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youngtao

核心提示
　　“12月3日，备受关注的“中国下一代互联网示范工程（CNGI）”历经5年耕耘结出硕果，我国已建成全球最大的下一代互联网示范网络，推动并形成了中国的下一代互联网产业群，以IPv6路由器为代表的关键技术及设备产业化初成规模，市场占有率跃升至世界第二位。”
　　尽管IPv6的普及不是一会儿半会儿的事儿，但是IPv6的广泛应用已经不再是梦想，已经提到日程上来。IPv6的产业化很快就会到来，为了迎接IPv6的普及与应用。我做准备做一系列的IPv6操作实验，与网友们分享IPv6知识与乐趣。
　　一、为Windows XP 安装IPV6协议
　　Windows的新一代操作系统Vista与Windows Server 2008已经全面支持IPV6，Windows XP SP2也已经支持IPv6了，只不过是默认情况下没有安装。我们可以通过“本地连接”或命令行来安装IPV6协议。
　　１、安装IPV6协议

图一

图二

图三　ipv6 install，命令行下安装IPV6
　　２、检验安装

图四

图五　::1为IPV6接口环回地址
　　二、为网卡配置IPV6地址
　　在Windows XP只能在命令行配置IPV6地址。
C:\>netsh
netsh>interface
netsh interface>ipv6
netsh interface ipv6>add address "本地连接" 1001:1:1:1:1:1:1:1
确定。
netsh interface ipv6>
　　以上命令表示为网卡配置了地直为1001:1:1:1:1:1:1:1的IPV6地址（十六进制数），在实验网络中为另一台计算机（Windows XP）配置了1001:1:1:1:1:1:1:2。

图六　ping测试成功
　　三、IPV6数据包

图七

图八
　　

使用Windows Server 2008的DNS服务把域名解析为IPv6地址的实验。客房端使用Windows XP Professional。关于Windows Server 2008在这里不在赘述,可以参见我的博客里有关Windows Server 2008相关文章。
　　实验环境说明
    DNS服务器　IPv4地址：192.168.0.3 IPV6地址：1001:1:1:1:1:1:1:3
    域名：senya.org
　 WWW服务器 IPv4地址：192.168.0.3 IPv6地址：1001:1:1:1:1:1:1:3
               主机名：web.senya.org
    客户机：   IPv4地址：192.168.0.1 IPv6地址：1001:1:1:1:1:1:1:1
　　一、为Windows Server 2008配置IPV6地址及配置DNS服务器
　　打开网络连接，右键单击“本地连接”，打开“本地连接”－“属性”对话框：

图一

图二　配置IPv6地址1001:1:1:1:1:1:1:3/64及DNS

图三　在Windows Server 2008的服务器管理中添加DNS服务器角色

图四　新建正向查找区域

图五　输入域名：senya.org

图六　新建主机

图七

图八

图九　建立反向查找区域

图十　

图十一　选择IPV6反向查找区域

图十二　输入前缀

图十三　反向区域文件名

图十四　新建主机并选择PRT记录项
图
图十五　
　　二、配置客户端
　　为客户端IPV6配置DNS服务器:
C:\>netsh
netsh>interface
netsh interface>ipv6
netsh interface ipv6>
netsh interface ipv6>add dns "本地连接" 1001:1:1:1:1:1:1:3
确定。
netsh interface ipv6>
　　实验中表明，没有使用IPv6数据包来解析域名，而是使用了IPv6数据来收发DNS解析数据包。

图十六　使用域名访问网站(IPV6),成功解析

图十七　抓取的DNS数据包

图十八 DNS解析中响应客户端数据包
　　在实验中，无论是Windows Server 2008还是Windows XP均需要设置IPv4地址，DNS才能正常工作或解析。客户端在向DNS服务器请求解析域名时依然是使用IPv4数据包。


IPv6(Internet Protocol version 6)即网际协议第六版。我们当前正在使用的是第四版，我一般不说IPv4，只有与IPv6相提并论时才指出它是第四版。在IPv4之前，我们也没有用过第一、二、三版。为什么称当前使用的IP协议为第四版呢？我猜想TCP/IP开发者（文特●塞夫、罗伯特●卡恩）在设计这套协议时肯定经历了多个测试版本，在他们认为比较完美时，才推出来记大家使用。即IPv4是正式版，可能存在IPv1、IPv2、IPv3，这些版本都是测试版。这些仅仅是猜想而已。
　　前两天我们动手做了IPv6的相关实验，今天，我们来具体地了解IPv6的一些相关知识。这些知识需要记住哦。
　　一、为什么要开发IPv6
　　TCP/IP的开发者，当时并没有预料到互联网在今天会这么火，“计算机千年问题”大家应该还记得吧。互联网的迅猛发展使用TCP/IP协议已经不能满足人们的需要了，阻碍了互联网的发展，主要表现在：１、IP地址已经枯竭，不够用了。互联网技术来自于美国，当然互联网的发展、管理由美国人掌控了，据说美国一所大学拥有的IP地址数量比我们中国还要多！IP地地不够有而且分配不合理。于是出现了划分子网、无类编址、NAT技术来应对，但终究解决不了实质问题。IPv6的地址使用128bit表示，据估计，使用IPv6，可以让地球上的每一粒沙子分得一个IP地址。２、由于IPv4地址分配不合理及互联网的迅猛发展，互联网核心路由器的路由表日益膨胀，使得核心路由器负荷很重，在路由选择计算速度也明显下降。严重影响并制约了互联网的发展。IPv6在这方面做了改进，可以更好支持选路。IPv4数据包报头过于臃肿也会降低数据传输的速度，IPv6数据包采用主报头与扩展报头的方式，来减少不必的数据传输。３、IPv4对QoS(Quality of Service)支持不够好。网联会议、网络电话、网络电视迅速普及与使用，这就要求有更好的QoS来保障这些音视频实时转发。IPv6则提供更好的QoS服务。４、安全性问题。TCP/IP协议在诞生的那一天，根本没有考虑到安全性问题，这就致使今天我们的互联网安全性很差，可以利用协议本身进行攻击。为弥补TCP/IP协议的不安全因素，虽然开发了与之相关的安全补丁协议(IPSec，将其称之为补丁协议，是指它们后来才开发的，用来弥补)，但不能从根本上解决安全问题。IPv6在安全性方面会大大增强。５、其它方面。
　　二、IPv6的地址分配
　　很吓人！看到这么长的IPv6地址，我就头痛，太长了！这是配置IPv6地址的最大感受。
　　IPv6地址分为三大类：Unicast（单播）、Multicast（多播）、AnyCast(任播或泛播）。IPv6地址架构这方面的详细信息大家可以参考RFC4291文档:http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4291.txt
　　IPv6地址共有128bit，采用冒号分十六进制法表示，分为八节，每节十六bit，形如：ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，怎么样，看着是不是让人头痛！IPv6支持零压缩表示。前面，我们提到IPv6环回地址是::1，它是被压缩后的表示方法，它的完整的记法是0:0:0:0:0:0:0:1。IPv6地址已经没有掩码一说，使用的是前缀。
　　多播(Multicast)地址比较容易识别，即所有以FF开头的IPv6地址都是多播地址。
　　IPv6的Unicast(单播)地址
　　IPv6的单播地址有多种类型：Global Unicast(全局单播地址)、Site-Local Unicast（场点本地单播地址）、Link-Local unicast（链路本地单播地址），在全局单播地址中，还有其它一些子类型的，有特殊用途的、保留的地址等。还有IPv6/IPv4嵌入式地址等。IPv6地址有些复杂，我们在做实验时怎么分配呢？大家可以这样做。全局单播地址的起始bit是001，链路本好单播地址的起始bit是1111111010，场点本地单播地址的起始bit是1111111011，我们可以在这三类单播地址中选择最简单的IPv6地址，如我选择的是1001:1:1:1:1:1:1:1/64。无论学习哪一门知识，我们都应该从易到难，逐步进行，学习IPv6也是一样，逐步学习。
　　三、IPv6数据报格
　　这方面的详细资料大家可以参考RFC2460文档， Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification：
http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2460.txt
。
IPv6 报头格式
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |Version| Traffic Class |        　　　　　　　    Flow Label                  |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |         Payload Length    　　　　　    | Next Header |   Hop Limit   |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                                                               |
   +                                                                                              +
   |                                                                                               |
   +                         Source Address                                                +
   |                                                                                               |
   +                                                                                              +
   |                                                                                               |
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   |                                                                                               |
   +                                                                                              +
   |                                                                                               |
   +                      Destination Address                                             +
   |                                                                                               |
   +                                                                                              +
   |                                                                                               |
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　下面拿一个实例加一解释与说明：

图一　我使用数据凶嗅探工具抓取的IPv6数据包
　　从上图中我们可以年到IPv6报头与IPv4相比较减少许少，这是因为IPv6报头采用主报头与扩展报头的结构。上图中只有一个IPv6主报头。对其数据域做一些解释与说明：
　　版本：6，表示是IPv6，占用4个bit。
       流量类别(Traffic Class)：0，表示该次流量没有加识别标志，是普通流量。
　　 流标签（Flow Label）：0。
　　 载荷长度 （Payload Length）：410
　　 下一个首部（报头）：TCP，值是6
　　 跳数限制(Hop Limit):128。
　　源地址：1001:0001:0001:0001:0001:0001:0001:0001
　　目的地址：1001:0001:0001:0001:0001:0001:0001:0003
　　由上图我可以看出，Ethernet帧头中的协议类型(protocol type)的值变成了0x86DD，Ethernet帧头、TCP、HTTP等协议均没有发生变化。从这里我们看到网络协议分层的好处。IP协议是TCP/IP协议套件中最为重要的协议，与之关系密切的协议肯定也得做相应的变化，如IGMP、ICMP、路由协议(RIP、OSPF等)及物理地址到IP地址映射的协议。明天，我们来认识他们都做了哪些变化。
我们知道TCP/IP协议是分层设计的，当某一层的协议发生变化时，并不影响其它层的协议工作，但这些协议是互相协作工作的，IP协议是TCP/IP协议套件中的最为重要的协议，因此，IP协议的改变势必影响到与之关系密切的协议，再说了，通过对IP协议的改进，目的是让互联网更好的适应我们的需要。因此，其它有缺陷的协议也应该改进。
　　一、邻居发现协议
　　邻居发现协议（ND,Neighbour Discovery）的详细介绍请参见RFC2461：
http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2461.txt
，在IPv4中用ARP协议完成IP层逻辑地址到数据链路层物理地址的映射。的IPv6中已经不在使用ARP协议了，而是使用一个新的解析协议邻居发现协议(ND)。ND使用ICMPv6协议封装、发送接收数据。ND有两种类型的数据报文：Neighbor Solication和Neighbor Advertisement。Neighbor Solication报文用来请求IPv6地址到链路层物理地址解析，它的数据报文结构与内容如下：

图一　Neighbor Solication报文格式与内容
　　Neighbor Solication报文格式与内容与传输说明：上图中IPv6地址为1001:1:1:1:1:1:1:3的主机想知道IPv6地址为1001:1:1:1:1:1:1:1的主机的以太网MAC地址，于是IPv6地址为1001:1:1:1:1:1:1:3的主机发出一个组播IPv6数据报文，告诉该多播组中的主机,我的以太网Mac地址是多少，我的IPv6地址是多少，请告诉我IPv6地址为1001:1:1:1:1:1:1:1的的主机的以太网Mac地址是多少？　
Neighbor Advertisement数据报文
　　Neighbor Advertisement报文是对Neighbor Solication报文的响应与回答：

图二　该报文是对图一所示的Neighbor Solication报文的回答　
　　该报文要表达的意思是：我的IPv6地址是1001:1:1:1:1:1:1:1，我的以太网Mac地直是00:1E:90:1c:8c:4F。通过这两个报文的交换完成了IP层逻辑地址到数据链路层物理地址的映射。
　　二、ICMPv6
　　详细资料请参见RFC4443，
http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4443.txt
　　ICMP通用报文格式：
　　以Echo Request、Echo Reply为介绍

图三　ICMPv6 Echo Request报文 ，该报文ICMP类型代码为128

图四　ICMPv6 Echo Reply报文，该报文ICMP类型代码为129
　



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