【文章內容簡介】 面，具有大于鏈路范圍的單播地址，對這樣的接口是不需要的。也就是從非鄰居到非鄰居的接口，這并不是IPv6數據的源地址或目的地址。這種模式的尋址模型有一種例外，即當多個接口同時被處理時，一個單播地址或者一個單播地址可以同時分配給多個接口。這種情況對于建立在接口上的負載共享會起到較大的幫助。當前網絡的發(fā)展情況要求了每個網絡接口只分配一個全球唯一的單播地址，這限制了IPv4地址的擴展，一個提供通用服務的服務器在需求量較大的情況下可能發(fā)生崩潰。IPv4地址分配初期采用基于類別的方式，有3類主要方式：A、B和C以及2種特殊的網絡地址D和E。IPv4基于上述類別處理的管理方式限制了實際可使用的地址，例如一個擁有300個用戶的網絡期望采用一個B類地址，然而如果實際分配一個B類地址則用戶擁有了65536個地址域，這遠遠超過用戶需要的地址空間，造成地址的大量浪費。 IPv6協(xié)議可根據用戶的需要進行層狀地址分配，這和IPv4采用塊狀地址分配是不同的，后者方式導致某些地址無法使用。在IPv6的分層地址分配方式中，高級網絡管理部門可為下級網絡管理部門劃分地址分配區(qū)域，下級網絡管理部門則可為更下層的管理部門進一步劃分地址分配區(qū)域。IPv6將用戶劃分為三種類型。 (1)使用企業(yè)內部網絡和Internet； (2)目前使用企業(yè)內部網絡，將來可能用到Internet； (3)通過家庭、飛機場、酒店以及其他地方的電話線和Internet網絡互聯(lián)。 IPv6路由的分析根據路由協(xié)議作用的范圍，ipv6路由協(xié)議可以分為兩類。第一類為域內路由協(xié)議，又稱為內部網關協(xié)議，適用于單個自治系統(tǒng)內部，目前常見的ipv6域內路由協(xié)議有RIPng、OSPFv3和ipv6isis；第二類為域間路由協(xié)議，又稱為外部網關協(xié)議，適用于多個自治系統(tǒng)之間，目前ipv6最常見的ipv6域間路由協(xié)議為BGP4+。 RIPng協(xié)議下一代RIP協(xié)議（簡稱RIPng）是對原來的IPv4網絡中RIP2協(xié)議的擴展。大多數RIP的概念都可以用于RIPng。RIPng基于距離矢量算法，每隔30秒發(fā)送一次路由更新報文，如果180秒沒有收到網絡鄰居的路由更新報文，則將其標識為不可達；如果再過120秒沒有收到網絡鄰居的路由更新報文，則將其從路由表中刪除。與RIPv2一樣，RIPng具有以下特性：RIPng是距離矢量路由協(xié)議，利用UDP傳輸機制（端口號為521）RIPng用跳數度量路由，16跳為不可達RIPng利用水平分割與毒性逆轉技術來減少環(huán)路發(fā)生可能性 OSPFv3協(xié)議OSPFv3（open shortest path first version 3，開放最短路徑優(yōu)先第3版）為IETF在1999年制定的，其在OSPFv2的基礎上進行了相關的修改，使其能夠支持ipv6。與OSPFv2相比，OSPFv3除了提供對IPv6的支持外，還充分考慮了協(xié)議的網絡無關性以及可擴展性，進一步理順了拓撲與路由的關系，使得OSPF的協(xié)議邏輯更加簡單清晰，大大提高了OSPF的可擴展性。OSPFv3和OSPFv2的不同主要有：(1)用鏈路代替了網段、子網等概念。OSPFv2運行基于子網，路由器之間形成鄰居關系其ip地址必須位于同一個網段。OSPFv3基于鏈路，同一鏈路即使不在同一個子網中，也能夠建立鄰居關系。 (2) OSPFv3中，router、LSA、network。LSA中不包含地址信息，僅用來描述網絡拓撲結構。router id、area id、link state id中不包含地址信息。地址信息僅僅包含在新增加的intra、area、prefix LSA中。Intra、area、prefixLSA在區(qū)域范圍內泛洪。此外增加了linkLSA，用于向鏈路中其他路由器通告自己的鏈路本地地址以及ipv6地址前綴信息。linkLSA在本地鏈路范圍內泛洪。(3) OSPFv3中支持同一鏈路上運行多個OSPF實例，使用instance id字段標識不同的實例。OSPFv2中只允許一條鏈路運行一個實例。 (4) OSPFv3中使用鏈路本地地址作為報文源地址（不包括虛連接），所有路由器學習本鏈路中其他路由器的鏈路本地地址，作為下一跳的IP地址，因此網絡中只負責報文轉發(fā)的路由器不需要配置全局的ipv6地址，從而節(jié)約大量的ipv6全局地址資源。OSPFv2中每個運行OSPF的接口都需要配置一個全局的ipv4地址。 (5) OSPFv3可以支持對未知類型的LSA的處理，而在OSPFv2中僅僅作簡單的丟棄。 (6) OSPFv3報文使用ipv6內嵌的IPSEC協(xié)議進行身份驗證，取消了OSPFv2中的驗證字段，簡化了OSPF協(xié)議的處理過程。 ISISv6協(xié)議ISIS是由國際標準化組織ISO為其無連接網絡協(xié)議CLNP發(fā)布的動態(tài)路由協(xié)議。為了使ISIS支持IPv4，IETF在RFC1195中對ISIS協(xié)議進行了擴展，命名為集成化ISIS（Integrated ISIS）或雙ISIS（Dual ISIS）。這個新的ISIS協(xié)議可同時應用在TCP/IP和OSI環(huán)境中。在此基礎上，為了有效的支持IPv6，主要是新添加了支持IPv6路由信息的兩個TLVs（TypeLengthValues）和一個新的NLP ID（Network Layer Protocol Identifier）。TLV是在LSP（Link State PDUs）中的一個可變長結構。新增的兩個TLV分別是：l IPv6 Reachability：類型值為236（0xEC），通過定義路由信息前綴、度量值等信息來說明網絡的可達性。l IPv6 Interface Address：類型值為232（0xE8），它相當于IPv4中的“IP Interface Address”TLV，只不過把原來的32比特的IPv4地址改為128比特的IPv6地址。NLP ID是標識ISIS支持何種網絡層協(xié)議的一個8比特字段，IPv6對應的NLP ID值為142（0x8E）。如果ISIS路由器支持IPv6，那么它必須在Hello報文中攜帶該值向鄰居通告它支持IPv6。 BGP4+協(xié)議BGP4+是對BGP4的擴展，提供了對IPvIPX和MPLS VPN的支持。BGP4+屬于一種自治系統(tǒng)間的動態(tài)路由發(fā)現協(xié)議，一般在兩個自治系統(tǒng)的邊界路由器之間建立對等關系。BGP4+既不是純粹的鏈路狀態(tài)算法，也不是純粹的距離矢量算法。它能夠與其他自治系統(tǒng)的BGP4+交換網絡可達信息。各個自治系統(tǒng)可以運行不同的域內路由協(xié)議。為了實現對IPv6協(xié)議的支持，BGP4+需要將IPv6網絡層協(xié)議的信息反映到NLRI（Network Layer Reachable Information）及Next_Hop屬性中。BGP4+中引入的兩個NLRI屬性分別是：l MP_REACH_NLRI：Multiprotocol Reachable NLRI，多協(xié)議可達NLRI。用于發(fā)布可達路由及下一跳信息。l MP_UNREACH_NLRI：Multiprotocol Unreachable NLRI，多協(xié)議不可達NLRI。用于撤銷不可達路由。BGP4+中的Next_Hop屬性用IPv6地址來表示，可以是IPv6全球單播地址或者下一跳的鏈路本地地址。BGP4+利用BGP的多協(xié)議擴展屬性來達到在IPv6網絡中應用的目的，BGP協(xié)議原有的消息機制和路由機制并沒有改變。 IPv6路由工作原理鄰居發(fā)現協(xié)議是IPv6協(xié)議的一個基本的組成部分，它實現了在IPv4中的地址解析協(xié)議(ARP)、控制報文協(xié)議(ICMP)中的路由器發(fā)現部分、重定向協(xié)議的所有功能，并具有鄰居不可達檢測機制。 鄰居發(fā)現協(xié)議實現了路由器和前綴發(fā)現、地址解析、下一跳地址確定、重定向、鄰居不可達檢測、重復地址檢測等功能，可選實現鏈路層地址變化、輸入負載均衡、泛播地址和代理通告等功能。 鄰居發(fā)現協(xié)議采用5種類型的IPv6控制信息報文(ICMPv6)來實現鄰居發(fā)現協(xié)議的各種功能。這5種類型消息如下。 (1)路由器請求(RouterSolicitation)：當接口工作時，主機發(fā)送路由器請求消息，要求路由器立即產生路由器通告消息，而不必等待下一個預定時間。 (2)路由器通告(RouterAdvertisement)：路由器周期性地通告它的存在以及配置的鏈路和網絡參數，或者對路由器請求消息作出響應。路由器通告消息包含在連接(onlink)確定、地址配置的前綴和跳數限制值等。 (3)鄰居請求(NeighborSolicitation)：節(jié)點發(fā)送鄰居請求消息來請求鄰居的鏈路層地址，以驗證它先前所獲得并保存在緩存中的鄰居鏈路層地址的可達性，或者驗證它自己的地址在本地鏈路上是否是惟一的。 (4)鄰居通告(NeighborAdvertisement)：鄰居請求消息的響應。節(jié)點也可以發(fā)送非請求鄰居通告來指示鏈路層地址的變化。 (5)重定向(Redirect)：路由器通過重定向消息通知主機。對于特定的目的地址，如果不是最佳的路由，則通知主機到達目的地的最佳下一跳.3 IPv4與IPv6的互聯(lián)IPV4向IPV6網絡過渡的基本技術包括雙協(xié)議棧、隧道技術和NATPT技術。基于這三種技術派生出多種互通和轉換機制。這些機制分為兩類，一類是實現理IPV4海洋中的IPV6節(jié)點之間的通信；一類是IPV6小島與IPV4海洋之間的通信。下面對這些實現機制進行了具體分析和比較。 雙協(xié)議棧技術的工作原理IPv6和IPv4是功能相近的網絡層協(xié)議，兩者都基于相同的物理平臺，而且加載于其上的傳輸層協(xié)議TCP和UDP又沒有任何區(qū)別。 的協(xié)議棧結構就可以看出，如果一臺主機同時支持IPv6和IPv4兩種協(xié)議，那么該主機既能 與支持IPv4協(xié)議的主機通信，又能與支持IPv6協(xié)議的主機通信，這就是雙協(xié)議棧技術的工作機理。應用程序TCP/UDP協(xié)議IPv6協(xié)議IPv4協(xié)議物理網絡 IPv4/6雙協(xié)議棧的協(xié)議結構 雙協(xié)議棧通信模型。圖中的雙協(xié)議主機可以分別和IPv6主機及IPv4主機互通。雙協(xié)議棧的工作模式在實際的工作過程中，數據在傳送時，它的目的地址是路由選擇的主要決定條件，所以雙協(xié)議棧必須得根據數據和程序所指定的目的地址的協(xié)議類型對雙協(xié)議棧的網絡通信方式做出一些約定：（1） 如果數據或程序使用的目的地址是IPv4地址，則使用IPv4協(xié)議；（2） 如果數據或程序目的地址是IPv6地址，且為本地網絡，則使用IPv6協(xié)議；（3） 如果數據或程序使用的目的地址是不兼容IPv4的IPv6地址，且為非本地網絡，則使用IPv6協(xié)議；（4） 如果數據或程序使用的目的地址是兼用IPv4的IPv6地址，且為非本地網絡，則使用IPv4協(xié)議，這種情況下的IPv6數據被封裝在IPv4數據中；（5） 如果數據或程序使用的是域名作為目標地址，則先從DNS獲取相應的IPv4地址和IPv6地址，再根據具體的情況進行相應的處理。 雙協(xié)議棧的工作模型雙協(xié)議棧在實際工作的網絡環(huán)境中，分為完全雙協(xié)議棧模型和有限雙協(xié)議棧模型。 完全雙協(xié)議棧模型是指在網絡中的任意一個節(jié)點都支持IPv4和IPv6，每個節(jié)點發(fā)送的IPv4的數據包都由IPv4協(xié)議棧來處理，每個節(jié)點發(fā)送的IPv6的數據包經過節(jié)點時，也都是由IPv6協(xié)議棧來處理。這種網絡環(huán)境中不會存在IPv4和IPv6之間的互相通信的問題。但這種模型仍會占用IPv4的地址資源，不能實現IPv4地址資源匱乏的情況。： 完全雙協(xié)議棧工作原理另一種模式為有限雙協(xié)議棧模式，這種模式在一定程度上可以減少完全雙協(xié)議棧占用IPv4資源的這一弊端，服務器和路由器支持雙協(xié)議棧，而非服務器的主機只需要支持IPv6協(xié)議棧即可。然而IPv4與IPv6節(jié)點之間的通信將出現障礙，這不得不需要一些其他的技術嵌入其中，以保證其正常通信。這些技術里較為普遍的有DSTM。在純IPv6網絡中，一個IPv6主機需要發(fā)送一個IPv4的數據包的時候，第一步會向為客戶端分配地址的DSTM服務器發(fā)送一個IPv4的地址請求，DSTM服務器此時會在一個規(guī)定的地址范圍中選擇并暫時保留一個IPv4地址，在回復IPv6主機消息時，會使用前面提到的申請到的IPv4地址來配置其IPv4協(xié)議棧，之后將需要發(fā)送的IPv4數據包發(fā)送到DSTM，再由DSTM將數據包拆封成IPv4數據包并發(fā)送出去，于此同時建立一個主機IPv4和IPv6的地址映射表，在以后的數據轉發(fā)過程中，會根據該表對數據包進行IPv4包的拆封和封裝。： 有限雙協(xié)議棧工作原理 NATPT技術 NATPT技術基礎NATPT技術即為協(xié)議翻譯技術，Network Address Translation和Protocol Translation，由網絡地址翻譯技術和協(xié)議翻譯技術兩個部分組成。網絡地址轉換的方法是在1994年提出的。此方法需要在專用網連接到因特網的路由器上安裝NAT軟件. NAT技術一部分是IPv4與IPv6協(xié)議層的翻譯，另一部分是IPv4應用與IPv6應用間的翻譯。NATPT是一種IPv4節(jié)點和純IPv6節(jié)點的互通方式。這些轉換工作都是由網絡設備來完成。每一個支持NATPT的網關路由器理論上都具有一個IPv4的地址池，在IPv6網絡向IPv4網絡發(fā)送數據包時，用來對應IPv6地址來實現網絡間的翻譯。