3.2 IPv4与IPv6协议（下）在线视频

接着上一讲通过与IPv4协议对比的方法

来介绍IPv6协议的具体内容

下面介绍第4个方面

网际控制报文协议ICMP

网络层的核心协议是IP协议

对于IPv4协议而言

还有4个辅助性协议

ICMP、IGMP、ARP、RARP

对于IPv6

ICMPv6则合并了ICMP、IGMP、ARP、RARP

IP协议提供的是尽力而为的服务

IP协议的优点是简洁

缺点是缺少差错控制和查询机制

IP报文一旦发送出去

是否到达目的主机

以及在传输过程中

出现哪些错误

源主机的IP协议是不知道的

ICMP协议就是针对这类问题而设计的

ICMP的差错查询

报告与控制功能

对于保证IP协议的可靠运行是至关重要的

ICMP协议的特点

ICMP本身是网络层的一个协议

但是它的报文不是直接传送给数据链路层

而是要封装成IP报文

然后再传送给数据链路层

从协议体系上看

ICMP是解决IP协议可能出现的不可靠问题

不能独立于IP协议单独存在

是IP协议的一个组成部分

ICMP负责IP协议在执行过程中的出错报告

并由路由器来向源主机报告传输出错的类型

至于差错处理与控制 则由高层协议来完成

ICMPv6协议的主要功能

是进行错误报告和网络诊断

ICMPv6的控制信息类型有两种

差错报文与信息报文

差错报文用于报告IPv6报文

在传输过程中出现的差错

包括目的不可达

报文过大、超时、参数问题等4种情况

信息报文用于提供网络诊断功能

与附加的主机功能

常用的信息报文类型有多播

侦听发现、邻接点发现

比如

诊断报文可以用ping和tracert等功能来实现

Ping是测试目的主机

是否能够到达的一种通用方法

tracert则可以给出到达目的地址的路径

实现ping和tracert的功能

都要用到诊断报文的回送

请求报文和回送应答报文

前面讲到 ICMPv6所有报文

都是封装在IPv6报文中传送的

两者关系如图所示

每一个ICMP报文

在传送时都必须附加一个IPv6基本报头

如果有扩展报头

还需要加上一个或者多个扩展报头

在离它最近的扩展报头中的“下一个报头”

值应该为58

ICMPv6诊断报文结构如下图所示

在IPv6网络中

任何一个节点在接收到回送请求报文时

一定要发送回送应答报文作为答复

为了便于实现诊断功能

一个节点一般都要为ICMPv6回送请求报文

与回送应答报文提供应用层接口

回送请求报文的类型字段值为128

回送应答报文的类型字段值为129

看一个例子

主机A要ping主机B时

它可以使用以下结构的ICMPv6 echo request报文

第一行是版本号 那么它的值是6

说明她是IPV6

traffic class

这个是表示报文

使用了默认的通信类型标识和流标记

接下来是有效载荷长度

换算成十进制是40B

扩展报头next header换算成十进制是58

表示扩展报头是ICMPv6协议报头

然后跳速限制

最多经过128个中间路由器转发

接下来是源目录主机地址

显然

主机A在接收到回送报文之后

就可以得出主机A与主机B是可以通信的结论

因此

ping是检查主机

是否能够与另外一台主机通信的主要工具

另外

还可以知道报文传输的往返时间

同时还可以进行IPv6的地址解析

IP 多播技术

IP 多播已成为互联网的一个热门课题

它的目的是

更好地支持一对多通信

也就是一个源点发送数据到许多个终点

例如

实时信息的交付

如新闻、股市行情等

软件更新

交互式会议及其他多媒体通信

多播可以大大节约网络资源

例如

图中采用单播方式

向 90 台主机

传送同样的视频节目

需要发送 90 个单播

采用多播方式

只需发送一次到多播组

路由器复制分组

局域网具有硬件多播功能

不需要复制分组

可见

当多播组的主机数

很大时

比如成千上万个

那么采用多播方式

就可明显地减轻网络中各种资源的消耗

在互联网上进行多播就叫做 IP多播

互联网范围的多播

要靠路由器来实现

能够运行多播协议的路由器

称为多播路由器

当然它也可以转发普通的单播IP数据报

IP多播所传送的分组

需要使用多播IP地址

在多播数据报的目的地址

写入的是多播组的标识符

多播组的标识符就是 IP地址中的 D 类地址

也叫多播地址

每一个 D 类地址标志一个多播组

多播地址只能用于目的地址

不能用于源地址

多播数据报和一般的 IP 数据报的区别

就是它使用 D 类 IP 地址作为目的地址

并且首部中的协议字段值是 2

表明使用网际组管理协议 IGMP

多播数据报也是“尽最大努力交付”

不保证一定能够交付多播组内的所有成员

对多播数据报不产生 ICMP 差错报文

因此

在 PING 命令后面接入多播地址

将永远不会收到响应

IPv4的多播组管理

是通过IGMP协议实现的

而IPv6采用多播侦听发现

MLD协议

与ICMPv6多播组管理报文

实现对多播组的管理

IPv6将具有特定多播地址的

多台主机的集合称为多波组

多播侦听发现(MLD)协议

是用以发现在路由器直接连接的网络中

是否有希望接收多播报文的节点

叫多播侦听者

以及它们对哪些主播地址感兴趣

根据MLD发现的信息

路由器使用多播路由协议

将报文转发到本地连接中存在的多播侦听者

MLD协议是使用ICMPv6多播组管理报文实现的

其格式如图所示

MLD报文的

IPv6报头中的“下一个报头”值为0

表示紧接着IPv6基本报头之后

是逐跳选项报头中的“路由器告警选项”

逐跳选项包头中的

“下一个报头”值为58

表示紧接着的是ICMPv6多播组管理报文中的

MLD报文

有三种类型的报文

查询报文、报告报文、已完成报文

其中查询报文

又分为一般查询和特定多播地址查询

一般查询只是要知道哪个多播地址有侦听者

而特定多播地址查询

是要知道该多播地址有多少个侦听者

再看邻接点发现(ND)

邻接点发现是指

用一组ICMPv6信息报文

来确定邻接点之间关系的过程

IPv6的ND协议

取代了IPv4的地址解析协议(ARP)

ICMPv4的路由器发现协议与重定向协议

ND的基本功能包括 路由器发现

前缀/参数发现、地址自动配置

地址解析、下一跳选择

邻节点不可达检测、重复地址检测、路由重定向等

再看地址配置

在了解了IPv6地址基本结构的基础上

接着来讨论如何在路由器和主机上

配置IPv6地址

我们知道主机接入IPv4网络时

可以采用手工的方式

为它配置一个32位的IPv4地址

也可以采用自动配置方式

IPv6地址的自动配置功能

可以实现即插即用的入网方式

减轻了网络管理员的工作量

IPv6协议定义了两种方法

无状态地址自动配置与有状态地址自动配置

在节点不特别关注主机使用的确切IP地址

只要求该地址是全网唯一的

能进行路由选择时

可使用无状态配置

而当节点对IP地址分配要求严格时

就应使用有状态配置

两种方法是独立的

主机也可以同时使用

无状态自动配置过程

使用由主机网卡MAC地址生成的

EIU-64接口标识符

与链路地址前缀

自动生成一个本地链路地址

主机发送邻居请求报文

进行地址重复检测

确定临时本地链路地址的唯一性

然后呢 主机发送路由器请求报文

请求本链路上的路由器

响应路由器通告报文

路由器通告报文

包含各种路由信息

与主机配置所需要的信息

如链路前缀

链路MTU、跳数限制、特定路由等等

接着主机收到路由器通告报文后

将根据报文内容

来设置跳步限制

链路MTU、重发定时器等参数

如果存在前缀信息选项

还要进行相应的标志位处理

如果“路由器公告”报文的管理地址

配置标志位为1

则用有状态地址自动配置协议获取其他地址

以及其他的配置参数

有状态地址自动配置协议

DHCPv6是一个基于UDP

与客户/服务器体系结构的协议

如图所示

首先由主机发送一个报文

给多播地址

去发现DHCP服务器

要求它发送应答报文

当服务器接收到报文之后

如果它允许主机使用地址

与其他配置参数时

就返回一个相应的应答报文

该报文将包含主机IPv6地址配置参数

DHCPv6使用两种多播地址

第一种是适用于同一个链路内的主机

第二种是用于同一个站点内的主机