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对IPv6的理解以及其与IPv4的区别

2020/10/16 18:16:49 文章标签:

对IPv6的理解 IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第6版)的缩写,是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代IPv4的下一代IP协议,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址 。…

对IPv6的理解

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第6版)的缩写,是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代IPv4的下一代IP协议,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址  。由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足,严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用,不仅能解决网络地址资源数量的问题,而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍 。

互联网数字分配机构(IANA)在2016年已向国际互联网工程任务组(IETF)提出建议,要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6,不再兼容IPv4。

IPv6组成结构

表示方法

IPv6的长分布式结构图

IPv6的长分布式结构图

IPv6的地址长度为128位,是IPv4地址长度的4倍。于是IPv4的点分十进制格式(192.168.0.1)不再适用,采用十六进制表示。IPv6有3种表示方法。

1、冒分十六进制表示法
  格式为X:X:X:X:X:X:X:X,其中每个X表示地址中的16b,以十六进制表示,例如:
  ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789
  这种表示法中,每个X的前导0是可以省略的,例如:
  2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

2、0位压缩表示法
  在某些情况下,一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0,可以把连续的一段0压缩为“::”。但为保证地址解析的唯一性,地址中”::”只能出现一次,例如:
  FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101
  0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1
  0:0:0:0:0:0:0:0 → ::

3、内嵌IPv4地址表示法
  为了实现IPv4-IPv6互通,IPv4地址会嵌入IPv6地址中,此时地址常表示为:X:X:X:X:X:X:d.d.d.d,前96b采用冒分十六进制表示,而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示,例如::192.168.0.1与::FFFF:192.168.0.1就是两个典型的例子,注意在前96b中,压缩0位的方法依旧适用 。

报文内容

IPv6报文的整体结构分为IPv6报头、扩展报头和上层协议数据3部分。IPv6报头是必选报文头部,长度固定为40B,包含该报文的基本信息;扩展报头是可选报头,可能存在0个、1个或多个,IPv6协议通过扩展报头实现各种丰富的功能;上层协议数据是该IPv6报文携带的上层数据,可能是ICMPv6报文、TCP报文、UDP报文或其他可能报文。

IPv6的报文头部结构如图:

版本号表示协议版本.值为6
流量等级主要用于QoS
流标签用来标识同一个流里面的报文
载荷长度表明该IPv6报头部后包含的字节数,包含扩展头部
下一报头该字段用来指明报头后接的报文头部的类型,若存在扩展头,表示第一个扩展头的类型,否则表示其上层协议的类型,它是IPv6各种功能的核心实现方法
跳数限制该字段类似于IPv4中的TTL,每次转发跳数减一,该字段达到0时包将会被丢弃
源地址标识该报文的来源地址
目的地址标识该报文的目的地址

扩展头部:IPv6报文中不再有“选项”字段,而是通过“下一报头”字段配合IPv6扩展报头来实现选项的功能。使用扩展头时,将在IPv6报文下一报头字段表明首个扩展报头的类型,再根据该类型对扩展报头进行读取与处理。每个扩展报头同样包含下一报头字段,若接下来有其他扩展报头,即在该字段中继续标明接下来的扩展报头的类型,从而达到添加连续多个扩展报头的目的。在最后一个扩展报头的下一报头字段中,则标明该报文上层协议的类型,用以读取上层协议数据  。

地址类型

IPv6协议主要定义了三种地址类型:单播地址(Unicast Address)、组播地址(Multicast Address)和任播地址(Anycast Address)。与原来在IPv4地址相比,新增了“任播地址”类型,取消了原来IPv4地址中的广播地址,因为在IPv6中的广播功能是通过组播来完成的。

单播地址:用来唯一标识一个接口,类似于IPv4中的单播地址。发送到单播地址的数据报文将被传送给此地址所标识的一个接口。

组播地址:用来标识一组接口(通常这组接口属于不同的节点),类似于IPv4中的组播地址。发送到组播地址的数据报文被传送给此地址所标识的所有接口。

任播地址:用来标识一组接口(通常这组接口属于不同的节点)。发送到任播地址的数据报文被传送给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近(根据使用的路由协议进行度量)的一个接口。

IPv6地址类型是由地址前缀部分来确定,主要地址类型与地址前缀的对应关系如下:

地址类型地址前缀(二进制)IPv6前缀标识
单播地址未指定地址00…0(128 bits)::/128
环回地址00…1(128 bits)::1/128
链路本地地址1111111010FE80::/10
唯一本地地址1111 110

FC00::/7

(包括FD00::/8和

不常用的FC00::/8)

站点本地地址(已弃用,被唯一本地地址代替)1111111011FEC0::/10
全局单播地址其他形式-
组播地址 11111111FF00::/8
任播地址 从单播地址空间中进行分配,使用单播地址的格式

单播地址

IPv6单播地址与IPv4单播地址一样,都只标识了一个接口。为了适应负载平衡系统,RFC3513允许多个接口使用同一个地址,只要这些接口作为主机上实现的IPv6的单个接口出现。单播地址包括四个类型:全局单播地址、本地单播地址、兼容性地址、特殊地址。

一、全局单播地址:等同于IPv4中的公网地址,可以在IPv6 Internet上进行全局路由和访问。这种地址类型允许路由前缀的聚合,从而限制了全球路由表项的数量。

二、本地单播地址:

链路本地地址和唯一本地地址都属于本地单播地址,在IPv6中,本地单播地址就是指本地网络使用的单播地址,也就是IPV4地址中局域网专用地址。每个接口上至少要有一个链路本地单播地址,另外还可分配任何类型(单播、任播和组播)或范围的IPv6地址。

(1)链路本地地址(FE80::/10):仅用于单个链路(链路层不能跨VLAN),不能在不同子网中路由。结点使用链路本地地址与同一个链路上的相邻结点进行通信。例如,在没有路由器的单链路IPv6网络上,主机使用链路本地地址与该链路上的其他主机进行通信。

(2)唯一本地地址(FC00::/7):唯一本地地址是本地全局的,它应用于本地通信,但不通过Internet路由,将其范围限制为组织的边界。

(3)站点本地地址(FEC0::/10,新标准中已被唯一本地地址代替)

三、兼容性地址:在IPv6的转换机制中还包括了一种通过IPv4路由接口以隧道方式动态传递IPv6包的技术。这样的IPv6结点会被分配一个在低32位中带有全球IPv4单播地址的IPv6全局单播地址。另有一种嵌入IPv4的IPv6地址,用于局域网内部,这类地址用于把IPv4结点当作IPv6结点。此外,还有一种称为“6to4”的IPv6地址,用于在两个通过Internet同时运行IPv4和IPv6的结点之间进行通信。

四、特殊地址:包括未指定地址和环回地址。未指定地址(0:0:0:0:0:0:0:0或::)仅用于表示某个地址不存在。它等价于IPv4未指定地址0.0.0.0。未指定地址通常被用做尝试验证暂定地址唯一性数据包的源地址,并且永远不会指派给某个接口或被用做目标地址。环回地址(0:0:0:0:0:0:0:1或::1)用于标识环回接口,允许节点将数据包发送给自己。它等价于IPv4环回地址127.0.0.1。发送到环回地址的数据包永远不会发送给某个链接,也永远不会通过IPv6路由器转发 。

组播地址

IPv6组播地址可识别多个接口,对应于一组接口的地址(通常分属不同节点)。发送到组播地址的数据包被送到由该地址标识的每个接口。使用适当的组播路由拓扑,将向组播地址发送的数据包发送给该地址识别的所有接口。任意位置的IPv6节点可以侦听任意IPv6组播地址上的组播通信。IPv6节点可以同时侦听多个组播地址,也可以随时加入或离开组播组。

IPv6组播地址的最明显特征就是最高的8位固定为1111 1111。IPv6地址很容易区分组播地址,因为它总是以FF开始的 

任播地址

一个IPv6任播地址与组播地址一样也可以识别多个接口,对应一组接口的地址。大多数情况下,这些接口属于不同的节点。但是,与组播地址不同的是,发送到任播地址的数据包被送到由该地址标识的其中一个接口。

通过合适的路由拓扑,目的地址为任播地址的数据包将被发送到单个接口(该地址识别的最近接口,最近接口定义的根据是因为路由距离最近),而组播地址用于一对多通信,发送到多个接口。一个任播地址必须不能用作IPv6数据包的源地址;也不能分配给IPv6主机,仅可以分配给IPv6路由器。

使用协议

地址配置协议

IPv6使用两种地址自动配置协议,分别为无状态地址自动配置协议(SLAAC)和IPv6动态主机配置协议(DHCPv6)。SLAAC不需要服务器对地址进行管理,主机直接根据网络中的路由器通告信息与本机MAC地址结合计算出本机IPv6地址,实现地址自动配置;DHCPv6由DHCPv6服务器管理地址池,用户主机从服务器请求并获取IPv6地址及其他信息,达到地址自动配置的目的。

一、无状态地址自动配置
  无状态地址自动配置的核心是不需要额外的服务器管理地址状态,主机可自行计算地址进行地址自动配置,包括4个基本步骤:
  1. 链路本地地址配置。主机计算本地地址。
  2. 重复地址检测,确定当前地址唯一。
  3. 全局前缀获取,主机计算全局地址。
  4. 前缀重新编址,主机改变全局地址。

二、IPv6动态主机配置协议
  IPv6动态主机配置协议DHCPv6是由IPv4场景下的DHCP发展而来。客户端通过向DHCP服务器发出申请来获取本机IP地址并进行自动配置,DHCP服务器负责管理并维护地址池以及地址与客户端的映射信息。
  DHCPv6在DHCP的基础上,进行了一定的改进与扩充。其中包含3种角色:DHCPv6客户端,用于动态获取IPv6地址、IPv6前缀或其他网络配置参数;DHCPv6服务器,负责为DHCPv6客户端分配IPv6地址、IPv6前缀和其他配置参数;DHCPv6中继,它是一个转发设备。通常情况下。DHCPv6客户端可以通过本地链路范围内组播地址与DHCPv6服务器进行通信。若服务器和客户端不在同一链路范围内,则需要DHCPv6中继进行转发。DHCPv6中继的存在使得在每一个链路范围内都部署DHCPv6服务器不是必要的,节省成本,并便于集中管理 。

路由协议

IPSec机制协议安全的实现

IPSec机制协议安全的实现 

IPv4初期对IP地址规划的不合理,使得网络变得非常复杂,路由表条目繁多。尽管通过划分子网以及路由聚集一定程度上缓解了这个问题,但这个问题依旧存在。因此IPv6设计之初就把地址从用户拥有改成运营商拥有,并在此基础上,路由策略发生了一些变化,加之IPv6地址长度发生了变化,因此路由协议发生了相应的改变。

与IPv4相同,IPv6路由协议同样分成内部网关协议(IGP)与外部网关协议(EGP),其中IGP包括由RIP变化而来的RIPng,由OSPF变化而来的OSPFv3,以及IS-IS协议变化而来的IS-ISv6。EGP则主要是由BGP变化而来的BGP4+  。

一、RIPng
  下一代RIP协议(RIPng)是对原来的RIPv2的扩展。大多数RIP的概念都可以用于RIPng。为了在IPv6网络中应用,RIPng对原有的RIP协议进行了修改:
  UDP端口号:使用UDP的521端口发送和接收路由信息。
  组播地址:使用FF02::9作为链路本地范围内的RIPng路由器组播地址。
  路由前缀:使用128位的IPv6地址作为路由前缀。
  下一跳地址:使用128位的IPv6地址。

二、OSPFv3
  RFC 2740定义了OSPFv3,用于支持IPv6。OSPFv3与OSPFv2的主要区别如下:
  1. 修改了LSA的种类和格式,使其支持发布IPv6路由信息。
  2. 修改了部分协议流程。主要的修改包括用Router-lD来标识邻居,使用链路本地地址来发现邻居等,使得网络拓扑本身独立于网络协议,以便于将来扩展。
  3. 进一步理顺了拓扑与路由的关系。OSPFv3在LSA中将拓扑与路由信息相分离,在一、二类LSA中不再携带路由信息,而只是单纯的拓扑描述信息,另外增加了八、九类LSA,结合原有的三、五、七类LSA来发布路由前缀信息。
  4. 提高了协议适应性。通过引入LSA扩散范围的概念进一步明确了对未知LSA的处理流程,使得协议可以在不识别LSA的情况下根据需要做出恰当处理,提高了协议的可扩展性。

三、BGP 4+
  传统的BGP 4只能管理IPv4的路由信息,对于使用其他网络层协议(如IPv6等)的应用,在跨自治系统传播时会受到一定的限制。为了提供对多种网络层协议的支持,IETF发布的RFC2858文档对BGP 4进行了多协议扩展,形成了BGP4+。
  为了实现对IPv6协议的支持,BGP 4+必须将IPv6网络层协议的信息反映到NLRl(Network Layer Reachable Information)及下一跳(Next Hop)属性中。为此,在BGP4+中引入了下面两个NLRI属性。
  MP_REACH_NLRI:多协议可到达NLRI,用于发布可到达路由及下一跳信息。
  MP_UNREACH_NLRI:多协议不可达NLRI,用于撤销不可达路由。
  BGP 4+中的Next Hop属性用IPv6地址来表示,可以是IPv6全局单播地址或者下一跳的链路本地地址。BGP4原有的消息机制和路由机制没有改变。

四、ICMPv6协议
  ICMPv6协议用于报告IPv6节点在数据包处理过程中出现的错误消息,并实现简单的网络诊断功能。ICMPv6新增加的邻居发现功能代替了ARP协议的功能,所以在IPv6体系结构中已经没有ARP协议了。除了支持IPv6地址格式之外,ICMPv6还为支持IPv6中的路由优化、IP组播、移动IP等增加了一些新的报文类型 [18]  。

过渡技术

IPv6不可能立刻替代IPv4,因此在相当一段时间内IPv4和IPv6会共存在一个环境中。要提供平稳的转换过程,使得对现有的使用者影响最小,就需要有良好的转换机制。这个议题是IETF ngtrans工作小组的主要目标,有许多转换机制被提出,部分已被用于6Bone上。IETF推荐了双协议栈、隧道技术以及网络地址转换等转换机制。

一、IPv6/IPv4双协议栈技术
  双栈机制就是使IPv6网络节点具有一个IPv4栈和一个IPv6栈,同时支持IPv4和IPv6协议。IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议,两者都应用于相同的物理平台,并承载相同的传输层协议TCP或UDP,如果一台主机同时支持IPv6和IPv4协议,那么该主机就可以和仅支持IPv4或IPv6协议的主机通信。

H3C IPv6网解决方案

H3C IPv6网解决方案

二、隧道技术
  

隧道技术

隧道技术 

隧道机制就是必要时将IPv6数据包作为数据封装在IPv4数据包里,使IPv6数据包能在已有的IPv4基础设施(主要是指IPv4路由器)上传输的机制。随着IPv6的发展,出现了一些运行IPv4协议的骨干网络隔离开的局部IPv6网络,为了实现这些IPv6网络之间的通信,必须采用隧道技术。隧道对于源站点和目的站点是透明的,在隧道的入口处,路由器将IPv6的数据分组封装在IPv4中,该IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址,在隧道出口处,再将IPv6分组取出转发给目的站点。隧道技术的优点在于隧道的透明性,IPv6主机之间的通信可以忽略隧道的存在,隧道只起到物理通道的作用。隧道技术在IPv4向IPv6演进的初期应用非常广泛。但是,隧道技术不能实现IPv4主机和IPv6主机之间的通信。

三、网络地址转换技术
  网络地址转换(Network Address Translator,NAT)技术是将IPv4地址和IPv6地址分别看作内部地址和全局地址,或者相反。例如,内部的IPv4主机要和外部的IPv6主机通信时,在NAT服务器中将IPv4地址(相当于内部地址)变换成IPv6地址(相当于全局地址),服务器维护一个IPv4与IPv6地址的映射表。反之,当内部的IPv6主机和外部的IPv4主机进行通信时,则IPv6主机映射成内部地址,IPv4主机映射成全局地址。NAT技术可以解决IPv4主机和IPv6主机之间的互通问题 。

优势特点

IPv4和IPv6地址对比IPv4和IPv6地址对比

与IPV4相比,IPV6具有以下几个优势

一、IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32,最大地址个数为2^32;而IPv6中IP地址的长度为128,即最大地址个数为2^128。与32位地址空间相比,其地址空间增加了2^128-2^32个。

二、IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。

三、IPv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的控制(Flow Control),这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(QoS,Quality of Service)控制提供了良好的网络平台。

四、IPv6加入了对自动配置(Auto Configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。

五、IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。

六、允许扩充。如果新的技术或应用需要时,IPV6允许协议进行扩充。

七、更好的头部格式。IPV6使用新的头部格式,其选项与基本头部分开,如果需要,可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程,因为大多数的选项不需要由路由选择。

八、新的选项。IPV6有一些新的选项来实现附加的功能 。

安全性能

原来的Internet安全机制只建立于应用程序级,如E-mail加密、SNMPv2网络管理安全、接入安全(HTTP、SSL)等,无法从IP层来保证Internet的安全。IP级的安全保证分组的鉴权和私密特性,其具体实现主要由IP的AH(Authentication Header)和ESP(Encapsulating Security Payload)标记来实现。IPv6实现了IP级的安全。

一、安全协议套:是发送者和接收者的双向约定,只由目标地址和安全参数索引(SPI)确定。

二、包头认证:提供了数据完整性和分组的鉴权。

三、安全包头封装:ESP根据用户的不同需求,支持IP分组的私密和数据完整性。 它既可用于传送层(如TCP、UDP、ICMP)的加密, 称传送层模式ESP,同时又可用于整个分组的加密,称隧道模式ESP。

四、ESPDES-CBC方式:ESP处理一般必须执行DES-CBC加密算法,数据分为以64位为单位的块进行处理,解密逻辑的输入是现行数据和先前加密数据块的与或。

五、鉴权加私密方式:根据不同的业务模式,两种IP安全机制可以按一定的顺序结合,从而达到分组传送加密的目的。按顺序的不同,分为鉴权之前加密和加密之前鉴权。

应用前景

虽然IPv6在全球范围内还仅仅处于研究阶段,许多技术问题还有待于进一步解决,并且支持IPv6的设备也非常有限。但总体来说,全球IPv6技术的发展不断进行着,并且随着IPv4消耗殆尽,许多国家已经意识到了IPv6技术所带来的优势,特别是中国,通过一些国家级的项目,推动了IPv6下一代互联网全面部署和大规模商用。随着IPv6的各项技术日趋完美,其成本过高、发展缓慢、支持度不够等问题将很快淡出人们的视野 。

IPV4与IPV6的详细对比查询表

描述IPv4IPv6
地址长度为 32 位(4 个字节)。地址由网络和主机部分组成,这取决于地址类。根据地址的前几位,可定义各种地址类:A、B、C、D 或 E。IPv4 地址的总数为 4 294 967 296。

IPv4 地址的文本格式为 nnn.nnn.nnn.nnn,其中 0<=nnn<=255,而每个 n 都是十进制数。可省略前导零。最大打印字符数为 15 个,不计掩码。

长度为 128 位(16 个字节)。基本体系结构的网络数字为 64 位,主机数字为 64 位。通常,IPv6 地址(或其部分)的主机部分将派生自 MAC 地址或其他接口标识。

根据子网前缀,IPv6 的体系结构比 IPv4 的体系结构更复杂。

IPv6 地址的数目比 IPv4 地址的数目大 1028(79 228 162 514 264 337 593 543 950 336)倍。IPv6 地址的文本格式为 xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx,其中每个 x 都是十六进制数,表示 4 位。可省略前导零。可在地址的文本格式中使用一次双冒号(::),用于指定任意数目的 0 位。例如,::ffff:10.120.78.40 表示 IPv4 映射的 IPv6 地址。

地址分配最初,按网络类分配地址。随着地址空间的消耗,使用“无类域间路由”(CIDR)进行更小的分配。没有在机构和国家或地区之间平均分配地址。分配尚处于早期阶段。“因特网工程任务组织”(IETF )和“因特网体系结构委员会”(IAB)建议基本上为每个组织、家庭或实体分配一个 /48 子网前缀长度。它将保留 16 位供组织进行子网划分。地址空间是足够大的,可为世界上每个人提供一个其自己的 /48 子网前缀长度。
地址生存期通常,除使用 DHCP 分配的地址之外,此概念不适用于 IPv4 地址。IPv6 地址有两个生存期:首选生存期和有效生存期,而首选的生存期总是小于等于有效的生存期。

首选生存期到期后,如果有同样好的首选地址可用,那么该地址便不再用作新连接的源 IP 地址。 有效生存期到期后,该地址不再用作入局信息包的有效目标 IP 地址或源 IP 地址。

根据定义,某些 IPv6 地址有无限多个首选生存期和有效生存期,如本地链路(请参阅地址作用域)。

地址掩码用于从主机部分指定网络。未使用(请参阅地址前缀)。
地址前缀有时用于从主机部分指定网络。有时根据地址的表示格式写为 /nn 后缀。用于指定地址的子网前缀。按照打印格式写为 /nnn(最多 3 位十进制数字,0 <= nnn <= 128)后缀。例如 fe80::982:2a5c/10,其中前 10 位组成子网前缀。
地址解析协议(ARP)IPv4 使用 ARP 来查找与 IPv4 地址相关联的物理地址(如 MAC 或链路地址)。IPv6 使用因特网控制报文协议版本 6(ICMPv6)将这些功能嵌入到 IP 自身作为无状态自动配置和邻节点发现算法的一部分。因此,不存在类似于 ARP6 之类的东西。
地址作用域此概念不适用于单点广播地址。有指定的专用地址范围和回送地址。将该范围之外的地址假设为全局地址。

在 IPv6 中,地址作用域是该体系结构的一部分。单点广播地址有两个已定义的作用域,包括本地链路和全局链路;而多点广播地址有 14 个作用域。为源和目标选择缺省地址时要考虑作用域。

作用域区域是特定网络中作用域的实例。因此,有时必须输入 IPv6 地址或使它与区域标识相关联。语法是 %zid,其中 zid 是一个数字(通常较小)或名称。区域标识写在地址之后前缀之前。 例如,2ba::1:2:14e:9a9b:c%3/48。

地址类型IPv4 地址分为三种基本类型:单点广播地址、多点广播地址和广播地址。IPv6 地址分为三种基本类型:单点广播地址、多点广播地址和任意广播地址。有关描述,请参阅 IPv6 地址类型。
通信跟踪通信跟踪是一个收集进入和离开系统的 TCP/IP(及其他)信息包的详细跟踪资料的工具。同样支持 IPv6。
配置新安装的系统必须在进行配置之后才能与其他系统通信;即,必须分配 IP 地址和路由。根据所需的功能,配置是可选的。IPv6 可与任何以太网适配器配合使用并且可通过回送接口运行。IPv6 接口是使用 IPv6 无状态自动配置进行自我配置的。还可手工配置 IPv6 接口。这样,根据网络的类型以及是否存在 IPv6 路由器,系统将能与其他本地和远程的 IPv6 系统通信。
域名系统(DNS)应用程序使用套接字 API gethostbyname() 接受主机名,然后使用 DNS 来获得 IP 地址。

应用程序还接受 IP 地址,然后使用 DNS 和 gethostbyaddr() 获得主机名。

对于 IPv4,逆向查找域为 in-addr.arpa。

同样支持 IPv6。使用 AAAA(四个 A)记录类型和逆向查找(IP 到名称)支持 IPv6。应用程序可选择(是否)从 DNS 接受 IPv6 地址,然后(是否)使用 IPv6 进行通信。

套接字 API gethostbyname() 仅支持 IPv4。对于 IPv6,使用新的 getaddrinfo() API 以仅获取 IPv6 或获取 IPv4 和 IPv6 地址(在应用选择上)。

对于 IPv6,用于逆向查找的域为 ip6.arpa,如果找不到,那么会使用 ip6.int。(请参阅 API getnameinfo() - 获取套接字地址的名称信息,以获取详细信息。)

动态主机配置协议(DHCP)DHCP 用于动态获取 IP 地址及其他配置信息。IBM i 支持对 IPv4 使用 DHCP 服务器。通过 IBM i 实现的 DHCP 不支持 IPv6。但是,可以使用 ISC DHCP 服务器实现。
文件传输协议(FTP)FTP 允许通过网络发送和接收文件。同样支持 IPv6。
片段如果一个信息包对于要传送它的下一链路来说太大,那么可由发送方(主机或路由器)对其分段。对于 IPv6,只能在源节点进行分段,且只能在目标节点完成重新装配。使用分段扩展报头。
主机表将因特网地址与主机名关联的可配置表,例如,127.0.0.1 用于回送。在开始 DNS 查找之前或者 DNS 查找失败之后(由主机名搜索优先级确定),套接字名称解析器将使用此表。同样支持 IPv6。
IBM Navigator for i支持IBM Navigator for i提供完整的 TCP/IP 配置解决方案。同样支持 IPv6。
接口概念性或逻辑实体,由 TCP/IP 用来发送和接收信息包,即使不以 IPv4 地址命名也始终与 IPv4 地址紧密关联。有时称为逻辑接口。

可使用 IBM Navigator for i以及使用 STRTCPIFC 和 ENDTCPIFC 命令彼此独立并独立于 TCP/IP 启动和停止 IPv4 接口。

同样支持 IPv6。
因特网控制报文协议(ICMP)由 IPv4 用来进行网络信息通信。由 IPv6 的使用情况类似;然而,因特网控制报文协议版本 6(ICMPv6)提供一些新的属性。

保留了基本错误类型,如目标不可到达、回传请求和应答。 添加了新的类型和代码以支持邻节点发现和相关的功能。

因特网组管理协议(IGMP)IGMP 由 IPv4 路由器用来查找需要特定多点广播组通信的主机,并由 IPv4 主机用来向 IPv4 路由器通告(主机上)现有的多点广播组侦听器。IGMP 在 IPv6 中由 MLD(多播侦听器发现)协议取代。MLD 执行 IGMP 对 IPv4 所执行的必要操作,但通过添加一些特定于 MLD 的 ICMPv6 类型值来使用 ICMPv6。
IP 报头根据提供的 IP 选项,有 20-60 个字节的可变长度。40 个字节的固定长度。没有 IP 报头选项。通常,IPv6 报头比 IPv4 报头简单。
IP 报头选项IP 报头(在任何传输报头之前)可能附带各种选项。IPv6 报头没有选项。而 IPv6 添加了附加(可选)的扩展报头。扩展报头包括 AH 和 ESP(和 IPv4 的一样)、逐跳扩展、路由、分段和目标。目前,IPv6 支持一些扩展报头。
IP 报头协议字节传输层或信息包有效负载的协议代码,例如,ICMP。报头类型紧跟在 IPv6 报头后面。使用与 IPv4 协议字段相同的值。此结构的作用是允许以后的报头使用当前定义的范围并且易于扩展。下一个报头将是传输报头、扩展报头或 ICMPv6。
IP 报头“服务类型”字节由 QoS 和差别服务用来指定通信类。但使用不同的代码来指定 IPv6 流量类。目前,IPv6 不支持 TOS。
LAN 连接LAN 连接由 IP 接口用来到达物理网络。存在许多类型,例如,令牌环和以太网。有时,它称为物理接口、链路或线路。IPv6 可与任何以太网适配器配合使用并且可通过虚拟以太网在逻辑分区间使用。
第 2 层隧道协议(L2TP)可将 L2TP 看作是虚拟 PPP,并通过任何支持的线路类型工作。同样支持 IPv6。
回送地址回送地址是地址为 127.*.*.*(通常是 127.0.0.1)的接口,只能由节点用来向自身发送信息包。该物理接口(线路描述)被命名为 *LOOPBACK。与 IPv4 的概念相同。单个回送地址为 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 或 ::1(简短版本)。虚拟物理接口被命名为 *LOOPBACK。
最大传输单元(MTU)链路的最大传输单元是特定链路类型(如以太网或调制解调器)支持的最大字节数。对于 IPv4,最小值一般为 576。IPv6 的 MTU 下限为 1280 个字节。也就是说,IPv6 不会在低于此极限时对信息包分段。要通过字节数小于 1280 的 MTU 链路发送 IPv6,链路层必须以透明方式对 IPv6 信息包进行分段及合并。
NetstatNetstat 是一个用于查看 TCP/IP 连接、接口或路由状态的工具。在使用 IBM Navigator for i和字符界面时可用。同样支持 IPv6。
网络地址转换(NAT)集成到 TCP/IP 中的基本防火墙功能,是使用 IBM Navigator for i配置的。目前,NAT 不支持 IPv6。通常,IPv6 不需要 NAT。IPv6 扩展了地址空间,这样就解决了地址短缺问题并使重新编号变得更加容易。
网络表IBM Navigator for i上一个将网络名称与无掩码的 IP 地址相关联的可配置表。例如,主机网络 14 与 IP 地址 1.2.3.4。对于 IPv6,目前此表不变。
节点信息查询不存在。一种简易的网络工具,其工作方式应类似于 ping,只是内容不同:IPv6 节点可查询目标 DNS 名称的另一个 IPv6 节点、IPv6 单点广播地址或 IPv4 地址。 目前不受支持。
开放式最短路径优先协议(OSPF)OSPF 是在优先于 RIP 的较大型自治系统网络中使用的路由器协议。同样支持 IPv6。
信息包过滤信息包过滤是集成到 TCP/IP 中的基本防火墙功能。它是通过使用 IBM Navigator for i配置的。信息包过滤不支持 IPv6。
信息包转发

可将 IBM i TCP/IP 堆栈配置为转发其接收到的非本地 IP 地址的 IP 信息包。通常,入站接口和出站接口各自连接到不同的 LAN。

信息包转发对 IPv6 的支持有限。IBM i TCP/IP 堆栈不支持作为路由器而执行的邻节点发现。

PINGPING 是测试可达性的基本 TCP/IP 工具。在使用 IBM Navigator for i和字符界面时可用。同样支持 IPv6。
点到点协议(PPP)PPP 支持基于各种调制解调器和线路类型的拨号接口。同样支持 IPv6。
端口限制IBM Navigator for i 允许客户配置已选择的 TCP 或用户数据报协议 (UDP) 端口号或端口号范围,以便其只对特定概要文件可用。IPv6 的端口限制与 IPv4 的端口限制完全相同。
端口TCP 和 UDP 有独立的端口空间,分别由范围为 1-65535 之间的端口号标识。对于 IPv6,端口的工作与 IPv4 相同。因为它们处于新地址系列,现在有四个独立的端口空间。 例如,有应用程序可绑定的两个 TCP 端口 80 空间,一个在 AF_INET 中,一个在 AF_INET6 中。
专用地址和公用地址除由 IETF RFC 1918 指定为专用的三个地址范围 10.*.*.* (10/8)、172.16.0.0 至 172.31.255.255 (172.16/12) 和 192.168.*.* (192.168/16) 之外,所有 IPv4 地址都是公用的。专用地址域通常在组织内部使用。专用地址不能通过因特网路由。IPv6 有类似的概念,但还有重要差别。

地址是公用或临时的,先前称为匿名地址。 请参阅 RFC 3041。与 IPv4 专用地址不同,临时地址可进行全局路由。动机也不一样:IPv6 临时地址要在它开始通信时屏蔽其客户机的身份(涉及隐私)。临时地址的生存期有限,且不包含是链路(MAC)地址的接口标识。它们通常与公用地址没有区别。

IPv6 具有受限地址作用域的概念,它使用其设计的作用域指定(请参阅地址作用域)。

协议表在 IBM Navigator for i中,协议表是将协议名称与其分配的协议号关联(例如,将 UDP 与 17 关联)的可配置表。随系统交付的只有少量的项:IP、TCP、UDP 和 ICMP。该表可与 IPv6 直接配合使用而不需要更改。
服务质量(QoS)服务质量允许为 TCP/IP 应用程序请求信息包优先级和带宽。目前,通过 IBM i 实现的 QoS 不支持 IPv6。
重新编号重新编号通过手工重新配置完成,可能存在 DHCP 的例外情况。通常,对于站点或组织,重新编号是应尽可能避免的复杂且烦琐的过程。重新编号是 IPv6 的一个重要结构元素,特别是在 /48 前缀中已很大程度上实现自动化。
路由从逻辑上讲,是一组 IP 地址(可能只包含 1 个)的映射,这些 IP 地址映射为物理接口和单个下一中继段 IP 地址。使用该线路将其目标地址定义为该组的一部分的 IP 信息包转发至下一中继段。IPv4 路由与 IPv4 接口关联,因此,它是一个 IPv4 地址。

缺省路由为 *DFTROUTE。

从概念上讲,与 IPv4 类似。一个重要差别是:IPv6 路由与物理接口(链路,如 ETH03)而不是接口相关联(绑定)。路由与物理接口相关联的一个原因是 IPv6 与 IPv4 的源地址选择功能不同。请参阅源地址选择。

路由信息协议(RIP)RIP 是路由守护程序支持的路由协议。目前,RIP 不支持 IPv6。
服务表

IBM i 上的一个可配置表,它将服务名称与端口和协议关联(例如,将服务名称 FTP 与端口 21、TCP 及用户数据报协议(UDP)关联)。

服务表中列示了大量众所周知的服务。许多应用程序使用此表来确定要使用哪个端口。

对于 IPv6,此表不变。
简单网络管理协议(SNMP)SNMP 是一个用于系统管理的协议。同样支持 IPv6。
套接字 API应用程序通过使用这些 API 来使用 TCP/IP。不需要 IPv6 的应用程序不受为支持 IPv6 所做的套接字更改的影响。IPv6 使用新的地址系列:AF_INET6 增强了套接字以便应用程序现在可使用 IPv6。

设计了这些增强以便现有的 IPv4 应用程序完全不受 IPv6 和 API 更改的影响。希望支持并发 IPv4 和 IPv6 通信或纯 IPv6 通信的应用程序可以容易地适应使用 IPv4 映射的 IPv6 地址格式 ::ffff:a.b.c.d,其中 a.b.c.d 是客户机的 IPv4 地址。

新的 API 还支持从文本至二进制及从二进制至文本的 IPv6 地址转换。

有关 IPv6 的套接字增强的更多信息,请参阅使用 AF_INET6 地址系列。

源地址选择应用程序可指定源 IP(通常,使用套接字 bind())。如果它绑定至 INADDR_ANY,那么根据路由来选择源 IP。与 IPv4 一样,应用程序可使用 bind() 指定源 IPv6 地址。和 IPv4 类似,它可通过使用 in6addr_any 让系统选择 IPv6 源地址。但是,因为 IPv6 线路有许多 IPv6 地址,所以选择源 IP 的内部方法不同。
启动和停止请使用 STRTCP 或 ENDTCP 命令来启动或结束 IPv4。当运行 STRTCP 命令来启动 TCP/IP 时,IPv4 始终处于启动状态。请使用 STRTCP 或 ENDTCP 命令的 STRIP6 参数来启动或结束 IPv6。当 TCP/IP 已启动时,IPv6 可能未启动。稍后,可独立启动 IPv6。

如果 AUTOSTART 参数设置为 *YES(缺省值),那么任何 IPv6 接口都会自动启动。IPv6 必须与 IPv4 配合使用或配置。当启动 IPv6 时,会自动定义并激活 IPv6 回送接口 ::1。

TelnetTelnet 允许登录并使用远程计算机,就好象直接与其连接一样。同样支持 IPv6。
跟踪路由跟踪路由是进行路径确定的基本 TCP/IP 工具。在使用 IBM Navigator for i和字符界面时可用。同样支持 IPv6。
传输层TCP、UDP 和 RAW。IPv6 中存在相同的传输。
未指定地址顾名思义,未定义的地址。套接字编程将 0.0.0.0 用作 INADDR_ANY。定义为 ::/128(128 个 0 位)。 它在某些邻节点发现信息包和各种其他的上下文(如套接字)中用作源 IP。套接字编程将 ::/128 用作 in6addr_any。
虚拟专用网络(VPN)虚拟专用网络(使用 IPsec)允许在现有的公用网络上扩展安全的专用网络。

同样

 

 


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