IPv6地址结构与配置技术

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：除了128位的地址空间，IPv6还为点对点通信设计了一种具有分级结构的地址，这种地址被称为可聚合全局单点广播地址。NLA通常是大型ISP，它从TLA处申请获得地址，并为SLA分配地址。IPv6继承了IPv4的自动配置服务，并将其称为全状态自动配置。使用无状态自动配置，无需手动干预就能够改变网络中所有主机的IP地址。

1.IPv6的地址结构

IPv6的地址结构与IPv4不同。一个IPv6的IP地址由8个地址节组成，每节包含16个地址位，以4个十六进制数书写，节与节之间用冒号分隔，其书写格式为X：X：X：X：X：X：X：X，其中每一个X代表4位十六进制数。除了128位的地址空间，IPv6还为点对点通信设计了一种具有分级结构的地址，这种地址被称为可聚合全局单点广播地址（Aggregate Global Unicast Ad-dress）。开头3个地址位是地址类型前缀，用于区别其他的地址类型，其后依次为13位TLA ID［“顶层聚合标识符，”，TLAID标识了路由层次中的最高级别，TLAID由Infernet号码分配管理局（IANA）管理，并分配给本地网络，它会按次序将单个TLA ID分配给Internet服务提供商（ISP）。在该字段中最多允许有8192个不同的TLA ID］、32位NLA ID（NLA ID用于标识特定的客户站点。NLA ID允许Internet服务提供商创建多级别的寻址层次，以便组织地址和路由）、16位SLA ID（SLA ID由某个组织使用，以便标识其站点中的子网）和64位主机接口ID，分别用于标识分级结构中自顶向底排列的顶级聚合体（Top Level Aggregator，TLA）、下级聚合体（Next Level Aggregator，NLA）、位置级聚合体（Site Level Aggregator，SLA）和主机接口。

TLA是与长途服务供应商和电话公司相互连接的公共网络接入点，它从国际Internet注册机构（如IANA）处获得地址。NLA通常是大型ISP（Internet Service Provide，Internet服务提供商），它从TLA处申请获得地址，并为SLA分配地址。SLA也可称为订阅者（Subscriber），它可以是一个机构或一个小型ISP。SLA负责为属于它的订阅者分配地址。SLA通常为其订阅者分配由连续地址组成的地址块，以便这些机构可以建立自己的地址分级结构，以识别不同的子网。分级结构的最底层是网络主机。

2.IPv6的地址配置

通常，当主机IP地址需要经常改动时，手工配置和管理静态IP地址繁琐、困难。在IPv4中，DHCP可以实现主机IP地址的自动设置。其工作过程是：一个DHCP服务器拥有一个IP地址，主机从DHCP服务器申请IP地址，并获得有关的配置信息［如默认网关、域名系统（DNS）服务器等］，由此达到自动设置主机IP地址的目的。IPv6继承了IPv4的自动配置服务，并将其称为全状态自动配置。

除了全状态自动配置，IPv6还采用了一种被称为无状态自动配置的服务。在无状态自动配置的过程中，首先主机通过将它的网卡MAC地址附加在链接本地地址前缀1111111010之后，产生一个链接本地单点广播地址（IEEE已经将网卡MAC地址由48位改为64位，若主机采用网卡的MAC地址仍是48位，那么IPv6网卡驱动程序会根据IEEE的一个公式将48位MAC地址转换为64位MAC地址）。接着，主机向该地址发出一个被称为邻居探测（Neighbor Discovery）的请求，以验证地址的惟一性。如果请求没有得到响应，则表明主机自我设置的链接本地单点广播地址是惟一的；否则，主机将使用一个随机产生的接口ID组成一个新的链接本地单点广播地址。然后，以该地址为源地址，主机向本地链接中所有路由器多点广播一个被称为路由器请求（Router Solicitation）的数据包，路由器以一个数据包包含一个可聚合全局单点广播地址前缀和其他相关配置信息的路由器公告来响应该请求。主机用它从路由器得到的全局地址前缀加上自己的接口ID，自动配置全局地址，然后就可以与Internet中的其他主机通信了。

使用无状态自动配置，无需手动干预就能够改变网络中所有主机的IP地址。例如，当企业更换了联入Internet的ISP时，将从新ISP处得到一个新的可聚合全局地址前缀。ISP把这个地址前缀从它的路由器上传送到企业路由器上。由于企业路由器将周期性地向本地链接中的所有主机多点广播路由器公告，因此企业网络中所有主机都将通过路由器公告收到新的地址前缀，此后它们就会自动产生新的IP地址，并覆盖旧的IP地址。

IPv6地址结构与配置技术

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