2021.9.19-2021.9.21学习成果（IPV6基础）

地址分配过程：IANA:互联网数字分配机构。>RIR：区域互联网注册管理机构。>LIR/LSP：运营商。

规划顺序：先规划广播域再规划地址。
划分子网的作用：区分广播域。
在同一个网段中规划同一个VLAN可以解决IP浪费的问题。（supervlan中讲到）
因为划IP所以划VLAN，因为划VLAN所以划子网。

IPV4的缺点：
（1）IPV4公网地址耗尽，用户快速增长。
（2）IPV4缺乏真正的端到端通信模型，NAT能解决私有地址空间与公网互访问题，但是破坏了端到端通信的完整性。
（3）IPV4无法适应新技术的发展，如物联网等，但是所有行业都是IPV6的潜在用户。
（4）广播机制的存在，对ARP的依赖等，使得IPV4局域网的相关问题频发。
（5）IPV4对移动性的支持不够理想。

NAT：地址转换（让一个公网地址可以对应多个私网地址，相当于是代理的形式）
NAT的缺点：由于IPv4地址紧缺，NAT技术得到的普遍的应用，NAT通过建立大量私有地址对小量公网地址的映射，从而能使使用了私有地址的用户访问Internet，但是NAT存在以下问题：
（1）、NAT破坏了IP的端到端模型
（2）、NAT会影响网络的性能
（3）、NAT阻止了端到端的网络安全

广播特点：
（1）不安全。
（2）影响通讯效率：影响用户越少效率越高，防止无用广播占用带宽，但是广播太小会让共享不方便（如打印机）。

IPV6报文格式：
1.基本头部：IPV6基本报头有8个字段，固定大小为40字节，每一个IPV6数据报都必须包含报头。
（1）Version（版本号）：IPV6版本号就为6。
（2）Traffic Class（流分类）：用来做QOS（服务质量管理），对流量进行分类，如限速等（差分服务）。
（3）Flow Label（流标签）：真正意义上的动态路由。
（4）Payload Length（负载）：
（5）Next Header（下一个头部）：类似于IPV4中的协议号，指明上层是什么协议，或告诉你下一个头部是什么的扩展头。
（6）Hop Limit（最大跳数）：相当于TTL值。
（7）Source Address（原IP地址）:
（8）Destination Address（目的IP地址）:
2.扩展头部：扩展头部是可选的，只有需要该扩展报头对应的功能时，数据的发送者才会添加相应扩展报头。
（1）Next Header（下一个头部）：下一个报头，长度为8bit。与基本报头的Next Header的作用相同。指明下一个扩展报头（如果存在）或上层协议的类型。
（2）Extension Header Length（报头扩展长度）:，长度的为8bit。表示扩展报头的长度（不包含Next Header字段）。
（3）Extension Head Data（扩展报头数据）：长度可变，扩展报头的内容，为一系列选项字段和填充字段的组合。
3.扩展头部类型：当超过一种扩展报头被用在同一个IPV6报文里时，报头必须按照下列顺序出现。
（1）逐跳选项报头（0）
（2）目的选项报头（60）
（3）路由报头（43）
（4）分段报头（44）
（5）认证报头（51）
（6）封装安全净载报头（50）

IPV4报文格式：
（1）标记，标识作用：当一个包被进行分片后对其进行标识，以便重新把包组合起来。
（2）片位移：当你的数据包被拆分成指定大小后可能会有剩余（比如规定把包拆成2个1G但是有一个不够），则会进行填充，片位移则是告诉你填充数据的大小。（会导致延迟，IPV4中大部分的延迟来自于这个）
（3）首部检验合：检车数据包长度防止出错。

IPV6 单播地址
1、可聚合全球单播地址：
（1）类似于IPV4公网地址。
（2）由前缀，子网ID和接口标识组成。
（3）全局路由前缀，由提供商指定给一个组织机构，一般为48bit。目前已经分配的全局路由前缀的前3bit均为001，因此一般前缀为2000::/3。
（4）子网：组织机构可以用子网ID来构建本地网络（site），与IPV4中的子网号作用相似。子网ID通常最多分配到第64位。
（5）主机号：用来标识一个设备（Host），与IPV4中的主机ID作用相似。

2、链路本地地址（Link-Local）：在一个节点启动IPV6协议栈时，节点的每个接口会自动配置一个链路本地地址。该地址专门用来和相同链路上的其他主机通信。（最重要且必须有）
（1）只能在连接到同一本地链路的的节点之间使用，广泛应用于邻居发现，无状态地址等。
（2）链路本地地址前缀FE80::/10,将接口ID添加在后面作为地址的第64位。
（3）每一个IPV6接口都必须具备一个链路本地地址。

3、唯一本地地址：为了代替站点本地地址的功能，又使这样的地址具有唯一性，避免产生像IPV4的私有地址泄露到公网而造成的问题，RFC4193定义了唯一本地地址。
（1）唯一本地地址，概念上类似于IPV4中的私网地址，仅能够在本地网络使用，在IPV6 Internet上不可被路由。
（2）唯一本地地址固定前缀FC00::/7。它被分为两块，其中FC00::/8暂未定义，另一块是FD00::/8。（/7代表前七位是固定的，如1111 110是固定的）

4、特色地址：
（1）未指定地址：::/128，该地址作为某些报文的源地址，比如作为重复地址检测时发送的邻居初始化过程中客户端所发送的请求报文的源地址。（在没有地址时请求DHCP地址时发送该地址）
（2）环回地址：::1/128，余IPV4中127.0.0.1作用相同。
（3）IPV4兼容地址：在过渡技术中，为了让IPV4地址显得更加突出一些，定义了内嵌IPV4，IPV6地址的部分使用十六进制表示，IPV4地址部分可用十进制格式。（该地址几乎不再使用。）

接口ID的概念：
接口ID为64bits，用于标识链路上的接口，在每条链路上接口ID必须唯一。接口ID有许多用途，最常见的用于就是黏贴在链路本地地址的前缀后面，形成128bits的接口链路本地地址。或者在无状态自动配置中，黏贴在获取到的IPv6全局单播前缀后面，构成接口的全局单播地址。

IPV6组播地址：
1、用来标识一组接口，发往组播地址的数据将被转发给侦听该地址的多个设备。
2、地址范围：FF00::/8。
3、FF打头代表组播地址。
地址共128bit：
（1）flags（9-12bit）：用来表示永久或临时组播组。（0000表示永久或众所周知的，0001表示临时的）
（2）scope（13-16bit）：表示组播组的范围（0：预留、1：节点本地范围、2：链路本地范围，如FF02::1、5：站点本地范围、8：组织本地范围、E：全球范围、F：预留）（只是建议）
（3）group ID（97-128bit）：组播组ID。

IPV6地址分类-预定义组播地址：
Node-local（interfaace-local）用于主机内不同进程间通信
（1）FF01::1,所有节点的组播地址。
（2）FF01::2,所有路由器的组播地址。
Link-Local用于广播域内不同主机间通信。
（1）FF02::1,所有节点的组播地址。（所以IPV6的节点都会接收的一个组播地址，只要配了IPV6地址，无论你是主机还是路由器都会侦听这个地址）
（2）FF02::2,所有路由器的组播地址。
（3）FF02::1:FFXX:XXXX,Soliciter-Node组播地址。（被请求节点组播地址）
（4）FF02::5,所有OSPF路由器组播地址。
（5）FF02::6,所有OSPF的DR路由器组播地址。
（6）FF02::D,所有PIM路由器组播地址。

组播地址的MAC地址映射：
（1）在以太网环境中，一个组播IPV6报文必须执行以太网封装。
（2）组播IPV6报文的目的IP地址是组播IPV6地址，而目的MAC地址则必须是组播MAC地址，并且该地址必须与组播IPV6地址对应。
（3）33-33是专门为IPV6组播预留的MAC地址前缀，MAC地址的后32bit从对应的组播IPV6地址的后32bit拷贝而来。（如组播IPV6地址后32bit为0000 0001，那么组播MAC地址后48bit为33-33-00-00-00-01）

IPV6任播地址：冲突的地址。（配合镜像使用）
（1）任播地址是IPV6特有的地址类型。
（2）用来标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。
（3）发往任播的报文只会被发送到最近的一个接口。
（4）任播地址与单播地址使用相同的地址空间，因此任播与单播的表示无任何区别。
（5）配置时需明确表示是任播地址，以此区分单播和任播。

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