Tcp/Ip V6扫盲系列

电脑与网络 2006-5-6 16:55

[第一篇]－Ipv6概述, 本章概要：Ipv6与Ipv4的对比、Ipv6地址划分选项 
水平有限，若有疏漏，还请海涵。。。 
 
什么是Tcp/Ip V6？Tcp/Ip V6就是Tcp/Ip 版本6。// 
其实这个名词没啥特别的，Tcp/Ip V6就是对现在大家用的Tcp/Ip V4协议的升级。那么为什么要升级Tcp/Ip V4呢？最简单的回答就是：僧多粥少了，Tcp/Ip V4已经不够用了，于是乎就出来这么一个新的Tcp/Ip协议。这个协议干什么用的？就是应付Tcp/Ip V4地址不够分配而产生的。 
 
IPv4表示方法是点分10进制 
先解释一个概念，为什么Tcp/Ip V4不够用了？ 
首先讲一个定义，Tcp/Ip V4地址定义的IP地址是32位的，那么这个Tcp/Ip V4尽可能最大分配的地址是2的32次方个地址。先看下Tcp/Ip V4地址的分配情况： 
Tcp/Ip V4地址一共分为ABCDE5类，范围分别是（掩码为默认情况）： 
A类：1.0.0.0－126.255.255.255 （8） 
B类：128.0.0.0－191.255.255.255 （16） 
C类：192.0.0.0－223.255.255.255 （24） 
D类：224.0.0.0－239.255.255.255 
E类：240.0.0.0－254.255.255.255 
其中，ABC是用在我们的Internet上的，D类用于组播通信，E类用于科研。实际上我们使用的只能是ABC这3类。但是ABC这3类的Tcp/Ip V4地址在现在并不能给每一个上网的计算机分配一个合法的Tcp/Ip V4地址，所以，为了让更多的人上网，就出现这么一个东西：NAT地址转换。原理是：一个局域网使用私网地址，通过网关的共网地址，使用NAT，把内网的请求转换为共网的IP，然后访问，数据回送时，先通过网关，再转回到内网。 
付：所有的私网IP（掩码为默认情况）： 
A类：10.0.0.0－10.255.255.255（8） 
B类：172.16.0.0－172.31.255.255（16） 
C类：192.168.0.0－192.168.255.255（24） 
 
使用NAT地址转换的缺点： 
1．加密的数据包无法进过转换。 
2．为了适应NAT转换，应用程序的复杂性大大提升。 
总之，NAT地址转换只是延长Tcp/Ip V4共网地址空间使用寿命的权宜之计。 
 
PS：在这里说一下几个基本概念。 
1．为什么说Tcp/Ip V4地址是32位的？ 
首先，计算机是一个电器设备，那么注定的计算机只能识别0和1，我们所使用的类似192.168.0.1这样的IP地址用2进制表示为： 
11000000.10101000.00000000.00000001 
这样一共是32个数字，所以是32位。 
小知识：怎么从10进制换算2进制： 
首先我们要知道，2的N次方是换算的基础。先给一组标准数： 
128 64 32 16 8 4 2 1 
这些都是2的N次方，128前面还可以加上2的9次方等等。 
咱们先算192的2进制，首先192大于128，那么192是可以被128减的，那么在128上标示为1，192－128＝64，那么64－64刚好减完，所以在64上标示为1，其他数字全是零，然后，我们可以得到，192对应的二进制是11000000。 
再例如，算110的二进制，首先110不可以被128减，所以，128标示为0。 
那么110可以被64减，那么在64上标示为1，减得46 
而46可以被32减，那么在32上标示为1，减得为14 
14不能被16减，所以16标示为0 
而14能被8减，那么8上标示为1 
减得6，6可以被4减，得2，4上标示为1 
而2不能被4减，所以4上标示为0 
然后2可以被2减，2标示为1 
最后得1标示为0。那么110得二进制为：011011010 
会了吧，那么，对于一个2进制怎么换算10进制？首先还是那排标准数 
128 64 32 16 8 4 2 1 
假如现在算10110011这个二进制，那么我们开始对应标准数每位乘起来再相加 
1*128+0*64+1*32+1*49+0*8+0*4+0*2+0*1＝179 
会算了吧，这个比短除法简单多了吧。嘿嘿。 
 
2．192.168.0.0－192.168.255.255（24）后面括号里得24是什么意思？ 
其实类似192.168.0.1/24这样得写法。24标示掩码中二进制1的个数。 
例如（8） 
掩码就是 
11111111.00000000.00000000.00000000 
根据上面的方法，换算成10进制就是255.0.0.0 
比如（24） 
掩码就是 
11111111.11111111.11111111.00000000 
换算成十进制就是255.255.255.0 
明白？？？ 
 
 
上面说完了，Tcp/Ip V4是32位的，那么Tcp/Ip V6是多少位的呢？Tcp/Ip V6被定义为成128位了，那么他有多少个IP地址呢？一共是2的128次方个。 
换算下来一共是：340282366920938463463374607431768211456个地址。 
这么多地址有多少呢？实际上来讲，这么打的地址池可以给地球表面每平方米分配6.64×10的23次方个地址。 
怎么来的呢？ 
首先地球陆地面积是197299019×2.59×10的6次方平方米 
Tcp/Ip V6地址有3.4×10的38次方个。 
一除，正好是约6.64×10的23次方个地址 
 
IPv6表示方法是冒号分16进制 
那么，这么大的地址是不是会让人迷失的，其实Tcp/Ip V6地址是由2部分组成的。 
64位的子网标识符＋64位的接口标识符。 
 
一个典型的Tcp/Ip V6地址类似这样： 
21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A 
这是一个可集聚全球单播地址，说白就是类似Tcp/Ip V4的共网地址。 
 
这个地址中，21DA:00D3:0000:2F3B是子网标示符，而后面的:02AA:00FF:FE28:9C5A是接口标识符。 
那么Tcp/Ip V6地址怎么划分的： 
分配前缀格式占总空间比例 
保留 0000 0000 1/256 
为网络服务接入点分配保留（NSAP） 0000 001 1/256 
可集聚全球单播地址 001 1/8 
链路本地单播地址 1111 1110 10 1/1024 
站点本地单播地址 1111 1110 11 1/1024 
多播地址 1111 1111 1/256 
以上是目前分配的Tcp/Ip V6地址，其他没有写出来的都是未分配的，已经划分的地址占总Tcp/Ip V6地址池的12.7％ 
Ps：以上前缀格式都是2进制的，一个Tcp/Ip V6地址标示成二进制为 
0000000000000000：0000000000000000：0000000000000000：0000000000000000：0000000000000000：0000000000000000：0000000000000000：0000000000000000 
前缀格式是说从第一端最左边开始的数字。 
先概述一下这些地址吧： 
 
可集聚全球单播地址： 
简称全球地址，可集聚全球单播地址对应的是Tcp/Ip V4的公共地址。 
例如： 
21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A 
 
链路本地单播地址与站点本地单播地址： 
链路本地单播地址用于同一链路上的邻接点之间和邻接点发现过程。 
它其实类似Tcp/Ip V4的私有地址：如169.254.0.0/16 
例如： 
FE80:5EFE: 0000:0000:0228:00FF:FE43:9A52 
 
站点本地单播地址用于同一机构中的节点之间的通信。 
它类似Tcp/Ip V4的私网地址（注意，上面是私有地址，这个是私有地址）：如 
A类：10.0.0.0－10.255.255.255（8） 
B类：172.16.0.0－172.31.255.255（16） 
C类：192.168.0.0－192.168.255.255（24） 
例如： 
FEC0:5EFE: 0000:0000:0228:00FF:FE43:9A52 
 
和上面的区别在于最前面，一个是FE80一个是FEC0 
 
PS：什么是私有地址 
 
引用一段windows服务器中文站风间子的文章的一段 
原文在：http://www.winsvr.org/info/info.php?sessid=&infoid=14 
当DHCP客户端计算机处于以下三种情况之一时，触发DHCPDISCOVER广播消息： 
当TCP/IP协议作为DHCP客户端（自动获取IP地址）进行初始化（DHCP客户端启动计算机、启用网络适配器或者连接到网络时）； 
DHCP客户端请求某个IP地址被DHCP服务器拒绝，通常发生在已获得租约的DHCP客户端连接到不同的网络中； 
DHCP客户端释放已有租约并请求新的租约。 
此时，DHCP客户端发起DHCPDISCOVER广播消息，向所有DHCP服务器获取IP地址租约。此时由于DHCP客户端没有IP地址，因此在数据包中，使用0.0.0.0作为源IP地址，然后广播地址255.255.255.255作为目的地址。在此请求数据包中同样会包含客户端的MAC地址和计算机名，以便DHCP服务器进行区分。 
如果没有DHCP服务器答复DHCP客户端的请求，DHCP客户端在等待1秒后会再次发送DHCPDISCOVER广播消息。除了第一个DHCPDISCOVER广播消息外，DHCP客户端还会发出三个DHCPDISCOVER广播消息，等待时延分别为9秒、13秒和16秒加上一个长度为0～1000毫秒之间的随机时延。如果仍然无法联系DHCP服务器，则认为自动获取IP地址失败，默认情况下将随机使用APIPA（自动专有IP地址，169.254.0.0/16）中定义的未被其他客户使用的IP地址，子网掩码为255.255.0.0，但是不会配置默认网关和其他TCP/IP选项，因此只能和同子网的使用APIPA地址的客户端计算机进行通讯。 
 
简单来说，就是对于一个网卡，你即没有DHCP给他分配地址，也没有手工指定地址，它就会用169.254.0.0/16这个私有地址端暂时自己分配一个地址。 
 
多播地址：主要是用在广播的，在Tcp/Ip V6里，没有了组播地址，没有了广播地址，代替他们的是多播地址。 
例如： 
FF01:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001（节点本地范围所有的多播地址） 
还有用于路由公告的 
FF01:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0002（节点本地范围所有路由器的多播地址） 
 
此外还定义了几个特殊地址 
0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000 
这个是未指定地址。就是Tcp/Ip V4的0.0.0.0，用于DHCP请求前的。 
还有 
0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0001 
这个就是回环地址，就是Tcp/Ip V4的127.0.0.1 
 
还有一些兼容地址，是为了保证Tcp/Ip V4到Tcp/Ip V6的过渡，这个以后讨论。 
 
PS：关于Tcp/Ip V6地址的简写 
这么长的地址写起来肯定麻烦，那么我们可以压缩零位来写。 
比如0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0001回环地址。 
压缩零位就是：：1 
例如 
FF01:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 
压缩零位就是 
FF01::1 
但是这样的压缩是不允许的 
例如 
FF01:0000:0000:1111:0000:0000:0000:0001 
不能压缩为FF01::1111::1 
只能是FF01::1111: 0:0:0:1 
还有，类似 
FF01:0010:0101:1111:0000:0100:0000:0001 
不能压缩为 
FF01: 1:11:1111:: 1 
只能压缩为 
FF01: 10:101:1111:: 1 
压缩法则： 
不能把一个位端的有效0压缩了。 
 
OK，这一章讲完了，以后我会继续讲述更详细的文章。未完待续。。 
 
预告： 
各种地址详细解说 
用于Tcp/IpV6的工具 
Tcp/IpV6的主要报文格式 
组建自己的Tcp/IpV6实验室 
More……. 
bbs.verycd.com/topics/305651/
bbs.verycd.com/topics/306423/
bbs.verycd.com/topics/308112/

任风吹扬

日志分类Categories

日历表calendar

最新发表Latest Posts

最近推荐Highlights

最新回复Comments

统计信息Total info

日志搜索Search

友情链接My Friends

其他信息Other

Tcp/Ip V6扫盲系列

回复Comments() 点击Count()

回复Comments

{commenttime}{commentauthor}

{CommentUrl}