网络网络层之(3)IPv6地址

网络网络层之(3)IPv6协议


Author: Once Day Date: 2024年4月2日

一位热衷于Linux学习和开发的菜鸟，试图谱写一场冒险之旅，也许终点只是一场白日梦…

漫漫长路，有人对你微笑过嘛…

全系列文档可参考专栏：通信网络技术_Once-Day的博客-CSDN博客。

参考文章:

  • 《TCP/IP详解卷一》
  • IEEE RA Guidelines for Use of EUI, OUI, and CID
  • IPv6本地链路地址生成方式_ipv6_addr_gen_mode-CSDN博客
  • RFC 2373: IP Version 6 Addressing Architecture (rfc-editor.org)
  • RFC 2464: Transmission of IPv6 Packets over Ethernet Networks (rfc-editor.org)
  • RFC 4291: IP Version 6 Addressing Architecture (rfc-editor.org)

文章目录

  • 网络网络层之(3)IPv6协议
        • 1. 概述
          • 1.1 基础信息
          • 1.2 IPv6地址简化表示方法
        • 2. IPv6地址
          • 2.1 IPv6地址构成
          • 2.2 IPv6本地链路地址
        • 3. IPv4和IPv6地址转换
          • 3.1 单播地址转换
        • 4. IPv6组播地址
          • 4.1 组播地址格式
          • 4.1 特殊组播地址

1. 概述
1.1 基础信息

IPv6地址是互联网协议第六版（Internet Protocol Version 6）的一部分，它是为了解决IPv4地址耗尽问题而设计的新一代互联网地址协议。

IPv6地址使用128位地址长度，相较于IPv4的32位，大幅增加了地址空间，可以为地球上几乎每一粒沙子分配一个唯一的网络地址。

它通常使用十六进制表示，并且通过冒号（:）分隔成8组，每组4个十六进制数。例如，一个IPv6地址可能看起来像这样：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

IPv6很多地方规则与IPv4一致，因此本文不再描述那些与IPv4一样的内容，而是谈谈IPv6比较独特的地方。

1.2 IPv6地址简化表示方法

IPv6地址由于其128位的长度，以标准方式表示时非常长，因此在实际使用中，人们通常会采用简化表示法来减少地址的复杂性。IPv6地址简化的基本规则包括以下方面[RFC4291]：

  1. 省略前导零：在IPv6地址的每个16位字段中，可以省略字段起始部分的所有零。例如，“0042"可以简化为"42”，“0A00"可以简化为"A00”。

  2. 双冒号缩写：在IPv6地址中，一连串的零可以被替换为"::“（双冒号）。这个简化规则只能使用一次，因为多次使用会造成地址不明确。例如，2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab可以被简化为2001:0db8::1428:57ab。如果地址中有多个零段，通常会将最长的连续零段替换为”::"以进行最大程度的简化。

  3. 在IPv6格式中嵌入IPv4地址可以采用混合符号形式，紧接着IPv4部分的地址块的值为ffff，地址其与部分使用点分四组格式。如::ffff:10.0.0.1表示由IPv4地址(10.0.0.1)映射的IPv6地址。

  4. IPv6地址的低32位通常采用点分四组表示法，例如::0102:f001可以表示为::1.2.240.1，称为IPv4兼容的IPv6地址。

例如，完整的IPv6地址2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001可以被简化为2001:0db8::1。

需要注意的是，"::"不能用于省略单个零段，因为这会导致地址的歧义。

[RFC5952]制定了一些规则，以缩小选择范围，减少不必要的混淆。

  1. 前导的零必须被压缩，例如2001::0001变成2001::1。
  2. ::用于影响最大的地方，以压缩最多的零，如果多个块中包含等长度的零，顺序靠前的块将被替换为::。
  3. a到f的十六进制数字应该使用小写表示。

在URL等场景下，IPv6的冒号会和端口号冲突，因此需要使用括号包围IPv6地址，如下表示:

https://[2001:6666]:443
2. IPv6地址
2.1 IPv6地址构成

IPv6地址比IPv4长了四倍，因此能表示的地址数目范围非常大，也没有像IPv4一样分为A/B/C/D类地址。

IPv6吸取了IPv4子网划分的优点，直接一步到位，使用CIDR表示，通过前缀表示法，来划分许多特殊地址范围，如fe80::/10范围内的地址全都是本地链路地址，不能用于公共互联网。

IPv6也没有广播地址，因此不用像IPv4一样去区分子网号和主机号，直接根据地址范围划分作用。

常见IPv6地址范围划分如下:

前缀描述
::/0默认路由条目，不用于寻址。
::/128未指定地址 (Unspecified Address)，可用于源IP地址。
::1/128环回地址 (Loopback Address)，类似于IPv4中的127.0.0.1。
fc00::/7唯一本地地址 (Unique Local Address, ULA)，不用于公共互联网。
fe80::/10链路本地地址 (Link-Local Address)，只在单个链路上有效，不会被路由器转发到其他链路。
ff00::/8多(组)播地址 (Multicast Address)，仅作为目的IP地址使用。
::ffff:0:0/96IPv4映射地址 (IPv4-mapped IPv6 Address)，只用于内部主机。
64:ff9b::/96IPv4-IPv6转换地址 (IPv4-IPv6 Translation Address)，用于自动IPv4/IPv6转换机制(如NAT64)。

通常一个网络接口上会有多个IPv6地址(本地链路地址+全球单播地址+组播地址等等)，而IPv4一般只有一个地址。

2.2 IPv6本地链路地址

链路本地IPv6地址使用接口标识符(IID)作为组成之一，通常直接由接口的链路层MAC地址形成，如下:

在这里插入图片描述

在IEEE标准中，EUI表示扩展唯一标识符，分成EUI-64和EUI-48版本。以太网中常用的是EUI-48的短格式版本，两者区别是其长度不一样。

EUI-48也就是常说的MAC地址，其第一个字节最低倒数第二位(U/G)表示该MAC地址是全局MAC地址还是本地MAC地址。

EUI-48通过在第三个字节和第四个字节中插入两个字节(0xFFFE)可以转化成EUI-64地址，再取反(U/G)位，便可以用于链路本地IPv6地址的接口标识符组成。反转目的是将原来的全局MAC地址变成本地MAC地址，正好对应链路本地IPv6地址含义。

例如，接口MAC地址是00:11:22:33:44:55，那么其IPv6链路本地地址是fe80::0211:22ff:fe33:4455。

下面是Linux设备上的IPv6链路本地地址实例：

ubuntu->~:$ ifconfig eth0
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500inet 10.0.4.17  netmask 255.255.252.0  broadcast 10.0.7.255inet6 fe80::5054:ff:fe85:f022  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>ether 52:54:00:85:f0:22  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 52199351  bytes 16755548321 (16.7 GB)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 47234618  bytes 12477606055 (12.4 GB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

Mac地址是52:54:00:85:f0:22，有0x52=b'01010010，这是一个本地MAC地址，取反之后，即52:54:00:85:f0:22。

然后添加0xFFFE，便构造出实际的链路本地IPv6地址fe80::5054:ff:fe85:f022。

对于其他链路层或者IP隧道协议，会使用各自独特的标识符来创建，例如隧道IP地址。

注意，这里细心的人也许发现了，52:54:00:85:f0:22是个本地MAC地址，反转之后不就变成了全局MAC地址呢？

确实如此，这是实践带来的问题，上述设备是qemu虚拟设备，因此使用了本地MAC地址。在[RFC 4291]中，明确表示EUI-64地址反转U/G位后，其含义仅供参考，不强行要求对应本地链路含义。

简单来说，修改后的EUI-64地址能对应上“链路本地”含义最好，不能对应也不算是错误，只是一串描述符而已。

3. IPv4和IPv6地址转换
3.1 单播地址转换

在一些IPv6和IPv4过渡的网络中，需要在IPv4和IPv6之间进行转换，相关内容可以参考[RFC6144]和[RFC6052]。

该方案使用一种特殊地址格式，称为嵌入IPv4的IPv6地址，可采用如下的六种格式来进行编码：

在这里插入图片描述

其中64:ff9b::/96是一个非常有名的转换前缀，正好对应这里面的/96情况。除了知名前缀之外，也可以是组织为转换器分配的唯一前缀。标识对应的8位必须全为0，以保持与[RFC4291]指定标识符的兼容性，后缀位被保留，并且也应该设置为0。

4. IPv6组播地址
4.1 组播地址格式

IPv6中，前缀ff00::/8已被预留给组播地址，其中后面的112位可用于保存组号，如下所示。

在这里插入图片描述

基本的IPv6组播格式包含4个标志位：

  • 0，保留位。
  • R，包含会合点。
  • P，使用单播前缀。
  • T，临时的地址。

4位的范围值用于表示组播的范围(全球/本地等)，如下所示:

范围值描述
0/3/4/6/7/9-d/f保留和未分配的值
1接口和机器本地
2链路和子网本地
5站点本地
8组织本地
e全球

例如，对于IANA分配的NTP服务协议组播地址，可以跨越多个地址范围，即可变范围的组播地址ff0x::101，如下所示：

地址描述
ff01::101同一机器中的所有NTP服务器
ff02::101同一链路/子网中的所有NTP服务器
ff04::101某些管理定义范围内的所有NTP服务器
ff05::101同一站点中的所有NTP服务器
ff08::101同一组织中的所有NTP服务器
ff0e::101Internet中的所有NTP服务器

标志位(P/R/T)含义如下：

位字段(标志)描述
R会合点标志(0-常规的，1-包括RP地址)
P前缀标志(0-常规的，1-基于单播前缀的地址)
T临时标志(0-永久分配的，1-临时的)

当P位设置为1时，无须基于每个组的全球性许可，可以采用以下两个方法确定地址:

  • 基于单播前缀的IPv6组播地址分配，提前拿到一个分配的单播前缀，然后同时分配一个有效的组播地址集合。
  • 链路范围的IPv6组播，使用接口标识符，组播地址基于主机的IID标识。

P位设置为1通常也要求T位也为1，上述两种组播地址格式如下所示：

在这里插入图片描述

例如，一个组织分配了一个单播前缀3ffe:ffff:1::/48，同时也会分配一个基于单播的组播前缀ff3x:30:3ffe:ffff:1::/96。

  • x表示组播范围可以由该组织自行选择，例如链路本地(2)和组织本地(8)。
  • 3表明P和T位同时设置，这个地址是基于单播前缀的IPv6组播地址分配，并且是动态的。
  • 30是指单播地址前缀长度为48，然后后面接着单播前缀3ffe:ffff:1。

在创建唯一的链路本地范围的组播地址，可以使用接口标识符IID构建组播地址，前缀长度需要固定为255，范围只能为接口本地和链路本地。

当R和P字段设置为1时，表示组播路由协议需要知道一个会合点(RP)，即可以处理一个或者多个组播组的组播路由器的IP地址。其格式如下:

在这里插入图片描述

RIID字段值是RP的IP地址的低4位，其余部分用零填充。

例如，对于组播地址ff75:940:2001:db8:dead:beef:f00d:face，其范围为5(站点本地)，RIID值为9，前缀长度为64(0x40)，所以单播前缀为2001:db8:dead:beef/64，RP地址则为2001:db8:dead:beef::9。

4.1 特殊组播地址

这些地址用于IPv6协议的不同方面，包括路由协议、网络管理以及特定的网络服务。例如，ff02::1地址用于标识同一链路上的所有节点，而ff02::2用于标识同一链路上的所有路由器。Solicited-Node地址有助于IPv6邻居发现过程，它是通过在IPv6地址的最后24位前添加ff02::1:ff前缀来构造的。

组播地址范围描述
ff01::1节点所有节点
ff01::2节点所有路由器
ff01::fb节点mDNSv6
ff02::1链路所有节点
ff02::2链路所有路由器
ff02::4链路DVMRP路由器
ff02::5链路OSPFIGP
ff02::6链路基于OSPFIGP设计的路由器
ff02::9链路RIPng路由器
ff02::a链路EIGRP路由器
ff02::d链路PIM路由器
ff02::16链路支持MLDv2的路由器
ff02::6a链路所有探测器
ff02::6d链路LL-MANET路由器
ff02::fb链路mDNSv6
ff02::1:2链路所有DHCP代理
ff02::1:3链路LLMNR
ff02::1:ffxx:xxxx链路请求节点地址范围
ff05::2站点站点本地作用域的所有路由器
ff05::fb站点mDNSv6
ff05::1:3站点所有DHCP服务器
ff0x::可变的保留
ff0x::fb可变的mDNSv6
ff0x::101可变的NTP
ff0x::133可变的聚合服务器访问协议
ff0x::18c可变的所有AC的地址
ff3x::/32(特殊范围)SSM块






Alt

Once Day

也信美人终作土，不堪幽梦太匆匆......

如果这篇文章为您带来了帮助或启发，不妨点个赞👍和关注，再加上一个小小的收藏⭐！

(｡◕‿◕｡)感谢您的阅读与支持~~~

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.rhkb.cn/news/299018.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

RabbitMQ3.13.x之十_流过滤的内部结构设计与实现

RabbitMQ3.13.x之十_流过滤的内部结构设计与实现

RabbitMQ3.13.x之十_流过滤的内部结构设计与实现 文章目录 RabbitMQ3.13.x之十_流过滤的内部结构设计与实现1. 概念1. 消息发布2. 消息消费 2. 流的结构1. 在代理端进行过滤2. 客户端筛选3. JavaAPI示例4. 流过滤配置5. AMQP上的流过滤6. 总结 3. 相关链接 1. 概念 流过滤的思…
阅读更多...
实战篇04：获取用户详细信息

实战篇04：获取用户详细信息

实战篇04&#xff1a;获取用户详细信息 一、接口信息 1.1 基本信息 请求路径&#xff1a;/user/userInfo 请求方式&#xff1a;GET 接口描述&#xff1a;该接口用于获取当前已登录用户的详细信息 1.2 请求参数 无 1.3 响应数据 响应数据类型&#xff1a;application/json …
阅读更多...
基于圆柱体镜子和光线跟踪实现镜反射观测全景观图的matlab模拟仿真

基于圆柱体镜子和光线跟踪实现镜反射观测全景观图的matlab模拟仿真

目录 1.程序功能描述 2.测试软件版本以及运行结果展示 3.核心程序 4.本算法原理 光线与圆柱镜面的交点计算&#xff1a; 反射光线计算&#xff1a; 全景图坐标转换&#xff1a; 5.完整程序 1.程序功能描述 基于圆柱体镜子和光线跟踪实现镜反射观测全景观图.模拟的场景…
阅读更多...
SV学习笔记（七）

SV学习笔记（七）

文章目录 类型转换写在前面动态转换子类句柄赋值于父类句柄父类句柄转换为子类句柄 虚方法写在前面非虚函数的调用虚函数的调用虚方法的建议为什么使用虚方法 对象拷贝写在前面赋值和拷贝总结 回调函数写在前面实例完成回调函数功能需要三步&#xff1a; 参数化类写在前面实现一…
阅读更多...
如何使用极狐GitLab Maven 仓库？

如何使用极狐GitLab Maven 仓库？

本文作者&#xff1a;徐晓伟 GitLab 是一个全球知名的一体化 DevOps 平台&#xff0c;很多人都通过私有化部署 GitLab 来进行源代码托管。极狐GitLab 是 GitLab 在中国的发行版&#xff0c;专门为中国程序员服务。可以一键式部署极狐GitLab。 本文主要讲述了如何使用极狐GitLa…
阅读更多...
TPAMI：计算机学会像人脑一样“听话”了！清华团队实现混合语音分离技术突破

TPAMI：计算机学会像人脑一样“听话”了！清华团队实现混合语音分离技术突破

我们的大脑在处理声音信息时有一个特长&#xff1a;可以将注意力集中在感兴趣的对话或声音上&#xff0c;忽略其它无关的声音或者噪音。我们每天都在不知不觉地运用这种特长&#xff0c;在通勤的地铁上、嘈杂的餐厅里&#xff0c;广播声、音乐声、多人同时说话的声音&#xff0…
阅读更多...
Redis中的持久化

Redis中的持久化

持久化 .RDB手动触发save命令bgsave命令 自动触发bgsave的具体流程RDB的处理保存压缩校验 RDB的优缺点 AOF命令写入文件同步重写机制启动时恢复数据 本章重点回顾 . RDB RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到硬盘的过程,触发RDB持久化过程分为手动触发和自动触发 手动触发…
阅读更多...
【Java+Springboot】----- 通过Idea快速创建SpringBoot项目操作方法

【Java+Springboot】----- 通过Idea快速创建SpringBoot项目操作方法

一、第一步&#xff1a; 点击选择【File】->【New】-> 【Project】 最后弹出[new Project]界面。 二、第二步&#xff1a; 1. 选择【Spring Initializr】 2. 然后选择【Project SDK】的版本 3. 然后 Choose Initializr Service URL 选择默认&#xff08;Default&#x…
阅读更多...
JAVA8 新特性StreamAPI使用(二）

JAVA8 新特性StreamAPI使用(二）

一、使用StreamAPI&#xff0c;&#xff08;基于数据模型——客户、订单和商品&#xff0c;实体关系图如下&#xff0c;客户可以有多个订单&#xff0c;是一对多的关系&#xff0c;而产品和订单的关系是多对多的&#xff09;需求如下&#xff1a; 二、Stream API思维导图 三、需…
阅读更多...
【Java EE】SpringBoot的创建与简单使用

【Java EE】SpringBoot的创建与简单使用

文章目录 &#x1f340;环境准备&#x1f333;Maven&#x1f332;SpringBoot是什么&#x1f384;Spring Boot 项目创建&#x1f338;使用Idea创建&#x1f338;创建SpringBoot项⽬&#x1f338;SpringBoot项目的运行 ⭕总结 &#x1f340;环境准备 如果你的IDEA是专业版&#…
阅读更多...
六、从零实战企业级K8S本地部署ThingsBoard专业版集群

六、从零实战企业级K8S本地部署ThingsBoard专业版集群

1、从 docker hub 拉取 ThingsBoard PE 映像（所有节点） 1.1、查看k8s信息（主节点） kubectl cluster-info #查看k8s集群信息 kubectl get node #查看节点信息 kubectl get pod -A #查看内部组件1.2、从 docker hub 拉取 ThingsBoard PE 映像（所有…
阅读更多...
SYS-2722音频分析仪SYS2722

SYS-2722音频分析仪SYS2722

181/2461/8938产品概述&#xff1a; Audio Precision 2722 音频分析仪是 Audio Precision 屡获殊荣的 PC 控制音频分析仪的旗舰型号&#xff0c;长期以来一直是音频设备设计和测试的全球公认标准。功能齐全的 SYS-2722 提供了测试转换器技术最新进展所需的无与伦比的失真和噪声…
阅读更多...
Linux云计算之网络基础9——园区网络架构项目

Linux云计算之网络基础9——园区网络架构项目

要求构建大型园区网络架构&#xff0c;方案如下&#xff1a; 园区A 园区c 公司B 要求&#xff1a; 1、A公司园区网络 一台汇聚层三层交换机&#xff0c;两台接入层二层交换机。 出口有一台路由器。 2、A园区有五台服务器。 分别为两台 WEB 服务器&#xff0c;…
阅读更多...
专注项目管理的Mac工具 - Project Office Pro 最新版

专注项目管理的Mac工具 - Project Office Pro 最新版

Project Office Pro for Mac是一款功能强大的项目管理软件&#xff0c;旨在帮助用户更好地管理和跟踪项目进展&#xff0c;提高工作效率和质量。以下是该软件的主要功能介绍&#xff1a; 项目创建与编辑&#xff1a;用户可以根据自己的需求自定义项目计划&#xff0c;包括设置…
阅读更多...
C#手术麻醉信息系统源码，技术框架：Vue，Ant-Design+百小僧开源框架

C#手术麻醉信息系统源码，技术框架：Vue，Ant-Design+百小僧开源框架

C#手术麻醉信息系统源码&#xff0c;技术框架&#xff1a;Vue&#xff0c;Ant-Design百小僧开源框架 手术麻醉系统主要用于在手术过程中监测和控制患者的状态&#xff0c;确保手术的顺利进行并保障患者的生命安全。该系统通过一系列先进的医疗设备和技术&#xff0c;为手术患者…
阅读更多...
玩机进阶教程-----高通9008线刷XML脚本修改备份 檫除的操作步骤解析

玩机进阶教程-----高通9008线刷XML脚本修改备份 檫除的操作步骤解析

在高通9008官方固件中我们可以看到刷写需要的脚本rawprogram0.xml和辅助脚本patch0.xml&#xff0c;脚本的作用在于将固件内各个分区对应写入手机内。根据分区地址段。然后判断脚本中那些分区不写入。以下步骤将分析emmc字库为例来讲解如何将默认刷入脚本修改为备份 檫除脚本。…
阅读更多...
C++——栈和队列容器

C++——栈和队列容器

前言&#xff1a;这篇文章我们将栈和队列两个容器放在一起进行分享&#xff0c;因为这两个要分享的知识较少&#xff0c;而且两者在结构上有很多相似之处&#xff0c;比如栈只能在栈顶操作&#xff0c;队列只能在队头和队尾操作。 不同于前边所分享的三种容器&#xff0c;这篇…
阅读更多...
搭建电商购物独立站抓取主流电商产品数据的方法：工具+电商数据采集API接口

搭建电商购物独立站抓取主流电商产品数据的方法：工具+电商数据采集API接口

分享一个抓取数据产品的方法&#xff0c;也是别人给我说的。 想做一个联盟产品相关的网站&#xff0c;然后需要采集电商网站的产品。咨询大佬告诉我&#xff0c;大量级电商商品数据的采集可以接入专业的电商数据采集API接口&#xff0c;也可以用webscrsper&#xff0c;于是乎就…
阅读更多...
bootstrap+thymeleaf 页面多选回显时莫名其妙多了

bootstrap+thymeleaf 页面多选回显时莫名其妙多了

bootstrapthymeleaf 页面多选回显时莫名其妙多了 问题现象问题分析问题处理总结 问题现象 今天遇到的问题的描述正如标题中的一样&#xff0c;就是后台管理系统在配置完内容后点击保存&#xff0c;回显时发现页面竟然莫名其妙多了一些数据。项目整体后台管理系统采用的是boots…
阅读更多...
回归预测 | Matlab基于CPO-GPR基于冠豪猪算法优化高斯过程回归的多输入单输出回归预测

回归预测 | Matlab基于CPO-GPR基于冠豪猪算法优化高斯过程回归的多输入单输出回归预测

回归预测 | Matlab基于CPO-GPR基于冠豪猪算法优化高斯过程回归的多输入单输出回归预测 目录 回归预测 | Matlab基于CPO-GPR基于冠豪猪算法优化高斯过程回归的多输入单输出回归预测预测效果基本介绍程序设计参考资料 预测效果 基本介绍 Matlab基于CPO-GPR基于冠豪猪算法优化高斯…
阅读更多...
最新文章
推荐文章

Copyright @ 2022~2023

友情链接： 我的编程经验分享 一条长河网 尧图网站开发