IPv6

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IPv6

1. IEEE EUI-64 规范将接口(网卡)的 MAC 地址转换为 IPv6 接口表示的过程

  • MAC 地址的前 24 位 (用 c 表示的部分) 为公司标识, 后 24 位 (用 m 表示的部门) 为扩展标识符;
  • 从高位数,第 7 位是 0 表示了 MAC 地址全球唯一;
  • 将 fffe 插入 MAC 地址的前 24 位 与 后 24 位之间,并将第 7 位的 0 改为 1,即可生成接口 ID。

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2. 单播,组播,任意播地址

  • 单播地址: 标识一个接口,目的为单播地址的报文会被送到被标识的接口
  • 组播地址: 标识多个接口,目的为组播地址的报文会被送到被标识的所有接口
  • 任意播地址: 标识多个接口,目的为任播地址的报文会被送到最近的一个被标识接口,最近节点是由路由协议来定义的;

任意播地址和单播地址使用同一个地址空间。

3. IPv6 的地址分类

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4. IPv6 的特殊地址

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5. IPv6 地址以及 AS 号的申请方式

  1. 向 CNNIC、APNIC 申请
  • 称为 PI (provider Independent)(运营商间互相独立)地址,可以连接一个或多个运营商,地址可用性高;
  • 需要成为会员并付费, 可以同时申请 IPv6 地址以及 AS 号;
  • 申请地址范围大,可以申请 /32 /20 位 IPv6 地址;
  1. 向接入运营商申请
  • 成为 PA (Provider Allocated)地址, 只能连接接入链路的运营商,可用性较低;
  • 无需额外付费,仅能提供 IPv6 地址,不能提供 AS 号;
  • 申请地址范围较小,一般为 /48位 IPv6 地址;
  1. 如果采用 BGP 和运行商连接,则需要申请 AS 号

6. IPv6 报文组成

基本报头 + 扩展报头 + 上层协议数据单元

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6.1 基本报头详情

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IPv4 与 IPv6 报头对比

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6.2 扩展报头

  • 扩展报头跟在基本报头后面,是可选的,可以有一个或者多个;
  • 扩展报头长度为固定 8 字节的整数倍;

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  • 扩展报头提供报文转发的扩展信息,并不会被路径上所有路由器解析,一般只会目的路由器解析处理
  • 而 IPv4 采用的选项,要求路由器做特殊处理,会导致转发面性能下降,本身很少使用
  • IPv6 采用的扩展报头,路由器不考虑这些选项(但逐跳选项除外),对路由器转发性能无负面影响,易于通过新报头和选项进行扩展。

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7. IPv6 关键技术

v6虽然是新的技术,但是架构依然是 TCP/IP 提示。很多 v4 的相关技术业务,可以方便地引入 v6 网络

  • 在路由和转发的过程中,v6 路由查找思想与 v4 相同,采用最长地址匹配,选择最优路径,同样允许路由 过滤、引入、聚合等。

  • v4 的动态路由协议,经过扩展后,可以在 v6 网络上运行,包括 RIPng、BGP4+、ISISv6、OSPFv3.

  • v6 作为新的网络层协议,原有支持 v4 的链路层通过扩展可以方便地提供支持。如以太网支持 v6。

8. 过渡

v6 的部署是一个渐进过程。

  • 初始阶段, 在 v4 的网络中,会出现若干个零散的 v6 孤岛。 这些孤岛间需要跨越 v4 的隧道相互通信。
  • 随着 v6 不断普及,v6 孤岛逐渐成为 v6 骨干网,与 v4 骨干网并存。这个阶段 v6, v4 业务并存,为了实现彼此互访,还需要转换服务器以实现 IPv6 和 IPv4 的互通。
  • 最后,v4 骨干网逐步萎缩为局部的孤岛,相互通过 v6 隧道连接。v6 占据全球主导地位,具备全球范围的连通性。

过渡技术:

  • 双栈
  • 隧道:v6-in-v4, v6-in-MPLS, v4-in-v6 等
  • 翻译: v4 <--> v6 翻译,主要在 网络层和应用层

9. v6 的优点

  • 使用了更小的路由表,转发速度更快
  • 增加了更好的组播支持以及对流的控制,对多媒体应用很有利,对服务质量(QoS)控制也更有利。
  • 自动配置 DHCP 协议
  • 更好的安全性,原生支持 IPsec
  • 更好的协议扩展性
  • 更加合理的头部格式,简化和加速路由选择过程

IPv6+

1. IPv6+ 基础知识

  • ipv6 的升级版
  • 增加了 SRv6、网络切片、随流检测、新型组播(BIERv6)、应用感知网络(app aware IPv6 networking、APN6),和以网络分析、自动调优、网络自愈等网络智能化为代表的技术创新。
  • 具有可编程路径、快速业务发放、自动化运维、质量可视化、SLA保障和应用感知等特点。
  • 面向未来的智能 IP 网络,需要具备智能超宽、智能联结、智能运维三大特征

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优势

  • 路径优化: 通过分段路由(SR)、SDN技术结合,具有更强的路由选择能力
  • 运维简化: 基于集中式的控制面统一管理
  • 安全强化:云、网、安一体化防御

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参考: mp.weixin.qq.com/s/GqEOs6q29…