地址使用。环回地址即0:0:0:0:0:0:0:1（记为::1）。基于IPv4的地址前缀为00000000保留一小部分地址作为与IPv4兼容的。本地链路单播地址课件制作人：谢希仁前缀为00000000的地址前缀为00000000是保留一小部分地址与IPv4兼容的，这是因为必须要考虑到在比较长的时期IPv4和IPv6将会同时存在，而有的结点不支持IPv6。因此数据报在这两类结点之间转发时，就必须进行地址的转换。0000..................0000FFFFIPv4地址80位16位32位IPv4映射的IPv6地址课件制作人：谢希仁4.全球单播地址的等级结构IPv6扩展了地址的分级概念，使用以下三个等级：(1)全球路由选择前缀，占48位。(2)子网标识符，占16位。(3)接口标识符，占64位。第一级第三级接口标识符（64位）子网标识符（16位）第二级全球路由选择前缀（48位）位04864127课件制作人：谢希仁EUI-64IEEE定义了一个标准的64位全球唯一地址格式EUI-64。EUI-64前三个字节（24位）仍为公司标识符，但后面的扩展标识符是五个字节（40位）。较为复杂的是当需要将48位的以太网硬件地址转换为IPv6地址。课件制作人：谢希仁0xFFFE把以太网地址转换为IPv6地址低24位cccccc1gcccccccccccccccc1111111111111110cccccc0gcccccccccccccccc位082447位08244063IEEE802地址接口标识符低24位I/G位G/L位G/L=1课件制作人：谢希仁10.1.5从IPv4向IPv6过渡向IPv6过渡只能采用逐步演进的办法，同时，还必须使新安装的IPv6系统能够向后兼容。IPv6系统必须能够接收和转发IPv4分组，并且能够为IPv4分组选择路由。双协议栈(dualstack)是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4和一个IPv6。课件制作人：谢希仁用双协议栈进行从IPv4到IPv6的过渡双协议栈IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4网络ABCDEF流标号：X源地址：A目的地址：F……数据部分流标号：无源地址：A目的地址：F……数据部分双协议栈IPv6/IPv4…IPv6数据报IPv6数据报源地址：A目的地址：F……数据部分源地址：A目的地址：F……数据部分IPv4数据报IPv4网络IPv6IPv6ABCDEF…IPv4数据报IPv4数据报IPv4网络IPv6IPv6ABEF隧道源地址：B目的地址：EIPv6数据报双协议栈IPv6/IPv4双协议栈IPv6/IPv4双协议栈IPv6/IPv4双协议栈IPv6/IPv4IPv4网络流标号：X源地址：A目的地址：F……数据部分IPv6数据报流标号：X源地址：A目的地址：F……数据部分IPv6数据报源地址：B目的地址：EIPv6数据报使用隧道技术从IPv4到IPv6过渡课件制作人：谢希仁10.1.6ICMPv6ICMPv6的报文格式和IPv4使用的ICMP的相似，即前4个字节的字段名称都是一样的。但I