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🧑💻13 IPv6基础
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1.IPV6与IPV4相比有哪些优势，请简单描述。p6
- “无限”地址空间：IPv6地址长度为128位，提供了大量的地址空间，能够满足物联网等新兴业务的需求，有利于业务演进及扩展。
- 层次化的地址结构：IPv6的地址分配更加规范，有利于路由聚合，缩减IPv6路由表的规模，提高路由快速查询的效率。
- 即插即用：IPv6支持无状态地址自动配置（SLAAC），终端接入更加简单，无需手动配置IP地址或使用DHCP服务器。
- 简化的报文头部：IPv6的报文头部结构较为简单，提升了数据包的转发效率。IPv6通过扩展头部来支持新应用，降低了网络设备的处理负担和投资成本。
- 安全特性：IPv6内置支持IPsec协议和真实源地址认证等功能，能够保证端到端的通信安全性，避免NAT（网络地址转换）对端到端通信完整性的破坏。
- 对移动性的支持：IPv6改进了对移动网络的支持，提升了整个移动网络的性能。
- 增强的QoS特性：IPv6增加了流标签字段，能够为特殊服务和数据流分配特定资源，提升服务质量（QoS）。
2.IPV6的地址长度是多少，如何表示，其基本包头长度为多少个字节。p7 p10
- IPv6的地址长度：IPv6地址长度为 128位（bit）。
- IPv6地址的表示方式：IPv6地址通常用冒号分割为8段，每段16位，使用十六进制表示。例如，
2001:0DB8:2345:CD30:1230:4567:89AB:CDEF/64。
- IPv6基本包头长度：IPv6的基本包头长度为 40字节（40 Byte），这是固定长度。
3.IPV6的基本包头都有哪些字段构成，请写出来。p7
- Version（版本）：4位，表示IP协议的版本号，IPv6的值为6。
- Traffic Class（流量类型）：8位，用于表示数据包的优先级或服务质量（QoS）。
- Flow Label（流标签）：20位，用于标识数据流，支持IPv6的QoS功能。
- Payload Length（有效载荷长度）：16位，表示IPv6报文中有效载荷的长度（不包括基本包头长度）。
- Next Header（下一包头）：8位，指示紧接在IPv6基本包头之后的扩展包头或上层协议的类型（如TCP、UDP等）。
- Hop Limit（跳数限制）：8位，用于限制数据包在网络中经过的路由器数量，相当于IPv4的TTL字段。
- Source Address（源地址）：128位，表示数据包发送方的IPv6地址。
- Destination Address（目的地址）：128位，表示数据包接收方的IPv6地址。
4.请简述IPV6报文处理的大致过程。p9
简洁描述：（易记背）
- 构造报文：IPv6报文由一个基本包头（固定40字节）和多个可选的扩展包头组成，扩展包头根据需要添加。
- 中间路由器处理：当报文经过中间路由器时，路由器只处理基本包头和逐跳选项扩展包头，其他扩展包头不处理。
- 终点设备处理：当报文到达目标设备时，终点设备会处理所有的包头，包括基本包头和所有扩展包头。
- 按需扩展：IPv6设计简化了基本包头，通过扩展包头实现额外功能，如认证、加密等，使报文处理更高效灵活。
细致描述：
- 报文构造：IPv6报文由一个基本包头和多个可选的扩展包头组成。基本包头提供报文转发的必要信息，而扩展包头则用于实现额外的功能（如认证、加密、碎片重组等）。在报文构造时，会根据具体需求添加适当的扩展包头。
- 中间路由器处理：当IPv6报文在网络中传输时，报文会经过多个中间路由器。每个中间路由器只会处理IPv6的基本包头和逐跳选项扩展包头（如果存在）。其余扩展包头不会被中间路由器解析和处理。
- 终点路由器处理：当报文到达终点路由器时，终点设备需要处理所有的扩展包头和基本包头，以便正确地处理和转发报文中的数据。根据扩展包头的类型和内容，终点设备将执行相应的功能（如解密、认证等）。
- 按需构造IPv6报文：IPv6的设计简化了基本包头，同时使用可变长的扩展头部来满足不同的需求。这种按需构造的机制使得IPv6报文的处理更加高效和灵活。
5.IPV6地址分为哪几类，其地址构成由哪两部分构成。p12 p13
Pv6地址分类
- 单播地址（Unicast Address）：标识单个网络接口，用于“一对一”通信。包括以下几种类型：
- 全球单播地址（Global Unicast Address, GUA）：相当于IPv4的公网地址，在全球范围内唯一。
- 唯一本地地址（Unique Local Address, ULA）：相当于IPv4的私有地址，只能在局部网络中使用。
- 链路本地地址（Link-Local Address, LLA）：用于本地链路通信，在一个链路范围内有效。
- 特殊地址
- 其他单播地址……
- 组播地址（Multicast Address）：标识多个网络接口，用于“一对多”通信。IPv6没有定义广播地址，组播地址替代了IPv4中的广播地址。
- 任播地址（Anycast Address）：标识一组网络接口，报文会被路由到距离最近的某一个接口，适用于“一对最近”的通信。
IPv6地址的构成
- 网络前缀（Network Prefix）：相当于IPv4地址中的网络ID，表示网络的地址部分。其长度可以根据网络需求进行调整。
- 接口标识（Interface Identifier）：相当于IPv4地址中的主机ID，标识具体设备的接口部分。通常为64位，与网络前缀一起组成完整的IPv6地址。
常见的IPv6单播地址（如全球单播地址、链路本地地址等）要求网络前缀和接口标识各为64位。
6.请简述IPV6主机无状态地址自动配置的过程。p25
简洁描述：（易记背）
- 生成链路本地地址：主机根据自身的MAC地址生成一个链路本地地址（前缀为
FE80::/64）。
- 重复地址检测（DAD）：对生成的链路本地地址进行重复地址检测，确保唯一性。
- 发送路由器请求（RS）：主机发送ICMPv6路由器请求（RS）报文，询问网络中的路由器配置信息。
- 接收路由器通告（RA）：主机接收到路由器的ICMPv6路由器通告（RA）报文，其中包含网络前缀等信息。
- 生成全局单播地址：主机根据RA报文中的网络前缀和自身接口标识符生成全局单播地址。
- 再次进行重复地址检测（DAD）：对生成的全局单播地址进行第二次重复地址检测，以确保该地址在网络中的唯一性。
- 配置其他网络参数：根据RA报文中的其他信息（如MTU、DNS等），自动完成网络的其他配置。
细致描述：
获取前缀信息：IPv6主机首先通过发送一个“路由器请求（Router Solicitation, RS）”消息来请求网络中的路由器发送路由器通告（Router Advertisement, RA）消息。RA消息由路由器定期或应请求发送，包含网络前缀信息和其他配置参数。
生成IPv6地址：主机收到RA消息后，获取到网络前缀信息，然后根据自己的接口MAC地址或其它方法生成一个64位的接口标识（通常使用EUI-64格式）。将收到的64位网络前缀和生成的64位接口标识拼接在一起，形成一个完整的IPv6地址。
重复地址检测（Duplicate Address Detection, DAD）：在使用生成的IPv6地址之前，主机会发送一个邻居请求（Neighbor Solicitation, NS）消息来检测网络中是否已经存在相同的地址（即进行DAD）。如果没有检测到冲突（没有相应的邻居通告NA消息），则可以使用该地址。
配置地址并启用：如果DAD检测通过（没有发现地址冲突），主机将正式配置并启用该IPv6地址用于通信。
配置其他参数：RA消息还可以包含其他网络配置参数（例如MTU大小、默认网关等），主机可以根据这些参数进一步完成网络配置。
7.请简单描述被请求节点组播地址的作用，其有效范围是什么。p19
简洁描述 ：
- 作用：被请求节点组播地址用于IPv6的邻居发现机制和地址重复检测，帮助查找网络中目标节点的链路层地址，减少网络广播。
- 有效范围：仅在本地链路范围内有效，不会被路由到其他网络。
细致描述：
- 作用：被请求节点组播地址用于IPv6邻居发现机制和地址重复检测（Duplicate Address Detection, DAD）。当一个节点需要查找另一个节点的链路层地址（如MAC地址）时，会向该节点的被请求节点组播地址发送邻居请求（Neighbor Solicitation, NS）消息。通过这种方式，减少了对整个网络进行广播的需求，提高了网络效率。
- 有效范围：被请求节点组播地址的有效范围是本地链路范围（Link-Local）。也就是说，组播地址只在同一个链路（如同一子网或广播域）内有效，数据包不会被转发到其他链路。
8.NDP协议主要使用了ICMPV6中的哪些报文，请列举出来。p24
- RS（路由器请求） - 类型 133
- RA（路由器通告） - 类型 134
- NS（邻居请求） - 类型 135
- NA（邻居通告） - 类型 136
9.IPV6中无状态地址获取用到了ICMPV6中的哪几个报文，地址冲突又用到了ICMPV6中的哪个报文。p24
- 无状态地址获取用到了ICMPv6中的以下报文：
- RS（路由器请求，Router Solicitation） - 类型 133
- RA（路由器通告，Router Advertisement） - 类型 134
- 地址冲突检测（DAD，重复地址检测）用到了ICMPv6中的以下报文：
- NS（邻居请求，Neighbor Solicitation） - 类型 135
- NA（邻居通告，Neighbor Advertisement） - 类型 136
10.IPV6使用什么来取代IPV4中的ARP地址解析功能。p27
在IPv6中，ICMPv6协议中的邻居请求（NS）和邻居通告（NA）报文取代了IPv4中的ARP（地址解析协议）来实现地址解析功能。IPv6通过NS和NA报文来查询和响应邻居的链路层地址（如MAC地址），无需像ARP那样使用广播，提高了网络效率。
什么是IPV6，适用于什么场景
Pv6（Internet Protocol Version 6）是下一代互联网协议，用于取代IPv4，解决了IPv4地址耗尽的问题。它的主要特点包括128位地址长度，能够提供极其庞大的地址空间，满足未来物联网、移动通信等需求。
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Last update: 2024-08-19
