【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定的網(wǎng)絡(luò)指派多個(gè)前綴，也允許對(duì)一個(gè)主機(jī)的給定接口同時(shí)指派多個(gè)地址。這樣的分配方案支持可集聚地址、本地用地址和組播地址的直接分配，并有保留給 NSAP 地址和 IPX地址的空間。其余空間留給將來(lái)使用。Unicast 單播地址和 Multicast 組播地址可以通過(guò)地址的前面幾位字值來(lái)區(qū)分：值為 FF（1111111）用于標(biāo)識(shí)一個(gè)地址為 Multicast 地址，其他值則標(biāo)志這個(gè)地址為Unicast 地址。 Anycast 地址從形式上與 Unicast 地址完全相同，在語(yǔ)法上無(wú)法區(qū)分。3．地址類型IPv6 地址可分為 3 類：Unicast 地址、Multicast 地址、Anycast 地址。(1) Unicast 地址：也稱單播地址。這種地址用于標(biāo)識(shí)某一單個(gè)接口，發(fā)往單播地址的包將被傳送到該地址指向的網(wǎng)絡(luò)接口。Unicast 單播地址分為若干種，可聚類單播地址是其中最重要和最常用的一種，表現(xiàn)形式是 2022:/3?？删垲悊尾サ刂钒才懦梢粋€(gè)三層次的分級(jí)結(jié)構(gòu)：公用拓?fù)?；站點(diǎn)拓?fù)?；接口?biāo)識(shí)符。公用拓?fù)涫翘峁┕?Inter 傳送服務(wù)的供應(yīng)商和交換局群體。站點(diǎn)拓?fù)涫潜镜氐奶囟ㄕ军c(diǎn)或組織，它不提供到本站點(diǎn)以外結(jié)點(diǎn)的公用傳送服務(wù)。接口標(biāo)識(shí)符是標(biāo)識(shí)鏈路上的接口。設(shè)計(jì)這樣的地址格式為了既支持基于當(dāng)前供應(yīng)商的集聚，又支持交換局這種新的集聚類型。其組合式高效的選錄集聚可用于直接連接到供應(yīng)商和連接到交換局兩者的站點(diǎn)上，站點(diǎn)可以選擇連接到兩種類型中的任何一種集聚點(diǎn)。此外，還有其他各種特殊的 Unicast 單播地址，主要有未指定地址、回返地址、嵌有IPv4 地址的 IPv6 地址、本地用 IPv6 單播地址、NSAP 地址及 IPX 地址等。IPv6 可集聚全球單播地址格式：|3 | 13| 8 | 24 | 16 | 64 位 |+++++++|FP |TLA |RES| NLA | SLA | INTERFACE ID || | ID | | ID | ID | |+++++++圖 21 IPv6 可集聚全球 單播地址格式(2) Multicast 地址：也稱組播地址。這種地址用于標(biāo)識(shí)屬于不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的一組接口。但發(fā)往組播地址的包將被傳送到該地址標(biāo)識(shí)的所有接口。Multicast 地址只能作為目的地址出現(xiàn)，在 IPv6 包中不能用做信源地址或出現(xiàn)在任何路由包頭中。IPv6 中不再有 IPv4 中的廣播地址，與其作用類似的是Multicast 地址。Multicast 地址可以用于實(shí)現(xiàn) IP 網(wǎng)絡(luò)中一點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送，從而有效地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。Multicast 地址的基本格式如下：| 8 | 4 | 4 | 112 位 |+++++| 11111111 |Scope |Scope | Group ID |+++++圖 22Multicast 地址的基本格式(3) Anycast 地址：也稱任播地址。這種地址用于標(biāo)識(shí)屬于不同結(jié)點(diǎn)的一組接口。發(fā)往任播地址的包將被傳送到該地址標(biāo)識(shí)的某一個(gè)接口，通常是路由協(xié)議計(jì)算出的最近的那個(gè)接口。任播地址是 IPv4協(xié)議中所沒(méi)有的，它允許分組被路由到具有某個(gè) IP 地址的所有結(jié)點(diǎn)中的其中任意一個(gè)。這個(gè)任播地址可能被分配給一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，這樣，發(fā)送給這個(gè) IP 的分組就會(huì)按路由協(xié)議中的距離度量傳送到所有具有這個(gè) IP 地址的網(wǎng)絡(luò)接口中最近的一個(gè)。目前，任播地址僅被用做目標(biāo)地址，且僅分配給路由器。任播地址時(shí)從單點(diǎn)傳送地址空間中分配的，使用了單點(diǎn)傳送地址格式中的一種。Anycast 任播地址基本格式如下：| n 位 | 128~n 位 |+++| 子網(wǎng)前綴 | 00000000000000 |+++圖 23Anycast 任播地址基本格式（三）IPv6 的報(bào)頭格式IPv6 的報(bào)頭格式可以分為兩方面：基本報(bào)頭和擴(kuò)展報(bào)頭。其中，基本報(bào)頭是每個(gè) IPv6 報(bào)文所必須的，而擴(kuò)展報(bào)頭則是根據(jù)具體情況設(shè)置為可選項(xiàng)。也就是說(shuō)，IPv6 的通用模式為：一個(gè)固定長(zhǎng)度的基本報(bào)頭+一組可選、數(shù)量變化的擴(kuò)展報(bào)頭。1．IPv6 的基本報(bào)頭IPv6 基本報(bào)頭的設(shè)計(jì)理念主要來(lái)自對(duì)原有 IPv4 報(bào)頭格式的改變，源于 IPv4 報(bào)頭并高于 IPv4 報(bào)頭。IPv6 本身有許多新的思路和功能拓展等。與 IPv4 報(bào)頭相比，IPv6 基本報(bào)頭所含字段少，而且報(bào)頭長(zhǎng)度固定。這些特點(diǎn)使網(wǎng)絡(luò)中路由器的硬件實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單。與 IPv4 不同的是，在今后必將普及的純 IPv6網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)報(bào)文在路由過(guò)程中不會(huì)被分割，從而進(jìn)一步減少了路由負(fù)擔(dān)。這些改進(jìn)能夠使 IPv6 在一個(gè)合理的開銷范圍內(nèi)，適應(yīng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)流量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)速度。IPv6 基本報(bào)頭格式如圖 24 所示：0 3 4 11 12 16 23 31版本（4） 傳輸流類型（8） 數(shù)據(jù)流標(biāo)簽（20）有效載荷長(zhǎng)度（16） 下一個(gè)報(bào)頭（8）跳數(shù)限制（8）信源地址（128）信宿地址（128）圖 24IPv6 基本 報(bào)頭格式通過(guò)對(duì) IPv6 報(bào)頭格式的分析，可以得出如下結(jié)論。(1) IPv6 中，報(bào)頭以 64 字節(jié)為單位，且報(bào)頭的總長(zhǎng)度固定為 40 字節(jié)。(2) IPv6 基本報(bào)頭去掉了 IPv4 中的所有可選項(xiàng)，還減少、改變了許多 IPv4 中的字段，如取消了頭標(biāo)長(zhǎng)度、服務(wù)類型、標(biāo)識(shí)、標(biāo)志、分段偏移量及報(bào)頭校驗(yàn)和。增加了兩個(gè)新的字段：優(yōu)先級(jí)和流標(biāo)識(shí)。(3) 將三個(gè)報(bào)頭字段：服務(wù)類型、生存時(shí)間、協(xié)議重新命名為數(shù)據(jù)流標(biāo)識(shí)號(hào)、跳數(shù)限制和下一個(gè)報(bào)頭，并賦予了新的含義。IPv6 的這些改變，不僅提高了數(shù)據(jù)報(bào)頭的處理速率和路由器處理分組的速度，而且將可選項(xiàng)轉(zhuǎn)換成了獨(dú)立的“擴(kuò)展分組頭” 。由于大多數(shù)分組頭在數(shù)據(jù)的傳輸路徑中無(wú)需任何路由器的檢查和處理，直至到達(dá)終點(diǎn)，從而方便了擁有選項(xiàng)的數(shù)據(jù)報(bào)提高路由性能。當(dāng)路由器或主機(jī)不認(rèn)識(shí)選項(xiàng)時(shí)，也可以對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行編碼，從而可以更高效地轉(zhuǎn)發(fā)。2．IPv6 的擴(kuò)展報(bào)頭一個(gè)正常發(fā)送的 IPv6 報(bào)文，可以沒(méi)有擴(kuò)展報(bào)頭，但必定需要一個(gè)基本報(bào)頭。只有在需要路由器或者目的結(jié)點(diǎn)作某些特殊處理時(shí)，才由發(fā)送方的信宿地址添加一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭。所以，擴(kuò)展報(bào)頭的添加是為了提供某種特定的差異化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。擴(kuò)展報(bào)頭是 IPv6 報(bào)頭設(shè)計(jì)思想中很重要的一環(huán)，它的應(yīng)用功效類似于 IPv4 報(bào)頭中的各種選項(xiàng)，這種設(shè)計(jì)有如下好處：(1)最大的靈活性這種靈活性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是現(xiàn)有的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)文在傳輸過(guò)程中，可以根據(jù)其特定的網(wǎng)絡(luò)需求，由其基本報(bào)頭有選擇、有針對(duì)性地?cái)y帶一個(gè)或者多個(gè) IPv6 擴(kuò)展報(bào)頭；二是 IPv6 擴(kuò)展報(bào)頭的總長(zhǎng)度并沒(méi)有一個(gè)固定的長(zhǎng)度規(guī)定，可針對(duì)新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，設(shè)計(jì)新的擴(kuò)展報(bào)頭，無(wú)須考慮 IPv6 擴(kuò)展報(bào)頭總長(zhǎng)度的限制。(2)提高路由器轉(zhuǎn)發(fā)效率IPv6 基本報(bào)頭的固定長(zhǎng)度非常有利于提高軟件處理報(bào)頭的效率。另外，IPv6 基本報(bào)頭比 IPv4 更為簡(jiǎn)潔，能夠減少路由器的操作，降低路由器數(shù)據(jù)的開銷，這樣有利于提高路由器等的工作效率。而且，在 IPv6 網(wǎng)絡(luò)路由過(guò)程中不會(huì)對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分割，從而進(jìn)一步減少了路由的負(fù)載。同時(shí)，由于使用了擴(kuò)展報(bào)頭這一設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以提高路由性能，當(dāng)結(jié)點(diǎn)無(wú)法辨認(rèn)某選項(xiàng)時(shí)，可對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行編碼，從而更高效率地進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。除了以上兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)外，IPv6 還有一些其他特性。主要包括，按順序分解報(bào)頭，擴(kuò)展報(bào)頭的對(duì)齊，下一個(gè)報(bào)頭的參數(shù)，報(bào)錯(cuò)機(jī)制等。三、IPv4 向 IPv6 過(guò)渡技術(shù)（一）基本過(guò)渡策略1．過(guò)渡策略的主要目標(biāo)(1) 過(guò)渡方式應(yīng)該是逐步的和漸進(jìn)式的，保護(hù) IPv4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投資。(2) IPv4 網(wǎng)絡(luò)和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)相互滲透，長(zhǎng)期共存，這就要求 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備彼此可以互連互通，可以彼此實(shí)現(xiàn)互操作。(3) IPv4 網(wǎng)絡(luò)向 IPv6 網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡過(guò)程中，IPv4 向 IPv6 升級(jí)的費(fèi)用應(yīng)盡可能地低，過(guò)渡技術(shù)應(yīng)盡可能地簡(jiǎn)單，這樣才能盡快吸引廣大用戶主動(dòng)向 IPv6 網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡。2．過(guò)渡策略的分類(1) 雙協(xié)議棧方式：雙協(xié)議棧是指在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)同時(shí)支持 IPv4 和 IPv6 兩種協(xié)議棧。由于 IPv4 和 IPv6 都屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，都基于相同的物理平臺(tái)，而且加載于其上的傳輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 也沒(méi)有太大的區(qū)別，所以，在理論和實(shí)踐上，支持雙協(xié)議棧的結(jié)點(diǎn)既能與支持 IPv4 協(xié)議的結(jié)點(diǎn)通信，又能與支持 IP6 協(xié)議的結(jié)點(diǎn)通信。雙協(xié)議棧方式的概念模型如圖 31：應(yīng)用層TCP/UDPIPv4 IPv6物理網(wǎng)路圖 31 雙協(xié)議棧方式的概念模型這種雙協(xié)議棧方式主要是指所有提供 IPv6 和 IPv4 協(xié)議棧的主機(jī)和路由器。也就是說(shuō)，在理論上，任何雙棧結(jié)點(diǎn)都能夠直接同 IPv4 和 IPv6 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)互操作。這種雙協(xié)議棧方式的實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)在于對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由器的升級(jí)改造。由于需要維護(hù)兩套類似的路由器軟件，勢(shì)必將增加系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性和系統(tǒng)維護(hù)的工作量。所以在目前來(lái)說(shuō)，大多數(shù) IPv6 實(shí)驗(yàn)并不刻意去實(shí)現(xiàn)兩個(gè)完全不同的 TCP/UDP 棧分別為IPv4 和 IPv6 提供服務(wù)，而是努力探索只提供一個(gè)混合的協(xié)議棧，IPv4 和 IPv6 兩套協(xié)議棧中共享大部分代碼。另外，在具體的實(shí)現(xiàn)中，雙協(xié)議棧方式往往需要隧道技術(shù)的支持來(lái)共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的功能。但雙協(xié)議棧方式仍然是目前最為流行的 Pv4 向 IPv6 過(guò)渡的基本策略之一。(2) 隧道方式隧道方式是目前具有普遍意義的過(guò)渡策略，在很多其他方式的運(yùn)用中也往往借助了隧道技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，在此對(duì)隧道技術(shù)做一重點(diǎn)闡述。相對(duì)于現(xiàn)在的 IPv4 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，剛剛萌芽的少量 IPv6 結(jié)點(diǎn)或局域網(wǎng)路，仿佛是茫茫大海中的一個(gè)個(gè)孤立的小島。那么這些小島之間的聯(lián)絡(luò)，則通常需要借助隧道技術(shù)。這種隧道技術(shù)，在 IPv4 中多有應(yīng)用，例如 VPN 技術(shù)等，并不是專門為 IPv6 而開發(fā)的一種全新技術(shù)。所以，單就隧道技術(shù)而言，是一種較為普遍的技術(shù)，并不光為 IPv6 使用，既有 IPv6 over IPv4，也有 IPv6 over IPvIPv4 over IPv6等，基本都可以包含于 IP in IP 中。但需要注意的是，隧道技術(shù)不能實(shí)現(xiàn) IPv4 主機(jī)與 IPv6 主機(jī)的直接通信。下面主要闡述一下隧道技術(shù)在 IPv4 向 IPv6 過(guò)渡策略中的運(yùn)用。IPv6 的隧道策略就是在網(wǎng)絡(luò)的某一結(jié)點(diǎn)將 IPv6 的整個(gè)報(bào)文封裝在 IPv4 報(bào)文中，并將這個(gè) IPv6 報(bào)文視作 IPv4 數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)凈負(fù)載，然后在目的地將其解封，得到 IPv6 報(bào)文，如圖 32 簡(jiǎn)要的說(shuō)明了這種技術(shù)的運(yùn)作機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn) 隧道入口 隧道出口 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)原始 IP 報(bào)文對(duì) IP 報(bào)文進(jìn)行封裝對(duì) IP 報(bào)文進(jìn)行解封還原為原始IP 報(bào)文圖 32 隧道方式的過(guò)渡策略基于 IPv4 隧道的 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)傳送實(shí)現(xiàn)可以分為以下三個(gè)階段：①封裝：封裝就是由隧道起始點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建一個(gè) IPv4 報(bào)頭，將 IPv6 數(shù)據(jù)報(bào)文作為載荷封裝進(jìn)入這個(gè)IPv4 報(bào)文，并形成一個(gè)新的 IPv4 數(shù)據(jù)報(bào)文。只有在所要生成的隧道起始點(diǎn)處才能對(duì) IPv6 報(bào)文進(jìn)行封裝。具體的封裝運(yùn)作方式如圖 33 所示。原始 IPv6 報(bào)頭 原始 IPv6 報(bào)文載荷 原始 IPv6 報(bào)文IPv4 報(bào)頭 原始 IPv6 報(bào)頭 原始 IPv6 報(bào)頭載荷 封裝了原始 IPv6 報(bào)文的隧道 IPv4 報(bào)文 圖 33 對(duì)原始 IPv6 報(bào)文進(jìn)行封裝封裝的基本步驟：在 IPv4 隧道起始點(diǎn)將原始 IPv6 報(bào)文進(jìn)行 IPv4 隧道封裝，然后新生成的該 IPv4報(bào)文沿著隧道所標(biāo)識(shí)的虛擬鏈路被發(fā)送，其傳送規(guī)則按照該 IPv4 報(bào)文協(xié)議的傳送規(guī)則來(lái)進(jìn)行。②隧道管理：隧道管理是由隧道起始點(diǎn)來(lái)維護(hù)整個(gè)隧道的配置信息，比如隧道最大傳送單元 MTU等。在隧道的中間網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)則是由 IPv4 協(xié)議來(lái)處理該 IPv4 隧道報(bào)文。隧道需要管理的方面很多，除了上面提到的最大傳送單元 MTU 的配置、發(fā)現(xiàn)，還有諸如隧道生存時(shí)間等眾多要素。③解封：是指在隧道終點(diǎn)卸去 IPv4 報(bào)頭，還原原始的 IPv6 報(bào)文。只有在隧道終點(diǎn)處才能對(duì)隧道IPv4 報(bào)文進(jìn)行解封。解封是封裝的逆過(guò)程。如圖 34 所示。 IPv4 報(bào)頭 原始 IPv6 報(bào)頭 原始 IPv6 報(bào)文載荷隧道 IPv4 報(bào)文原始 IPv6 報(bào)頭 原始 IPv6 報(bào)文載荷 解封后的原始 IPv6 報(bào)文 圖 34 對(duì)隧道 IPv4 報(bào)文進(jìn)行解封解封的基本步驟：首先，在隧道終點(diǎn)處對(duì)隧道 IPv4 報(bào)文按 IPv4 協(xié)議處理；其次，對(duì)報(bào)