IPv6

IPv6为下一代的IP技术规范,它已经不同于IPv4。一些新的技术被提了出来。IPv6现在处在一个什么样的阶段?IPv6又能给我们带来多少的好处?我要如何实现一个家庭IPv6的网络?

IPv6概述

IPv6可以给每一个设备全球唯一的一个地址。如果防火墙规则允许,无论在哪里都可以访问到每一台设备。

ipv6由原来的32位扩展到了128位。即从8位*4组扩充到了16位*8组。ipv6由原来ipv4的10进制表示法改变成了16进制表示法。

ipv6有三种表示法

一:冒分十六进制

X:X:X:X:X:X:X:X

二:0位压缩表示法

FF01:0:0:0:0:0:0:1=FF01::1

0:0:0:0:0:0:0:1=::1

0:0:0:0:0:0:0:0=::

三:内嵌ipv4表示法

X:X:X:X:X:X:d.d.d.d

::192.168.0.1

::FFFF:192.168.0.1

ipv6地址的分类:

单播地址:

::/128 -> 未指定地址

::1/128 -> loop地址,相当于127.0.0.1

FE80::/10 -> 链路本地地址,相当于192.168.0.0/16

FC00::/7 ->唯一本地地址。

FD00::/8 ->

FC00::/8 -> 不常用。

FEC0::/10 -> 已经弃用。站点本地地址。

FF00::/8 -> 组播地址

一、全球单播地址: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。前三个bit是001。

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,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。 相当于IPv4里面的169.254.0.0/16地址。前10个bit是1111 1110 10,由于最后是64bit的interface ID,所以它的前缀总是fe80::/64。

(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。

已经废弃。

四、特殊地址:

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。

ULA

唯一的本地IPv6单播地址(ULA,Unique Local IPv6 Unicast Address)在RFC4193中标准化了一种用来在本地通信中取代单播站点本地地址的地址。ULA拥有固定前缀FD00::/8,后面跟一个被称为全局ID的40bit随机标识符。

多播IPv6地址(Multicast IPv6 Addresses)

前8个bit为1111 1111, 其中FF01::到FF0F::的多播地址是保留专用地址:

  • FF01::1 节点本地范围所有节点多播地址
  • FF02::1 链路本地范围所有节点多播地址
  • FF01::2 节点本地范围所有路由器多播地址
  • FF02::2 链路本地范围所有路由器多播地址
  • FF05::2 站点本地范围所有路由器多播地址

子网

ipv4是通过子网掩码来区分子网的。而IPv6则直接把前64位做为子网。前48 位为全局地址前缀。接下来的 16 位为子网 ID 字段。后64位为主机ID。

对于全局地址,Internet 编号分配机构 (IANA) 或 ISP 会分配一个前 48 位均为固定位的 IPv6 地址前缀。

地址前缀即相当于原ipv4的子网掩码。

IPv6的地址作用范围

Global,组织内,link,host

Global:全球唯一,以bit001开头。

link内的:链路内,不会被路由器转发。以FE80开头。

host:特指::1

广播地址:以FF开头。

ipv6有两种配置方式:

方式一:主机自动计算。这不同于ipv4的地址分配方式。

方式二:dhcpv6分发,和ipv4类似。

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。

ipv6 routed prefix:即传统的子网掩码。

Router Advertisement:做为路由器的一个职责。用于自动配置IPV6地址。

NDP-Proxy:邻居发现协议。

DHCPv6-Mode:stateless,stateful

连接特定的DNS后缀

两个IPV6地址

临时IPV6地址

本地链接IPv6地址:scope为link的地址。

scope:host,link,global

Proxy Neighbour Discovery Protocol(邻居发现协议) :为ARP的替代协议。

IPv6的特点:

IPv6设计之初就把地址从用户拥有改成运营商拥有。 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。

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。

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。

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。

IPv6实现了IP级的安全。

过渡技术:

双协议栈、隧道技术以及网络地址转换。

ISATAP:网络地址转换。可以使ipv6安全的通过ipv4网络。

在IPV4隧道中传递IPV6: 6rd, 6to4, 6in4.

在IPV6隧道中传递IPV4 : ds-lite。

IPv4的遇到的问题

NAT:网络地址转换。由于IPv4的个数有限,并不能保证每一台独立上网的公共ip。而产生的技术,即地址转换。

double NAT:经过两次甚至三次的地址转化。

ARP:在IPv6里被网上邻居发现协议替换。

家用路由器IPv6的设置:

光猫:中国电信提供的光纤接入设备。

网关:上外网。

路由器:路由连通到不同的网络。

NAT:

透传:把内网暴露到外网。

IPv6的dhcpv6的relay模式:如果使用了中国电信的光猫。并且开通的IPv6和dhcpv6。则后接的第二台路由器ipv4使用原有模式。而IPv6因为没有了NAT,则必须使用relay模式。即把ip的分配置交给了光猫。

IPv6的子网划分,子网掩码即为网络前缀。与 IPv4 不同的是,无法使用可变长度子网划分来创建不同大小的子网,因为所有 IPv6 子网都使用 64 位网络 ID 和 64 位接口 ID。

边界网关协议:在边界网关协议里规定了哪些ip会被路由。那些不会被路由。

IPv6的前景:

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,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,IPv6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。

学习IPv6设备:

树莓派4B Raspberry Pi

为aws打开IPv6:

1 为VPC添加IPv6 CIDR。

2 为subnet添加IPv6 CIDR。并打开允许自动获得IPv6地址。

3 检查security group是否打开了IPv6的端口。

4 检查实例的网络-》IP adress management -》 为实例分配IPv6 address.

5 为VPC添加IPv6的路由规则。

命令:

ping -6 ipv6.baidu.com

nslookup baidu.com 222.222.202.202

FAQ:

1 PPPoe

调制解调器的拨号上网,使用的是PPP协议,即Point to Point Protocol,点到点协议,该协议具有用户认证及通知IP地址的功能。PPP over Ethernet(PPPoE)协议,是在以太网络中转播PPP帧信息的技术,尤其适用于ADSL等方式。

2 IPoe

基于上网用户的物理位置(通过唯一的VLAN ID/PVC ID标示)对用户进行认证和计费,用户上网时无需输入用户名和密码。

参考:

  • https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/vpc/latest/userguide/vpc-migrate-ipv6.html

Author: rainasmoon

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