第5章 网络层.ppt

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1、第第5章章 网络层网络层本章知识点n理解网络层的地位和作用nIP协议、IP地址nIP子网、子网掩码、VLSM、CIDRnIP数据报n理解路由器的作用、路由器转发IP数据报过程nICMP协议nARP协议和RARP协议n静态路与动态路由nRIP和OSPFnIP组播和IGMP网络层概述n网络层是OSI参考模型中的第三层。n为运输层提供服务，跨越不同的网络将运输层的数据送达到目的地。n发送方和接收方之间可能会相隔很多网络，所以网络层的主要任务就是为运输层的数据选择一条合适的路，将其运输到目的地。网络层概述IP协议n在TCP/IP体系中，网络层最主要的协议是网际协议（Internet Protocol，

2、IP）。IP协议nIP协议要连接各种异构网络，屏蔽底层不同网络技术的差异，对运输层和应用层提供一个统一的界面。nIP协议连接各种不同的网络，使整个Internet呈现为一个统一的IP网络。IP协议传输服务的特点n不可靠n无连接n无保证n注：IP协议是尽力而为的协议IP协议传输服务支持的方式n单点传送：将数据交给目的网络中一台主机。n多点传送：将数据交给多台主机。n广播传送：将数据交给目的网络中的所有主机。TCP/IP的网络层n在TCPIP的网络层中，还有与IP协议配套的几个协议：ARP、RARP、ICMP、IGMP。IP协议n1.IP地址n2.IP子网n3.IP数据报IP地址n在IP网络中，每

3、台设备都要有一个唯一的地址，这样才能通信。这个地址就是IP地址。nIP地址是一个32比特的二进制数字，为方便人们书写和记忆，用点分十进制表示。点分十进制IP地址的含义n每个IP地址分为两部分：网络号和主机号。网络号用来表明节点所在的网络，主机号表明节点在网络里的编号。图5-8 IP地址的网络号和主机号IP地址分类n根据网络号和主机号所占位数不同，IP地址可以分为A、B、C、D、E五大类。nA、B、C类地址用来分配给主机和路由器 A类 大型网络 B类 中型网络 C类 小型网络nD类地址是组播地址。nE类地址保留。IP地址分类A类地址 网络号占1字节，主机号占3字节 第1个比特固定是0主机号是全0

4、的IP地址保留，用来代表整个网络 主机号是全1的地址也保留，代表网络中的所有主机 所以，每个A类网络中可分配的IP地址数是2242 最大网络数：126 B类地址网络号占2字节，主机号占2字节前两个比特固定是10 每个B类网络中最多容纳(2162)台主机最大网络数：214 C类地址网络号占3字节，主机号占1字节前三个比特固定是110 每个C类网络中最多容纳254台主机最大网络数：221IP地址分类表5-1 A、B、C类IP地址范围网络类别最大网络数最小网络号最大网络号每个网络中的主机数目A1261126224-2B214128.0191.255216-2C221192.0.0223.255.25

5、528-2D类地址 以224239之间的数字开头 作为组播地址预留的 Internet中大多数数据传输是点对点的，而组播是一种点对多点的传输方法，在Internet上的有特殊应用，如电话会议或视频会议。特殊的IP地址n主机位全0的地址是网络号，代表一个IP网络，如128.1.0.0。n主机位全1的地址是广播地址，代表一个IP网络中的所有主机。如128.1.255.255n 0.0.0.0代表本主机，255.255.255.255是本地广播地址。n127开头的IP地址，保留用来做回环测试。IP地址的特点n一个IP地址代表一个网络连接。n一个物理网络与一个IP网络相对应，在同一个网络中的两个主机，

6、IP地址的网络号相同，主机号不同。IP地址的特点202.117.112.3202.117.112.3202.117.112.3129.1.1.1129.1.1.2153.2.5.11153.2.5.12153.2.5.1IP网络：202.117.112.0IP网络：129.1.0.0IP网络：153.2.0.0如何获得IP地址n一个机构如果想接入因特网，要向本地的ISP或因特网管理机构申请IP地址。n申请到IP地址后，可以通过两种方式分配IPn第一种是手工为每个节点分配IP，这样得到的地址称为静态地址。除非是网络管理人员重新配置网络，节点的IP地址不会变化。服务器的IP地址都应该是静态IP地址

7、。n第二种方式是借助于动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，D HCP）为网络中的节点自动地分配地址，这种地址称为动态地址。专用IP地址 n有一类IP地址非常特殊，它不需要申请，直接就可以使用，这类IP称为专用地址（private address）。n专用地址的范围包括:（1）10.0.0.010.255.255.255（2）172.16.0.0172.31.255.255（3）192.168.0.0192.168.255.255专用IP地址n专用IP地址的特点是只能在一个机构内部使用，不能和因特网上的主机通信，因为路由器默认对于目的地址是私

8、有地址的IP 数据报一律不与转发。与私有地址相对，需要向ISP或因特网管理机构申请的IP地址称为公有地址(public address)。n如果一个机构不接入因特网，但是内部的网络还要使用TCP/IP协议通信，这时使用私有地址是非常好的选择。当然可能会出现两个不同的机构选择了同一段的私有地址，如都选择了192.168.1.0这个网段，但这不会对双方的通信造成影响，因为私有地址的通信被严格地限制在本地网络之内。NATn网络地址翻译（Network Address Translation，NAT）提供了一种利用较少的IP地址满足多数主机上网的方法。IP子网nIP地址分配面临的问题n地址浪费n路由表

9、膨胀n管理问题IP子网nIP子网是一个让多个物理网络共用一个IP网络号的方法，减少了地址浪费，同时还方便了管理。如何划分子网n子网划分实际上是将原来属于主机位的比特“借”过来作为子网号。图5-12 子网划分 如何划分子网nIP地址网络地址网络内子网地址主机地址n例子：一个B类的网络128.1.0.0，要划分3个子网，需要借几个主机位？每个子网的IP地址范围是多少，网络号是多少？子网掩码n出现了IP子网后，给定一个IP地址，如63.1.2.3，如何确定它的网络部分和主机部分？n使用子网掩码来表示IP地址中的网络部分（包括子网位）和主机部分。子网掩码n子网掩码是一个32位的二进制数，用来指明IP地

10、址的网络部分（包括子网）占多少位，主机部分占多少位。n子网掩码的确定nIP地址中为网络的部分，在子网掩码中对应位数为1。nIP地址中为主机的部分，在子网掩码中对应位数为0。子网掩码子网掩码n已知一个IP地址和它的子网掩码，将这个IP 地址和它的子网掩码按位进行“与”运算，就可以获得这的IP的网络号（包括子网）。n例如：已知145.13.32.11的子网掩码为255.255.255.0，则145.13.32.11的网络号为145.13.32.0。默认子网掩码n对于A、B、C类地址，如果不划分子网，则默认的子网掩码为：nA类：255.0.0.0nB类：255.255.0.0nC类：255.255.

11、255.0划分IP子网和子网掩码练习1.对于网络地址192.168.2.0，要求划分6个子网，试计算：（1）最少需要借几个主机位？子网掩码是多少？（2）给出每个子网的网络号和每个子网的IP地址范围（除去全0和全1的地址）。2.某公司需要对B类网络139.21.0.0进行子网划分（除去全0和全1的子网），要求每个子网中的主机数在1000台左右，试计算：（1）需要借多少个主机位来划分子网，子网掩码是多少？（2）最终可以得到多少个可用的子网，每个子网中有多少个可用的IP地址？变长子网掩码（VLSM）n某公司有三个部门，销售部、软件部和硬件部，销售部有60台主机、软件部和硬件部各有30台主机。该公司有

12、一个完整的C类IP地址段217.20.23.0，要为每个部分划分一个子网，如何划分？变长子网掩码（VLSM）部门网络号子网掩码地址形式主机数目销售部217.20.23.64255.255.255.192217.20.23.01*62软件部217.20.23.128255.255.255.224217.20.23.100*30硬件部217.20.23.160255.255.255.224217.20.23.101*30无类别域间路由（CIDR）n因特网的迅速发展带来的两个问题nIP地址日益匮乏n主干路由器的路由表迅速膨胀，很快达到其理论最大值，限制了因特网的发展nCIDR能够更有效地分配IP地址

13、，同时能有效地缩小路由表大小。CIDR地址nCIDR取消了原来IP地址A、B、C类的划分，使用了1327位不等的网络前缀代替了原来的网络号。n在CIDR中，一个IP地址由两部分组成：网络前缀和主机号。CIDR采用斜线记法来表示IP地址，例如21.3.56.45/25。CIDR地址块n网络前缀相同的连续的IP地址组成CIDR地址块 n一个CIDR地址块用这个地址块的起始地址和网络前缀表示，如133.24.32.0/20 所表示的地址范围：n最小地址 133.24.32.0（10000101 00011000 00100000 0000000）n最大地址 133.24.47.255（1000010

14、1 00011000 00101111 11111111）超网n一些较小的CIDR地址块可以合并成一个较大的CIDR块，从而减小路由表项的数量。目的网络子网掩码下一站201.2.24.0255.255.255.0101.3.1.1201.2.25.0255.255.255.0101.3.1.1201.2.26.0255.255.255.0101.3.1.1201.2.27.0255.255.255.0101.3.1.1201.2.28.0255.255.255.0101.3.1.1201.2.29.0255.255.255.0101.3.1.1201.2.30.0255.255.255.010

15、1.3.1.1201.2.31.0255.255.255.0101.3.1.1目的网络网络前缀下一站201.2.24.0/21101.3.1.1利用CIDR分配IP地址n一个ISP拥有地址块102.3.64.0/18,某公司下属四个部门，A、B、C、D。部门A中有500台主机，部门B中有200台主机，部门C和部门D各有100台主机。n这个公司向ISP申请IP地址,该如何分配？利用CIDR分配IP地址单位CIDR地址块地址形式包含IP地址数目整个公司102.3.68.0/220110011000000011010001xxxxxxxxxx1024部门A102.3.68.0/23011001100

16、00000110100010 xxxxxxxxx512部门B102.3.70.0/24011001100000001101000110 xxxxxxxx256部门C102.3.71.0/250110011000000011010001110 xxxxxxx128部门D102.3.71.128/250110011000000011010001111xxxxxxx128利用CIDR分配IP地址IP数据报nIP接收运输层的数据（UDP用户数据报或TCP报文段），在前面添加IP的首部，封装成IP数据报。图5-4 IP数据报IP数据报格式nIP首部中有许多控制信息，IP协议利用这些控制信息来实现IP数据

17、报的转发。图5-5 IP数据报格式 IP数据报格式n版本号占4比特，表示IP数据报所采用的IP协议版本。n首部长度占4比特，指出了IP首部的长度，根据这个字段能够确认数据是从何处开始的。n服务类型占8比特。n总长度字段占16比特，标识IP数据报的总长度，其包括首部和数据。n标识字段占16比特，是一个数字，用来标识一个IP数据报。n标志字段占3比特，在IP数据报分片的时候使用。n偏移字段占13比特，表明在分片的情况下，这个IP数据报中的数据在原来数据报中的位置。IP数据报格式n生存时间又称为TTL（TimetoLive），占8比特，表明IP数据报在网络中的寿命。n协议字段占8比特，当IP数据报到

18、达目的后，IP协议根据这个字段的值将数据交给正确的运输层协议（TCP或UDP）。n首部校验和占16比特，帮助IP检查传输中的错误。n源地址和目的地址都占32比特，源地址表示发送方的IP地址，目的地址表示接收方的IP地址。n选项字段允许对IP首部进行扩展，长度可变，但是实际中很少被用到。填充字段是为了保证在出现选项字段的情况下，保证IP首部的长度是4字节的整倍数而设置的。但选项字段和填充字段最多为40字节。IP数据报的转发nIP数据报从发送方到达目的地，中间会经过许多网络，IP协议如何为IP数据报选路？路由器n路由器是IP数据报转发中的重要设备。n路由器必须具备：两个或两个以上的接口协议至少实现

19、到网络层至少支持两种以上的子网协议具有存储、转发和寻径的功能路由器的工作流程IPETHPPP以太口以太口串口串口IPPPPETH串口串口以太口以太口协议封装协议封装路由选择路由选择协议转换协议转换路由器路由器路由器路由器WAN传送传送拆包拆包LAN1LAN2接收接收发送发送路由表nIP数据报是一站一站地传递到目的地的n每个路由器内都有一个路由表，路由器根据IP数据报的目的IP地址，通过查询路由表，确定IP数据报的下一站。路由器中的路由表用户主机中的路由表默认网关是主机路由表中重要的一条。默认网关n默认网关是用户主机和外网通信的的关口。默认网关n路由器的路由表中也会有默认网关。当转发IP数据报查

20、找路由表时，如果其他的表项都不符合，就把IP数据报交给默认网关。使用默认网关能够缩小路由表的大小。IP数据报的转发过程1.主机A的网络层生成IP数据报，源IP是10.0.0.2,目的IP是30.0.0.2IP数据报的转发过程2.主机A查询自己的路由表，将IP数据报发送给默认网关R1(10.0.0.1)IP数据报的转发过程3.R1根据目的IP(30.0.0.2)查找路由表，确定下一站是20.0.0.2（R2的接口0）IP数据报的转发过程4.R1将IP数据报从接口1送出，发送给R2的接口0IP数据报的转发过程5.R2收到IP数据报后，查找路由表，确定下一站是接口1，意味着目的主机和接口1在同一个物

21、理网络中IP数据报的转发过程6.R2将数据报从接口1送出，交给主机BARPn要将IP数据报发送到下一站，需要将IP数据报封装成帧，通过物理链路发送过去。ARPn在帧的首部中需要填写下一站的数据链路层地址，即物理地址。n查询路由表能够确定下一站的IP地址，并不能知道下一站的物理地址。n如何获得下一站的物理地址？n地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）提供了从IP到物理地址的映射。ARP工作原理ARP报文格式ARP缓存n为了提高效率，避免在下一次向同一个IP地址发送数据时再次广播ARP请求，ARP协议设置了ARP缓存。n每次收到ARP应答，都将IP地址和物理

22、地址的映射关系缓存起来。n每次要发送数据时，首先查找ARP缓存，看其中是否有目的IP所对应的物理地址，如果有，直接取出来即可；如果没有，再广播ARP请求。nARP缓存中每个项目都有生存时间，一般为20分钟，从该项目被创建或更新时算起，超过生存时间的项目就会从缓存中删除。RARPn逆向地址解析协议（Reverse Address Resolution Protocol，RARP）与ARP协议相反，RARP完成的是从物理地址到IP地址的映射。nRARP多用在无盘工作站中 如果要获得IP地址，无盘工作站会向本地网络中广播一个RARP请求，要求得到一个IP地址。n在网络中应该有一台RARP服务器，它接

23、收到这个RARP请求，向无盘工作站发送RARP应答，分配一个IP地址给工作站。路由协议n路由表在IP数据报转发过程中发挥了重要作用n路由表是如何生成的？静态路由和动态路由n静态路由，是指网络管理员根据其所掌握的网络连通信息以手工配置方式创建的路由表表项。n动态路由是指路由器依靠路由协议自主学习来获得的路由信息，生成路由表。动态路由又称为自适应路由。路由协议n路由器之间通过运行相同的路由协议来动态地生成和更新路由表。n根据路由算法的不同，路由协议被分为距离矢量、链路状态和混合型路由协议三大类。距离矢量典型例子是路由信息协议（routing information protocol，RIP）链路状

24、态典型例子则是开放最短路径优先协议（open shortest path first，OSPF）混合型路由协议是综合了RIP和OSPF的优点设计而来的路由协议RIPnRIP协议是基于距离矢量的路由选择协议。nRIP协议中，如果路由器A和网络B直接相连，那么路由器A到网络B的距离就是1。如果从路由器A出发，到达网络B中间需要经过N个路由器，那么路由器A到网络B的距离就是N+1。nRIP协议认为距离最小的路就是最好的路。RIPnRIP协议中的距离也称为“跳数”，每增加一个路由器，跳数就加1。nRIP协议允许一条路径上最多包含15个路由器，因此距离的最大值为16（表示网络不可达），所以RIP协议只适

25、合于小型的网络。RIPn在RIP协议中，路由表不但要记录到达目的网络的下一站信息，还要记录到达目的网络的距离（跳数）。RIP协议工作原理n每个路由器每隔30s给自己的所有的邻居路由器广播RIP报文，报文的内容是这个路由器当前的路由表信息。n收到邻居路由器的路由表信息后，每个路由器都要更新自己的路由表，填加新的路由表项后更改旧的路由表项。这样下一次就可以将更新后的路由表告诉自己的邻居。RIP工作原理n如果180s内没有收到某个路由器的路由表信息，就认为这个路由器出了故障，路由表中所有以这个路由器为下一站的表项中的距离修改为16，表示目的网络不可达。n经过一段时间后，每个路由器都会知道到达每个网络

26、的路由，构建出完整的路由表。使用距离矢量算法更新路由表RIP工作原理初始路由表 RIP工作原理最终路由表OSPFnRIP协议比较简单，但只适用于规模较小的网络（跳数=16)。并且定期广播路由表会耗费比较大的网络资源。nOSPF（Open Shortest Path First）是对RIP的改进，支持大型的网络。OSPFnOSPF是基于链路状态的路由协议。n对于一个路由器而言，它的链路状态是指这个路由器与哪些路由器相邻，以及它们之间链路的“度量”。nOSPF使用带宽、延时、负载、距离和费用等多种因素来考虑度量，度量越小，代价越低 n链路状态不包含路由信息，只是表明了两个路由器之间的连接状态。n每

27、个路由器都有一个链路状态数据库，记录当前网络的连接状况。OSPF区域nOSPF支持大型的网络，它将一个自治系统分为若干个区域，每个区域内的路由器相互交换链路状态信息。n存在一个主干区域，连接各个区域，主干区域负责收集非主干区域发出的汇总路由信息，并将这些信息发送到各区域。OSPF区域图5-32 OSPF区域OSPF报文 nOSPF报文包括以下几种：（1）HELLO报文：用来测试相邻路由器的可达性。（2）数据库描述报文：向相邻路由器报告自己链路状态数据库的摘要信息。（3）链路状态请求报文：当收到相邻路由器的数据库描述报文后，如果发现自己的数据库中的某些信息已经过时了，就发送链路状态请求报文，要求

28、对方提供更新信息。（4）链路状态更新报文：用来向相邻路由器发送链路状态信息。（5）链路状态确认报文：对链路状态更新报文进行确认。OSPF基本工作原理 n（1）每个路由器会周期性地向相邻路由器发送探测报文，检测其是否可达。如果邻站给与应答，说明链路正常；否则说明链路出了故障。n（2）如果一个路由器检测到某条链路状态发生了变化，该路由器就发送链路状态更新报文，使用泛洪法对全网更新链路状态。所谓泛洪法是指每个路由器收到更新报文后都将这个报文发送给自己的相邻路由器，直到报文送达到整个网络。OSPF基本工作原理n（3）即便链路状态没有发生变化，每隔30分钟路由器要向网络中的其他路由器广播链路状态信息，以

29、确保链路状态数据库与全网保持一致。n（4）每个路由器收到其他路由器的链路状态信息后，更新链路状态数据库，构建整个网络的拓扑图，利用Dijkstra的最短路径算法计算出到达每个网络的最短路径。OSPF基本工作原理ICMPnIP提供的是一种无连接的、尽力而为的服务，在IP数据报的传输过程中，出现各种错误是难免的。n为了让源主机得知IP数据报传递过程中的各种错误，设计了因特网控制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）。nICMP 是IP的一个辅助协议，用来向源主机发送差错报告和控制信息。ICMP报文nICMP报文需要封装在IP数据报中发送。ICMP报

30、文传输过程也可能会出现错误，对于出错的ICMP报文，并不产生新的ICMP报文报错。ICMP报文格式n类型字段占1字节，表明ICMP消息的类型，不同的值代表不同的ICMP消息类型。n编码字段相当于子类型。n校验和用来对整个ICMP报文进行检验。n数据部分的内容不确定，要根据类型字段的值来确定，最短为4个全0的字节。ICMP报文类型nICMP报文分为两大类：ICMP差错报文和ICMP查询报文。n不同的ICMP报文，类型字段和编码字段的值不同。ICMP报文种类类型字段值编码字段值描述差错报文30网络不可达1主机不可达2协议不可达3端口不可达4需要分片但DF位置15源路由失败40源站抑制50网络重定向

31、1主机重定向110分组寿命超时（TTL值为0）1分片重组超时120IP数据报中缺少某项参数1IP数据报中某项参数出错查询报文80回声请求00回声应答130时间戳请求140时间戳应答170地址掩码请求180地址掩码应答Ping命令nPing命令是使用ICMP报文典型的例子，用来测试主机或网络的可达性。nPing命令使用了ICMP的回声请求（类型8）和回声应答（类型0）报文。Ping命令n类型字段值为8时，是回声请求报文；值为0时是回声应答报文。标识符和序列号用来匹配回显消息和回显应答。IP组播n在多数情况下，TCP/IP网络中的通信是一对一的，一台主机将IP数据报发送给另一台主机，这种情况称之为

32、单播（Unicast）。n但有时需要将一个IP数据报发送给多个主机，如视频会议、交互式电话会议、信息发布等。nIP组播技术能够让源主机只发送一个IP组播数据报，这个报文到达目的地网络后，再由路由器分别发送给组播组内的每个主机。IP组播组播地址nD类的IP地址用来作为组播地址。n一个主机可以随时加入一个组播组或离开一个组播组。TCP/IP的套接字（Socket）API提供了相应的方法。1110组播组地址标识IDIGMP协议n组播路由器转发IP组播数据报时，需要知道网络中有哪些组播组，组播组中有那些主机。n因特网组管理协议（Internet Group Manage Protocol，IGMP）被

33、设计用来在主机和本地的组播路由器之间交换组播信息。IGMP协议n主机通过IGMP协议通知组播路由器所要加入的组播组信息。n组播路由器通过IGMP协议周期性地查询本地网络中组播组的成员是否处于活动状态。IGMP协议n因特网组管理协议（Internet Group Manage Protocol，IGMP）被设计用来在主机和本地的组播路由器之见交换组播信息。n主机通过IGMP协议通知组播路由器所要加入的组播组信息。n组播路由器通过IGMP协议周期性地查询本地网络中组播组的成员是否处于活动状态。IGMP报文nIGMP报文需要被封装在IP数据报中发送，在IP数据报的首部中，协议（protocol）字段

34、的值要置为2，TTL值要置为1。IGMP报文n类型字段占1字节，不同的值代表不同的IGMP报文类型。类型值含义版本作用0 x11成员关系查询（MembershipQuery）IGMPv21路由器询问网络中有哪些组播组2路由器询问特定的组播组中是否还包含有主机0 x12成员关系报告（MembershipReport）IGMPv1主机向路由器应答组关系0 x16成员关系报告（MembershipReport）IGMPv2主机向路由器应答组关系0 x17离开组（LeaveGroup）IGMPv2主机向路由器报告离开组IGMP报文n最大响应时间字段占1字节，该字段只有在Membership Query

35、报文中才有意义，在其他类型的报文中值都为0。该字段指出了在收到Membership Query报文后最长多长时间后要给出响应。n校验和字段占2字节，用于IGMP报文全部8字节的校验。IGMP报文n组地址占4字节。在Membership Query报文中，如果路由器询问网络中有哪些组播组，那么该字段值为0；如果路由器询问特定的组播组中是否还包含有主机时，该字段填入对应的组播组地址。在Membership Report和Leave Group报文中，该字段填入主机所属组播组的D类IP地址。IGMP工作原理n当一个进程加入一个组播组时，主机要向组播路由器发出Membership Report报文，通

36、知其组播组地址。n组播路由器收到Membership Report报文后，如果是一个新的组播组，那么就将其组成员关系转发给其他的组播路由器。n组播路由器会为每个网络接口维护一张表，表中记录了这个接口上的所有组播组信息。路由器会定期向每个接口发送Membership Query报文,要求在组播组内的主机给予应答。IGMP工作原理n主机收到Membership Query报文后，发送Membership Report报文响应，告诉路由器它在的组播组。n当路由器发出一个Membership Report报文，询问在特定组播组中是否还有主机时，如果没有主机应答，那么路由器就认为这个组播组中已经没有主机

37、，从而不再为将该组的成员关系转发给其他多播路由器。n当主机离开一个组播组时，就向组播路由器发送Leave Group报文，通知组播路由器自己离开了某个组播组。IPv6n产生背景nIPv4地址空间几乎耗尽nIP层安全需求的增长n更好的实时Qos支持的需求IPv6的特点n新的首部格式。IPv6首部简化为固定的40字节，去掉了在IPv4首部中的一些不必要的字段，并将一些可选字段放在了IPv6首部后面的扩展首部中。n巨大的地址空间。IPv6的地址从IPv4的32比特增大到了128比特 n改进的扩展和选项支持。对于IPv6，选项被作为扩展首部来处理，必要时插入到IPv6首部和实际数据之间。IPv6的特点

38、n即插即用。IPv6引入自动配置以及重配置技术，对于IP地址等信息实现自动增删更新配置，提高IPv6的易管理性。n内置的安全性。IPv6集成了IPSec，用于网络层的认证与加密，为用户提供端到端安全。n更好的QoS支持。IPv6首部中新增了流量类型字段和流标签字段，路由器能够根据数据流的类型对属于同一个流的数据作出特定的处理。IPv6地址nIPv6地址共128比特，几乎提供了无限的地址空间。n人们将IPv6的128比特地址分为8组，每组16比特，每组写成16进制的形式，组和组之间用冒号分开，称为冒号十六进制记法。例如2001:0DB8:85A3:08D3:1319:8A2E:0370:7344

39、。IPv6地址 n在IPv6的地址中，经常会包含许多个0，为此，采用两种优化的地址表示方法。n在一组的16进制数字中，如果前面的几个数字都是0，可以将这些0省略，如0002:00F1:0E25:AB12:00D0:2367:ACE0:8340可以写成2:F1:E25:AB12:D0:2367:ACE0:8340。n如果一组为全0或多组连续为全0时，可以用一对“:”来代替，例如2001:0DB8:85A3:0000:1319:8A2E:0370:7344可以压缩为2001:0DB8:85A3:1319:8A2E:0370:7344 IPv6分组nIPv6分组是IPv6协议的传输单元，首部固定长度

40、为40字节，称为基本首部，在首部后还可以添加若干个扩展首部 IPv6基本首部格式IPv6基本首部格式n版本号(version)：长度为4比特，表示IP协议的版本，IPv6协议中，该字段的值是6。n流量类型(traffic class)：长度为8比特，用来标识IPv6分组的类别和优先级。n流标签（flow label）：长度为20比特。流可以看作是从源节点到目的节点的一组连续的分组，例如一次音频和视频的传输就可以看成是一个流，属于同一个流的分组都具有相同的流标签。IPv6基本首部格式n有效载荷长度(payload length):长度为16比特，表示IPv6分组中除基本首部之外的字节数（包括扩展首部）。n下一个首部（next header）:长度为8比特，相当于IPv4首部中的协议字段，用来表明分组中的数据要交给上层的哪一个协议处理。IPv6基本首部格式n跳数限制（hop limit）:长度为8比特，相当于IPv4首部中的TTL字段，防止分组无限制地在网络中循环。n源地址（source address）：长度为128比特，表示发送分组的源主机地址。n目的地址(destination adderss)：长度为128比特，表示接收分组的目的主机地址。