第2讲-下一代互联网核心协议IPv6课件.ppt
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1、计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院第第2 2讲讲 下一代互联网核心协议下一代互联网核心协议IPv6IPv6计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院本讲提纲本讲提纲p1 1、IPv4IPv4的缺陷的缺陷p2 2、IPv6IPv6的新特性的新特性p3 3、IPv6IPv6的头部结构的头部结构p4 4、IPv4IPv4向向IPv6IPv6的过度的过度p5 5、IPv6IPv6国内外的发展状况国内外的发展状况p6 6、IPv6IPv6研究的热点问题研究的热点问题计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理
2、工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院p1 1、IPv4IPv4的技术缺陷的技术缺陷计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院网络发展的趋势p目前的计算机网将与电视网(含有线电视目前的计算机网将与电视网(含有线电视网)、电信网合而为一,并且合并的方向网)、电信网合而为一,并且合并的方向是传输、接收和处理全部实现是传输、接收和处理全部实现数字化数字化。p使用使用IPIP网络同时传输语音、视频、数据网络同时传输语音、视频、数据等等各种信息,必须具有很宽的网络带宽、较各种信息,必须具有很宽的网络带宽、较好的好的QoSQoS和和统一统一的的信息表示信息表
3、示方式。方式。计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv4IPv4先天不足先天不足计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院地址危机地址危机uIPv4IPv4地址的位数是地址的位数是3232位位u个人电脑的普及和互联网的迅速发展个人电脑的普及和互联网的迅速发展,导导致致IPIP的需要量剧增的需要量剧增u大量的移动设备和家电设备上网的趋势使大量的移动设备和家电设备上网的趋势使目前的形势更加严峻目前的形势更加严峻 手机上网、冰箱上手机上网、冰箱上网、汽车上网网、汽车上网uIPIP地址出现紧缺趋势地址出现紧
4、缺趋势,目前的目前的IPIP地址只能地址只能支撑支撑1010年年计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv4 地址使用的估计计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院优点优点:可以减少IP地址的消耗,并带来一定的安全性。缺点缺点:a.单向性,破坏了IP的端到端模式。b.降低了网络性能,增加了网络的时延,在网络很大的时候,会成为通信的瓶颈。c.一旦NAT网关遭受攻击,整个网络就会瘫痪,增加了安全风险。d.两个使用NAT的内部网络合并时需要重新编址。e.当一个网络中存在多个NAT设备时,这些设备的同步和协
5、调变得非常困难。目前的解决办法:目前的解决办法:NAT网络地址转换网络地址转换计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院路由表的膨胀 IP地址中地址中A类已经分配完毕类已经分配完毕,B类也已经差不多类也已经差不多了了,剩下的剩下的C类地址已经成为大家瓜分的目标。类地址已经成为大家瓜分的目标。C类地址:超过类地址:超过2百万个,主机数量不超过百万个,主机数量不超过255个。个。骨干网络路由器必须存储到达整个网络所有各骨干网络路由器必须存储到达整个网络所有各个子网的路由信息。个子网的路由信息。随着随着Internet网络用户的增长,需要使用大量网络用户的
6、增长,需要使用大量的的C类地址,造成路由表庞大,使路由器的性能类地址,造成路由表庞大,使路由器的性能降低。降低。计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院安全性的不足安全性的不足Internet开始设计是基于研究和开发的目开始设计是基于研究和开发的目的,没有将安全性作为重点。的,没有将安全性作为重点。IPv4只具只具备最少的安全性选项,这些选项还通常备最少的安全性选项,这些选项还通常被路由器所忽略。应用程序通过本身的被路由器所忽略。应用程序通过本身的私有性和认证性操作机制完成安全性操私有性和认证性操作机制完成安全性操作。作。基于基于Internet的
7、攻击和欺骗与日俱增,造的攻击和欺骗与日俱增,造成的损失越来越大。成的损失越来越大。计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IP地址的配置复杂地址的配置复杂vInternetInternet设计时,连接的计算机是静态的,设计时,连接的计算机是静态的,IPIP地址极少改变。地址极少改变。v随着工作和计算机对于移动性要求的与日随着工作和计算机对于移动性要求的与日俱增,需要简化俱增,需要简化IPIP地址的配置地址的配置 ,支持,支持IPIP地地址的自动分配。址的自动分配。计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院
8、IP协议的性能有待提高协议的性能有待提高vIPv4协议头部复杂,有些项可以删掉。协议头部复杂,有些项可以删掉。v关于选项的设计不合理,通常被路由器关于选项的设计不合理,通常被路由器忽略。忽略。计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院p2 2、IPv6IPv6的新特性的新特性计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv6IPv6的新特性的新特性相对于相对于IPv4IPv4协议协议基本的动作相同基本的动作相同更單纯化的更單纯化的ProtocolProtocol解決至目前為止的问题解決至目前為止的问题位址空
9、間的不足位址空間的不足MulticastMulticast、MobileMobile计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv6IPv6的新特性的新特性更容易运用更容易运用Plug and PlayPlug and PlaySecuritySecurity可以应对后续长时间的发展可以应对后续长时间的发展容易扩充新功能容易扩充新功能容易自容易自IPv4IPv4转移转移计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院p3 3、
10、IPv6IPv6的头部结构的头部结构计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院Ipv6数据报格式数据报格式p数据报的一般格式数据报的一般格式BaseHeaderExtensionHeader1ExtensionHeadernData area计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv6头部格式V版本优先级 流标记 负载长度下一协议头部跳数限制源地址目的地址计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv4头部版本I H L 业务类型 长 度 标志符标记分段偏
11、移存活时间 协议 头部检验源 地 址目 的 地 址 选 项填充计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv6头部特征头部特征1.IPv6头部不包含选项。头部不包含选项。2.删去了头部校验和。删去了头部校验和。3.去掉了分段标志和偏移,使用去掉了分段标志和偏移,使用path MTU discovery算法。(算法。(Maximum Transmission Unit)4.去掉了业务类型字段,增加了流标志和优去掉了业务类型字段,增加了流标志和优先级字段,以支持实时业务和先级字段,以支持实时业务和QoS。计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大
12、学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv6 HeaderIPv6 vs.IPv4 Packet Data UnitIPv4 PDUIPv6 PDUminimum20 octetsmaximum65535 octetsIPv4 HeaderData FieldFixed40 octetsmaximum65535 octets0 or moreTransport-level PDUExtensionHeaderExtensionHeader计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPSec扩展头vIP包本身并不继承任何安全特性,我们可以很容易地伪造
13、IP包的地址、修改其内容。vIPSEC 提供了一种标准的、健壮的以及包容广泛的机制,可用它为IP及上层(如TCP、UDP)提供安全保证;v在IPv6下,IPSEC是强制实施的;v它定义了一套默认的算法,以确保不同的实施方案相互间可以共通,它是独立于算法本身的;计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPSec提供的具体保护形式p数据起源地验证数据起源地验证p数据的完整性验证数据的完整性验证p数据内容的机密性验证(是否被别人看数据内容的机密性验证(是否被别人看过)过)p抗重播保护抗重播保护p有限的数据流机密性保证有限的数据流机密性保证 计算机前沿技术
14、讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院Ipv6数据报格式数据报格式p Next headernIPv6 包含一个基本头和数据包含一个基本头和数据nIPv6 包含一个基本头、一个路由头和数据包含一个基本头、一个路由头和数据标识紧接着的类型标识紧接着的类型Base headerNext=TCPTCP dataRoute headerNext=TCPTCP dataBase headerNext=ROUTE计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 IPv6的多重头的多重头p IPv6可选项扩展头格式可选项扩展头格式Nex
15、t headerHeader len0 8 16 31One or more optionsNext header还指还指定无法处理选项的定无法处理选项的路由器如何操作路由器如何操作跳过该选项跳过该选项 丢弃包丢弃包 丢弃包并返回丢弃包并返回ICMP包包计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv6的多重头的多重头p 为什么要使用独立的扩展头?为什么要使用独立的扩展头?n经济性经济性n扩展性扩展性将数据报的功能划分到单独的头可节省空间。将数据报的功能划分到单独的头可节省空间。一个数据报只用很小的一个子集。一个数据报只用很小的一个子集。如要为协议增
16、加一个新的功能只要定义一种如要为协议增加一个新的功能只要定义一种新的新的next header类型和格式;类型和格式;计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 IPv6的编址的编址p IPv6地址分类地址分类n单播单播(unicast)n多播多播(multicast)n簇簇(cluster)p IPv4地址到地址到IPv6地址的映射地址的映射p IPv6地址表示法地址表示法p 零压缩特性零压缩特性冒分十六进制冒分十六进制.用两个冒号代替连续的用两个冒号代替连续的0。点分十进制:点分十进制:105.220.136.100.255.255.255.25
17、5.0.0.18.125.140.10.255.255冒分十六进制:冒分十六进制:69OC:8864:FFFF:FFFF:0:1280:8COA:FFFF98个零个零 IPv4(32位位)Ipv4 “192.31.20.46”相 应相 应 I P v 6 “:192.31.20.46”计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院p4 4、IPv4IPv4向向IPv6IPv6的过度的过度计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 IETF NGTrans 工作组:工作组:定义从定义从IPv4网络向网络向IPv6
18、网络过渡的过程;网络过渡的过程;定义和指定厂商在实现定义和指定厂商在实现IPv6转换的主机、路由器转换的主机、路由器以及其它以及其它Internet部件时所使用的机制,这些机制部件时所使用的机制,这些机制是必须或者是可选的;是必须或者是可选的;Http:/www.ietf.org/html.charters/ngtrans-charter.htmlIPv4向IPv6的过渡计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv4向IPv6的过渡过程计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv4向IPv6的过渡主
19、机的角度IPv4TCP/UDPIPv4 APsIPv4TCP/UDPIPv4 APsIPv6IPv4TCP/UDPIPv4/IPv6 APsIPv6IPv4TCP/UDPIPv4 APsIPv6IPv6 APsIPv4/IPv6 APsTCP/UDPIPv6 APsIPv6计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院IPv4向IPv6的过渡网络的角度p双协议栈p隧道技术计算机前沿技术讲座计算机前沿技术讲座 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院双双协议协议栈栈p双双协议协议栈是指在栈是指在节点节点中中同时具有同时具有IPv4和和IPv6两个两
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