2022年简述一下IPV和IPV .pdf

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1、简述一下 IPV4 和 IPV6 IP(Internet Protocol,Internet 协议 是互联网地支柱 ,它已经有近20 年地历史 ,第一个正是发布地规范在RFC 791 中只有简短地45 页,定义了 IP 属于网络层协议 ,1991 年,IETF 确定了目前我们正在使用地IP 协议版本 ,即 IPv4,但现在已经完全停止开发了.新地 IP 版本叫做IPng(Next Generation,下一代 IP 协议 或 IPv6,这个版本经历了漫长地讨论和反复地修改,1994 年IETF 终于明确了IPv6 地方向 ,IPv6 地主 要目地是解决IPv4 中存在地问题,IPv6 除了具有

2、 IPv4 具有地功能外 ,还消除了 IPv4 地局限性 ,它们之间既有相同点,又有不同点. 当你部署IPv6 时,在 IPv4 时代学到地知识仍然有用.IPv6 和 IPv4 之间差异主要体现在五个方面:寻址和路由、安全、网络地址翻译、管理工作量和对移动设备地支持.此外 ,IPv6 还包括一个重要地特征:一套从IPv4 迁移和过渡到IPv6地计划. 自 1994 年以来 ,已经发布了超过30 个 IPv6 地 RFC 文档.改变 IP 协议意味着要改动许多上层协议和约定,从 DNS 和应用程序如何存储IP 地址,到数据报如何在以太网、PPP、令牌环、 FDDI 和其它媒介上发送和路由,再到程

3、序员如何调用网络函数都将会发生一些变化.IETF 也不会疯狂到让大家一夜之间全部切换到IPv6,因此 IETF 也开发了 IPv4 和 IPv6 共存地标准和协议,如 IPv4 隧道里走IPv6,IPv6 隧道里走 IPv4,在同一个系统上长时间运行 IPv4 和 IPv6(双堆栈 ,以及在各种环境中混合和匹配这两个协议. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页Internet协议v4(IPv4Internet 协议 v4(IPv4是 Internet 协议地第四个版本,它是第一个得到广泛部署地版本 ,和 IPv6 一起

4、 ,它们是基于标准地Internet 网络互连方法地核心.IPv4 仍然是目前部署最广泛地互联网层协议,IPv4 地详细定义可参考IETF 发布地 RFC 791,它取代了早期定义文档RFC 760.IPv4 是一个用于链路层包交换网络地连接协议,如以太网 ,它以尽力模式运行 ,因为它不能保证信息能100%传递 ,也不能保证按正确地顺序传输,更不能避免重复传输.IPv4 未包含错误控制和流量控制机制,如果通过数据报头中地校验和方法发现数据被损坏,数据将被抛弃 ,包括数据完整性在内,均通过上层传输层协议解决 ,如传输控制协议 .IPv4 使用 32 位寻址方法 ,总共包含4294967296个

5、有 效 地 址 ,IPv4有 四 种 不 同 地 地 址 类 型 :A 、 B 、 C 和D. 有类别IP寻址最初,IP 地址被分为两部分,地址地高八位代表网络标识符,剩下地地址表示主机标识符 ,最大可以创建256 个网络 ,人们很快就发现这样设计满足不了需要 ,为了克服这个限制,对高八位地址进行了重新定义,创建了一套网络类别,这就是后来著名地有类别网络,总共定义了五个类别:A、B、C、D 和E,A、 B 和 C 网络标识符长度不一样,剩下地地址部分用于标识主机,这意味着每个不同地网络类型可容纳地主机数目也不一样,D 类地址表示多播地址 ,E 类地址是未将来地应用程序保留地(译者注 :有了 I

6、Pv6,它还会被用到吗?. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页无类别寻址无类别寻址有三个基本类别? 子网子网划分是一组技术,您可以使用这组技术来高效地划分单播地址前缀地地址空间以便在组织网络地子网间进行分配.单播地址前缀地固定部分包括前缀长度和前缀长度之前地位,这些位都具有定义地值.单播地址前缀地可变部分包括前缀长度之后设置为0 地位 .子网划分就是利用单播地址前缀地可变部分来创建更高效地地址前缀(浪费较少地可用地址,分配给组织网络地子网 .最初定义IPv4 地子网划分是为了更好地利用A 类和 B 类IPv4 公用网

7、络 ID 地主机位 .当您为 IPv4 网络 ID 划分子网时 ,您会在 IPv4 地址地层次结构中定义一个额外地层次.子网网络ID 具有 “ 网络 ID/子网ID/主机 ID” 层次结构 .在您为网络 ID 划分子网后 ,每个子网网络 ID 都是一个子网 (或具有 “ 网络ID/ 主机ID” 层次结构地网络ID 地新地址前缀. ? 可变长子网掩码(VLSM 可变长子网掩码 (VLSM 是根据子网需要给它分配IP 地址资源地一种方法,思科支持地 IP 路由协议 ,OSPF、双 IS-IS、BGP-4 和 EIGRP 均支持无类别或 VISM 路由 .历史上 ,EGP协议依赖于IP 地址类型定义

8、和真实交换地网络号(8,16 或 24 位域 ,而与 IP 地址 (32 位号码 无关 .RIP 和 IGRP 交换地网络和子网号在32 位域中 ,网络号、子网号和主机号之间地差别是一个约定问题 ,不用在路由协议中交换,现在用地一些协议要么使用一个前缀长度(地址中地连续位数 ,要么每个地址带有子网掩码来指出32 位域中地哪一部精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页分是需要路由地地址.在思科工程中经常可以见到需要使用可变长子网掩码地例子 ,在工程建设时通常有多个配置了FDDI 和以太网接口地交换机,并做了编号以便每个交换子

9、网可以支持62 台主机 ,实际上 ,每个子网可能只会连接15-30 台物理主机 (打印服务器 ,工作站 ,文件服务器等 ,但许多工程也需要ISDN 或帧中继供家庭办公用户使用,它们也需要一个单独地子网,这些家庭办公用户通常有一两个路由器和一个X 终端或工作站 ,他们可能还有一台PC 或苹果电脑也需要连网,因此 ,通常需要为他们配置支持6台主机地子网 ,还有一些用户需要配置支持14 台主机地子网 ,点到点连接通常是不需要编号地. ? 无类别域间路由(CIDR 使用超网时 ,靠无类别域间路由是减少路由表条目地数量,1993 年左右 ,第一次引入了无类别域间路由,它地目地也是为了实现超网,超网允许路

10、由聚合,CIDR 引入了前缀标记 ,也叫做CIDR 标记 ,前缀/CIDR 标记现在在三种无类别 IP 寻址情况下使用 :划分子网 ,VLSM/ 不同规模地子网和 CIDR/ 超网. 原 IP 地址类型由CIDR 取代 ,相比之下 ,基于类型地方案被称为有类别地域间路由 .CIDR 地主要优势是允许对任意地址空间进行重新分区,因此可以给用户分配更小或更大地地址块,CIDR 给 Internet 赋予了层次感,它将Internet 分为国际 ISP 和国内 ISP,然后又进一步细分为区域ISP,区域 ISP又再细分为本地ISP,本地 ISP又再分为区 ,通过 CIDR 创建地这种分级结构由IAN

11、A(Internet Assigned Numbers Authority,互联网地址分配机构和它地区域互联网注册管理机构(Regional Internet Registries,RIR监管 ,管理全球互精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页联网地址地分配 ,每个 RIR 维护一个可匿名搜索地WHOIS 数据库 ,提供 IP地址分配信息 ,从这些数据库查询出来地信息在众多根据IP 地址进行地理定位地工具中扮演着核心角色,分级路由进一步按地理路由分解,在地理路由中 ,整个地址又被分成多个块,例如 ,一个块表示美国,一个块

12、表示欧洲,一个表示中东,一个表示亚洲等等. IPv4地局限性从上世纪80 年代开始 ,人们就意识到IPv4 地地址即将耗尽 ,这是当初设计时未曾预料到地 ,这也是引入有类别网络 ,创建 CIDR 寻址地驱动因素 ,尽管采取了这些措施 ,IPv4 地址地消耗速度仍然让人惊讶,目前有两种较权威地估计 ,一种预测是2018 年,也就是今年 ,IPv4 地址将被用光 ,另一种预测是2018年才会用光 .IPv4 地址地耗尽主要原因是Internet 用户 ,使用 Internet连接地移动设备 ,以及连接Internet 地 ADSLmodem 或有线 modem 地爆炸式增 长 , 迫 使 我 们

13、开 发 和 采 用IPv6作 为 替 代 解 决 方 案 . Internet协议v6(IPv6 IPv6 也就是著名地IPng,即所谓地下一代IP 协议 ,它是被广泛使用地第二个 Internet 协议版本 ,它地设计目标是将IPv4 逐渐过渡到IPv6,而不是一下子全部消灭掉IPv4,因此保留了IPv4 地兼容性 ,从 IPv4 到 IPv6 地主要变化是: ? 扩展了路由和寻址能力:IPv6 将 IP 地址规模从32 位扩大到了128 位,支持更多层次地寻址水平,更大地可寻址节点数,以及更简单地地址自动配精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

14、- -第 5 页，共 8 页置。? 通过给多播地址增加一个“ 范围 ” 域,多播路由地可扩展性得到了改进。? 定义了一种新地址类型,叫做 “ 任播地址 ”,它可以识别节点集,发送到任播地址地数据包可以传递给其中任一节点,在 IPv6 源路由中使用任播地址允许节点控制通信流地路径。? 简化了报头格式 :有些 IPv4 报头字段被删除或称为可选部分,减少数据包处理成本 ,让 IPv6 报头地带宽成本尽可能低.虽然 IPv6 地址长度是IPv4 地4 倍 ,但 IPv6 报 文 地 头 部 长 度 只 有 IPv4 报 文 头 部 长 度 地 2 倍 。? 改进了对可选项地支持:改进后IP 头可选项

15、经过编码后可更有效地进行转发 ,对可选项地长度限制也更宽松,为今后引入新地可选项提供了极好地灵活性。? 服务质量 (QoS功能 :增加了数据包标记功能,通过标记知道数据包属于哪个特定地通信流。? 身份验证和隐私保护能力:IPv6 包含了提供身份验证,数据完整性和保密等 扩 展 地 定 义 , 虽 然 是 扩 展 , 但 它 们 属 于IPv6地 基 础 组 件 。? IPv6由 两 部 分 组 成 , 基 础 地IPv6报 头 和IPv6扩 展 头 . IPv6地优点有了巨大地地址空间后,ISP 有足够地IP 地址分配给客户 ,甚至每个设备都精选学习资料 - - - - - - - - - 名

16、师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页可以拥有自己地IPv6 地址.NAT( 网络地址转换 已成为处理IP 地址短缺得力地技术 ,但遗憾地是 ,许多 Internet 应用程序在NAT 下都不能正常工作 ,如NFS,DNS 和集团会议应有 ,此外 ,NAT 也是企业对企业直接网络连接地障碍,需要进行复杂地地址转换才能让通信变得可靠,但它地扩展性很差,很容易出现单点故障,显得非常脆弱. IPv6 地址空间扩展地目标之一是让NAT 技术边缘化 ,改善网络地连通性、可靠性和灵活性 .IPv6 在 Internet 上重新建立透明地端到端通信,由于 IPv6地址长度较长 ,显得比

17、较笨重 ,很多人看到那一长串地址都会头晕.IPv6 地第二个主要目标是减少人们管理和配置系统地时间,因为 IPv6 可以执行无状态自动配置 ,结合LAN MAC 地址 ,加上网络路由器提供地前缀(不需要DHCP,可以确保创建一个唯一地IP地址. 当然,DHCP 仍然有它地用处 ,如 DNS 服务器 ,不过需要支持DHCPv6,IPv6也给两个端点提供了一个中间地带,如 SLP(Service Location Protocol,服务定位协议 协议 ,这可能使网络管理员地工作变得更加轻松.高带宽多媒体和容错应用是IPv6 地第四个主要目标 ,多媒体应用可以利用多播地优势:可以将一个数据报传输到多

18、个接收者.虽然 IPv4 也有多播功能 ,但它们是可选地,不是每个路由器和主机都支持,使用 IPv6 时,多播是必需地 ,前面已经提到,IPv6 还增加了一种新地服务类型“ 任播 ”,与多播类似 ,任播有一个发送和接收数据包地节点组,当一个数据包发到一个任播组时,只会传输到组中地一个成员 ,这项新功能特别适合于容错环境,如 Web 服务器 ,DNS 服务器 . 另一方面 ,在 IPv6 上架设VPN(虚拟私有网络 是支持QoS 地,IPv6 支持精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页IPv4 相同地 QoS 功能 ,包括 DiffServ 标记 ,以及新地20 位通信流字段 ,IPv6地第五个主要目标是VPN.新地IPsec 安全协议 ,ESP(封装安全协议和AH( 身份验证头 是附加到IPv4 地,而 IPv6 内置了这些协议,这意味着在IPv6 世界中建设和部署网络时,保护网络地安全将会变得更加容易. 下面用一张表简单地对比一下IPv4 和 IPv6,以便加深理解 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页