计算机网络学习（十六）—— IPv6

开坦克的贝吉塔
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IP 是互联网的核心协议。经过几十年的发展，现在使用 IPv4 协议地址已经耗尽，ISP 已经不能再申请到新的 IP 地址块。解决 IP 地址耗尽的的根本措施是采用具有更大地址空间的新版本的 IP，即 IPv6。

IPv6 特点

IPv6 所引进的主要变化如下：

  1. 更大的地址空间
  2. 扩展的地址层次结构
  3. 灵活的首部格式
  4. 改进的选项
  5. 允许协议继续扩充
  6. 支持即插即用配置
  7. 支持自愿的预分配
  8. IPv6 首部改成 8 字节对齐

IPv6 的地址

一般来讲，一个 IPv6 数据报的目的地址可以是一下三种基本类型地址之一：

  1. 单播：即传统的点对点通信；
  2. 多播：即一对多通信，数据报发送到一组计算机中的每一个；
  3. 任播：这是 IPv6 增加的一种类型。任播的终点是一组计算机，但数据报只交付其中的一个，通常是距离最近的一个；

从 IPv4 向 IPv6 过渡

由于现在整个互联网的规模太大，因此，“规定一个日期，从这一天起所有的路由器一律都改用 IPv6”，显然是不可行的。这样，向 IPv6 过渡只能采用逐步演进的办法，同时，还必须使西南庄的 IPv6 系统能够向后兼容，这就是说，IPv6 系统必须能够接受和转发 IPv4 分组，并且能够为 IPv4 分组选择路由。

下面我们来看下两种向 IPv6 过渡的策略，即使用爽协议栈和使用隧道技术。

双协议栈

双协议栈是指在完全过渡到 IPv6 之前，使一部分主机（或路由器）装有双协议栈：一个 IPv4 和一个 IPv6。因此爽协议栈主机（或路由器）即能够和 IPv6 的系统通信，又能够和 IPv4 的系统通信。双协议栈的主机（或路由器）记为 IPv6/IPv4，表明它同时具有两种 IP 地址：一个 IPv6 地址和一个 IPv4 地址。

双协议栈主机在和 IPv6 主机通信时采用 IPv6 地址，而和 IPv4 主机通信时则采用 IPv4 地址。那么双协议栈主机怎样知道目的主机是采用哪一种地址呢？它是使用域名系统 DNS 来查询的。若 DNS 返回的是 IPv4 地址，双协议栈的源主机就使用 IPv4 地址。但当 DNS 返回的是 IPv6 地址，源主机就使用 IPv6 地址。

隧道技术

向 IPv6 过渡的另一种技术是隧道技术。这种方法的要点就是在 IPv6 数据报要进入 IPv4 网络时，把 IPv6 数据报封装成为 IPv4 数据报。现在整个的 IPv6 数据报变成了 IPv4 数据报的数据部分。这样的 IPv4 数据报从路由器间传递时，原来的 IPv6 数据报就好像在 IPv4 网络的隧道中传输，什么都没有变化。当 IPv4 数据报离开 IPv4 网络中的隧道时，再把数据部分交给主机的 IPv6 协议栈。

要使双协议栈的主机知道 IPv4 数据报里面封装的数据是一个 IPv6 数据报，就必须把 IPv4 首部的协议字段的值设置为 41（表示数据报的数据部分是 IPv6 数据报）。

参考文档

  • 《计算机网络》—— 谢希仁

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