DZ001002 IPV6的单播转发技术ISSUE 1.0.ppt

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1、ISSUEISSUE固网产品课程开发室固网产品课程开发室固网产品课程开发室固网产品课程开发室DZ001002 IPV6DZ001002 IPV6的单播转发技术的单播转发技术的单播转发技术的单播转发技术 1.01.0华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开2学习目标学习目标学习目标学习目标l理理解解IP V6单单播播报报文文在在路路由由器器和和PC之间的转发过程之间的转发过程l理理解解IP V6单单播播路路由由协协议议基基本本原原理理及及其功能其功能学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得

2、扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开3概述概述概述概述lIP V6报文转发基本思想与IP V4类似：根据目的地址获得下一跳三层地址和发送接口通过地址解析获取下一跳三层地址对应的链路地址lIP V6报文转发的基本数据结构路由表：完全类似于IP V4路由表邻居缓存：类似于ARP表，其中存储同一链链路路上邻居二三层地址之间的对应关系lIP V6报文转发的基本问题就是：如何建立、维护与利用这两个数据结构华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开4IP V6IP V6邻邻邻邻居缓存居缓存居缓存居缓存l与IP V4不同的是，IP V6邻居表不是依赖链路层建

3、立和维护的，而是利用ICMP V6协议在网络层建立与维护的。IP V6 Neighbor Discovery包含这个功能。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开5IP V6IP V6路由表路由表路由表路由表l我们将介绍主流的IP V6路由协议！华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开6两种情形两种情形两种情形两种情形l为了清晰描述IP V6转发技术，我们准备讨论如下两种情形下的IP V6通信源和目的在同一个链路上地址解析邻居维护源和目的不在同一个链路上Pc-Router路由器发现,重定向,目的表维

4、护Router-RouterRIPng,OSPF,IS-IS,BGP华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开7课程内容课程内容课程内容课程内容同一链路上的数据转发同一链路上的数据转发不同链路上的数据转发不同链路上的数据转发华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开8我们的研究对象我们的研究对象我们的研究对象我们的研究对象l我们将探讨如下组网中PC1和PC2的通信过程两台PC均为支持IP V6的Windows XP主机两台PC的IP V6地址为手工配置的1:1和1:2PC1PC2Switch1:11:2

5、华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开9大致通信过程大致通信过程大致通信过程大致通信过程l设若PC1要发送一个报文给PC2，主要的通信流程为：PC1PC2Switch1:11:2Application want to send packet to 1:2MulticastICMP Neighbor SolicitationPlease tell me Link Address for 1:2UnicastICMP Neighbor AdvertisementLink Address for 1:2 is 00-10-5c-e5-f2-39dat

6、aS:1:1 D:1:2Add map to Neighbor CachedataS:1:1 D:1:2D:00-10-5C-E5-F2-39S:00-0D-56-6D-6F-FCCreate a 1:2 entry in neighbor cache华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开10一个问题！一个问题！一个问题！一个问题！l注意到这里没有“掩码”的概念，那么这里就有一个问题：PC1怎么触发地址解析动作的呢？l这里有一个重要假设：在没有路由信息的情况下，PC1假定1:2就和它自己在同一个链路上，由此触发地址解析过程。华为机密，未经许可不

7、得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开11Neighbor SolicitationNeighbor Solicitationl如下是PC1发出的Neighbor Solicitation华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开12Neighbor SolicitationNeighbor Solicitation的的的的IP V6IP V6头部头部头部头部lNeighbor Solicitation的Hop Limit被设置为255而不是显见的1的主要原因可以防止远程用户发送Neighbor Discovery报文

8、。lNeighbor Solicitation发送的目的地址FF02:1:FF00:2是一个Solicited-Node组播地址，它是基于1:2映射得到的：1:2自然属于这个组。这种方法比IP V4的广播方法有什么好处？华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开13Node SolicitationNode Solicitation的的的的ICMPICMP部分部分部分部分lTarget字段用来提出问题：请告诉我1:2的链路地址lICMP选项Source Link-Layer Address用于向对方通告自己的链路层地址以供对端回应二层单播Neigh

9、bor Advertisement之用华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开14Neighbor AdvertisementNeighbor Advertisementl如下是PC2回应给PC1的Neighbor AdvertisementR Router flagS Solicited flagO Override flagSame as Solicitation华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开15ICMPICMP部分部分部分部分lTarget 1:2和Target Link-layer

10、 Address选项回答了Solicitation提出的问题：即1:2的链路层地址。lSolicited标志用于保证Pc1和Pc2之间是双向可达的IP V4的ARP机制有在单向可达情况下安装一条ARP表项的可能性华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开16邻居缓存邻居缓存邻居缓存邻居缓存l地址解析的结果使得Pc1在邻居表中添加了如下表项，这样后续的通信就可以使用这个表项进行通信了.华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开17邻居缓存表项状态邻居缓存表项状态邻居缓存表项状态邻居缓存表项状态l每个邻居缓

11、存表项可能处于如下几个状态，我们将以一个典型通信过程来说明这些状态。INCOMPLETEREACHABLESTALEDELAYPROBE华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开18典型邻居状态迁移典型邻居状态迁移典型邻居状态迁移典型邻居状态迁移PC1PC2Switch1:11:2上层要发送报文 邻居表中没有1:2项:添加1:2,IncompleteMulticast Neighbor Solicitation:1:2,?,1:1,MAC1添加邻居缓存项Unicast Neighbor Advertisement:1:2,MAC2修改为1:2,MA

12、C2,ReacheableMAC1 to MAC2Echo Request修改MAC2 to MAC1Echo ReplyUnicast Neighbor Solicitation:1:1,?,FE80:,MAC2修改Neighbor Advertisement:1:1,MAC1修改RECHEABLETIME以后。修改上层要发送报文Unicast Neighbor Advertisement:1:2,MAC2Neighbor Unreachability Detection华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开19为什么这样？为什么这样？为什么

13、这样？为什么这样？lV6 VS V4地址解析消息目的地为组播地址减少了无效处理邻居不可达性检测加强网络“鲁棒性”IP V6地址解析可以检测出单向可达路径255的Hop Limit可以提供某种安全机制地址解析功能在三层实现加强了媒体独立性，同时可以利用三层安全机制华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开20课程内容课程内容课程内容课程内容同一链路上的数据转发同一链路上的数据转发不同链路上的数据转发不同链路上的数据转发华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开21不在同一链路上节点间的通信不在同一链路上节

14、点间的通信不在同一链路上节点间的通信不在同一链路上节点间的通信l简单来说，不在同一链路上的节点之间的通信涉及如下两个问题：如何在PC与路由器之间转发数据Router&Prefix DiscoveryNext-hop DeterminationRedirect如何在路由器和路由器之间转发数据Routing Protocols华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开22TopicsTopicslPC-RouterlRouter-Router华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开23Router&Pre

15、fix DiscoveryRouter&Prefix DiscoverylIP V6通信的前提是主机要有一个IP V6地址。IP V6地址可以是手工配置的、有状态自动配置或是无状态自动配置的。l和IP V4一样，一个主机要和不在同一链路上的主机通信必须要在主机上有路由：一般来讲就是一个缺省网关。网关一样可以是手工配置、有状态自动配置或是无状态自动配置的。l我们的重点是无状态自动配置。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开24Router&Prefix DiscoveryRouter&Prefix Discoveryl正如我们在“IP V6地址自

16、动配置”中所讲的那样，Router&Prefix Discovery功能主要由Neighbor Discovery协议的Router Solicitation和Router Advertisement两个消息完成。lRouter Solicitation主机发送的用于探测路由器的存在，希望链路上的路由器给它回应Router AdvertisementlRouter Advertisement路由器回应Router Solicitation，分发网关和前缀等信息路由器“伪定期”自动发送的用于刷新维护网关和前缀等信息华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内

17、部公开25Pc-Router StartupPc-Router Startup案例案例案例案例l我们用如下例子来讨论Router Discovery.RT1PC1自动配置PC2自动配置E1/0E3/0ipv6interface Ethernet1/0 ipv6 address 1:1/64 undo ipv6 nd ra haltinterface Ethernet3/0 ipv6 address 2:1/64 undo ipv6 nd ra halt华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开26Router SolicitationRouter

18、Solicitationl三个关键点源地址是链路本地地址目的地址是ALL ROUTERS携带Source link-layer address华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开27Router AdvertisementRouter Advertisementl关键点目的地址是ALL_NODESRouter Lifetime非零表示源地址“FE80:2e0:fcff:fe20:d6a8”准备成为一个缺省路由器Prefix用于地址自动配置华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开28结果结果结果结

19、果l结果有二获得一个全局IP V6地址获得一个缺省网关华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开29Next-Hop DeterminationNext-Hop DeterminationlPc1如果要和Pc2通信，那么一个必然的步骤就是根据Pc2的目的地址确定下一跳，即根据路由查找到RT1 E1/0的三层地址l和IP V4不同的是：IP V6在ND协议里明确规定了主机应该缓存这个查找结果以加快后续查找过程RT1PC1自动配置PC2自动配置E1/0E3/0华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开30优

20、化优化优化优化l确定了下一跳地址以后，就可以查找邻居表得到其二层地址并将报文发送给路由器了。如果没有命中呢？l问题：如果一个链路上有多个路由器，PC如何选择合适的路由器呢？答案有二：路由：PC上可以将“缺省网关”按照路由的方式来管理。重定向：由路由器通知PC使用合适的缺省网关。在没有网关的情况下，PC缺省认为一个目的地与自己在同一链路上；有网关的情况下，PC会将它认为不在同一链路上的数据包都送给缺省网关，这里的问题是：如果路由器发现这个目的原来是和源在同一网段呢？答案依然是重定向华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开31ICMP Redirec

21、tICMP Redirectl重定向过程PC1RT1RT2PC2PC2-1Redirect to RT2Default Gateway!Change Destination Cache!PC2-1PC2-1PC2-2PC2-2华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开32重定向报文重定向报文重定向报文重定向报文l关键点源地址必须是路由器地址目的地址是报文源Target是重定向地址：建议网关地址或是目的地址（如果目的地址和源在同一链路上）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开33下一步呢？下一步呢？下

22、一步呢？下一步呢？华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开34TopicsTopicslPC-RouterlRouter-Router华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开35Router-RouterRouter-RouterlIP V6路由器的基本思想与IP V4完全一致：数据转发以IP V6路由表为基础路由表以IP V6路由协议维护华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开36IP V6IP V6路由来源路由来源路由来源路由来源l与IP V4类似

23、，IP V6路由可能来自于链路层直接发现静态路由动态路由协议华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开37链路层直接发现的路由链路层直接发现的路由链路层直接发现的路由链路层直接发现的路由l链路层发现的路由是指路由器接口主机路由与前缀路由rt1dis ipv6 routing-tableRouting Table:Destinations:6 Routes:6 Destination:1 PrefixLength:128 NextHop :1 Preference :0 Interface :InLoopBack0 Protocol :Direct

24、State :Active NoAdv Cost :0 Refrence Count:1 Destination:1:PrefixLength:64 NextHop :1:1 Preference :0 Interface :Ethernet1/0 Protocol :Direct State :Active Adv Cost :0 Refrence Count:1 Destination:1:1 PrefixLength:128 NextHop :1 Preference :0 Interface :InLoopBack0 Protocol :Direct State :Active NoA

25、dv Cost :0 Refrence Count:1 Destination:FE80:PrefixLength:10 NextHop :Preference :0 Interface :NULL0 Protocol :Direct State :Active NoAdv Cost :0 Refrence Count:1华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开38静态路由静态路由静态路由静态路由l配置命令配置命令ipv6 route-static ip-address prefix-length interface-name nexthop-a

26、ddress|gateway-address preference preference-value l缺省路由 ipv6 route-static:0 2:2 Destination:PrefixLength:0 NextHop :2:2 Preference :60 Interface :Ethernet3/0 Protocol :Static State :Active Adv GotQ Cost :0 Refrence Count:2华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开39动态路由协议动态路由协议动态路由协议动态路由协议l目前公认支持

27、IP V6的重要动态路由协议包括RIPngOSPF V3ISISMBGPlRIPng/ISIS/BGP由于本身的实现不直接依赖于IP，所以仅需在支持IP V4的版本作简单修改即可支持IP V6。OSPF由于直接基于IP协议实现，所以需要较大修改。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开40动态路由协议动态路由协议动态路由协议动态路由协议RIPngISISMBGPOSPF V3华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开41RIPngRIPngl与RIP V2一样，RIPng具备如下特性RIPng是距离矢

28、量路由协议，利用UDP传输机制端口号为521RIPng用跳数度量路由，16跳为不可达RIPng利用水平分割与毒性逆转技术来减少环路发生可能性lRIPng必须支持IP V6所以RIPng报文格式及路由数据库与RIP V2不同。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开42RIPngRIPng路由学习过程路由学习过程路由学习过程路由学习过程lRIPng以如下方式获得路由信息向RIPng邻居发送request期望获得对方的response回应RIPng邻居周期性30s自动发送response消息lRIPng删除路由表中的某些路由项的原因可能有300s未有

29、刷新Cost为不可达华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开43RIPngRIPng报文结构报文结构报文结构报文结构lCommand1-request 2 response华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开44典型典型典型典型RIPngRIPng配置配置配置配置lRT1与RT2之间运行RIPng协议2:1/641:1/642:2/643:1/64RT1RT2sysname rt1ipv6interface Ethernet1/0 ipv6 address 1:1/64 undo ipv6 nd

30、 ra halt ripng 1 enableinterface Ethernet3/0 ipv6 address 2:1/64 ripng 1 enableripng 1sysname rt2ipv6interface Ethernet0/0nterface Ethernet1/0 ipv6 address 3:1/64 ripng 1 enableinterface Ethernet3/0 ipv6 address 2:2/64 ripng 1 enableripng 1华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开45结果结果结果结果lRIPng

31、路由信息华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开46报文交互报文交互报文交互报文交互lRT1与RT2之间运行RIPng协议2:1/641:1/642:2/643:1/64RT1RT2RequestResponse华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开47RIPngRIPng其他配置其他配置其他配置其他配置lRIPng的其他一些配置路由聚合：路由聚合：ripng summary-address ipv6-address/prefix-length 环路预防：环路预防：ripng split-hori

32、zon，ripng poison-reverse 路路由由引引入入：import-route protocol process-id cost value route-policy route-policy-name 路由度量路由度量default-cost value，preference value，ripng metricin value，ripng metricout value路由过滤路由过滤filter-policy gateway ip-prefix-name import，filter-policy acl-number|ip-prefix ip-prefix-name imp

33、ort 华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开48ISISISISlIS-IS本身是一个可扩展路由协议，它对IP V4的支持本身就是在对OSI网络的一个扩展。为使其支持IP V6，我们需要定义“IPv6 Reachability”和“IPv6 Interface Address”两个TLV.IPv6 ReachabilityIPv6 Interface Address华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开49MBGPMBGPlMulti-protocol BGP是一个旨在让BGP可以传输多种协议

34、（不仅仅IP V4）的扩展。与IS-IS类似，MBGP支持IP V6也是比较容易，只需要将IPV6前缀信息和下一跳信息置于新定义的MP-NLRI即可。MP-NLRI华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开50OSPF V3OSPF V3lOSPF V3在基本运行机制上未有改变(flooding,DR election,area support,SPF calculations)lOSPF V3在如下意义上被重新定义OSPF报文和基本的LSA去除了编址语义以更好支持多协议OSPF V3新定义了一些LSA以携带地址和前缀OSPF基于链路而不是基于网段运行“Flooding”范围被一般化OSPF认证机制被去除华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开51小结小结小结小结l一个简单IP V6端到端通信过程为PC-RouterRouter-RouterRouter-Pc华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开52