Comprensión profunda de las redes informáticas: 9 direcciones IP y subredes 3

Utilice números hexadecimales separados por dos puntos, cada segmento tiene 4 dígitos y 16 dígitos, divididos en 8 segmentos, lo que se denomina representación "hexadecimal con dos puntos" .

Se divide en dos partes: prefijo de red e identificador de interfaz: el prefijo de red corresponde al ID de red en IPV4 y el identificador de interfaz corresponde al ID del host.

(2) Forma de expresión con el cero inicial omitido

Si hay ceros a la izquierda en un número hexadecimal separado por dos puntos, se pueden omitir (los ceros del medio y siguientes no se pueden omitir)

Por ejemplo, 02AA se puede escribir como 2AA, 00FF se puede escribir como FF y 0000 se puede escribir como 0.

La abreviatura del ejemplo anterior es: 3FFF:2900:D005:0:2AA:FF:FE28:9C5A

Otro ejemplo: 1080:0000:0000:0000:0008:0810:213C:123A se puede escribir como 1080:0:0:0:8:810:213c:123a

(3) Representación cero comprimida

Regla de dos puntos: puede usar dos puntos para reemplazar el segmento hexadecimal con un valor continuo de 0 en la dirección, es decir, el método de reemplazo de dos puntos

Por ejemplo: 1080:0000:0000:0000:0008:0810:213C:123A se puede expresar como 1080::8:810:213C:123A

Pero los dos puntos solo se pueden usar una vez en una dirección.

2. Tipo de dirección IPV6

Dirección de unidifusión : se utiliza para identificar de forma única una interfaz, similar a la dirección de unidifusión en la dirección IPv4. Los datagramas enviados a una dirección de unidifusión se entregarán a una interfaz identificada por esta dirección.

Dirección de multidifusión : se utiliza para identificar un grupo de interfaces (generalmente este grupo de interfaces pertenece a diferentes nodos), similar a la dirección de multidifusión en la dirección IPV4. Los datagramas enviados a una dirección de multidifusión se entregan a todas las interfaces identificadas por esta dirección.

Dirección Anycast : se utiliza para identificar un grupo de interfaces (normalmente este grupo de interfaces pertenece a diferentes nodos). Los paquetes de datos enviados a una dirección anycast se entregan a la interfaz más cercana al nodo de origen (medido según el protocolo de enrutamiento utilizado) entre el conjunto de interfaces identificadas por esta dirección.

El tipo de dirección IPV6 está determinado por la parte "Prefijo de dirección":

Representación del prefijo de dirección IPV6

Formato básico: prefijo de dirección::/longitud del prefijo

3. Dirección de unidifusión IPv6

(1) Dirección de unidifusión global

Equivalente a la dirección de red pública en IPV4. Consiste en el prefijo de enrutamiento global, el ID de subred y el ID de interfaz.

(1) Prefijo de enrutamiento global: asignado a una organización por el proveedor del servicio, al menos 48 bits.

(2) ID de subred: se puede asignar hasta 64 bits. A este campo se le pueden asignar hasta 16 bits. Las organizaciones pueden usarlo para construir redes locales.

(3) ID de interfaz: se utiliza para identificar una interfaz o un host específico, de 64 bits, para cumplir con el formato EUI-64 mejorado IPV6 (definido por IEEEE), asignado al adaptador de red o derivado de la dirección MAC IEEE802. como sigue:

Nota: Los 24 bits altos de la dirección MAC de 48 bits en la red IPV4 son la identificación de la empresa (el séptimo bit alto es 0) y los 24 bits bajos son el identificador extendido.

Método para generar "ID de interfaz" mediante la especificación EUI-64:

*Inserte FFFE entre el ID de la empresa y el ID de extensión de la dirección MAC de 48 bits;

*Cambie los 7 bits de orden superior de 0 a 1 para identificar esta interfaz como un identificador único global.

Actualmente, IANA toma 2001::/16 de todo el espacio de direcciones de unidifusión global (prefijo de formato 001) para su asignación.

La autoridad de registro designada por la IANA asigna el segmento 2001:0600::/23~2001:0800::/23 a Europa y Medio Oriente (incluida China)

La autoridad de registro obtiene el espacio de direcciones de la IANA y asigna el prefijo /32 al ISP. El ISP puede continuar asignando un prefijo de 16 bits (un total de 32+16=48 bits) a cada cliente bajo el prefijo /32 bits. prefijo.

Bajo el espacio de direcciones del prefijo de enrutamiento global de 48 bits se puede asignar otra subred con prefijo de 16 bits, de modo que cada cliente pueda tener hasta 65535 subredes.

(2) Dirección de unidifusión local

La dirección de unidifusión local se refiere a la dirección de unidifusión utilizada por la red local y es la dirección dedicada de LAN en IPV4.

Hay dos tipos: dirección local de enlace y dirección local única (originalmente llamada: dirección local del sitio)

Cada interfaz tiene al menos una dirección de unidifusión local de enlace y se puede asignar cualquier tipo (unicast, anycast, multicast) de direcciones IPV6.

1. Vincular la dirección local

Solo se puede utilizar entre nodos conectados al mismo enlace local, prefijo fijo FE80::/10 y el ID de la interfaz se agrega como los 64 bits inferiores de la dirección.

Cada interfaz del nodo se configurará automáticamente con una dirección local de enlace durante el inicio, o se puede configurar manualmente.

La dirección local del enlace se utiliza para establecer la relación de vecino de cada protocolo de enrutamiento dinámico, que es similar a la dirección dedicada automática de la red 169.254.0.0/16 en los sistemas Windows.

Siempre comienza con FE80, seguido de 54 bits de 0 y, finalmente, el ID de la interfaz es la dirección generada a través de la especificación EUI-6.

Los enrutadores IPV6 nunca reenviarán el tráfico de enlace local fuera del enlace (indicador FE80::/64)

2. Dirección local única

Al igual que las direcciones de red privada en IPV4, solo se pueden enrutar y reenviar dentro de la red local y no se reenviarán en la red global. Sin embargo, las aplicaciones de capa superior tratan estas direcciones como direcciones de unidifusión globales y se utilizan para reemplazar las direcciones de sitios locales. .Prefijo FC00::/7

Bandera L: cuando es 1, significa que la dirección es una dirección utilizada dentro del rango de la red local, 0 está reservado para futuras expansiones.

ID global: generado mediante un método pseudoaleatorio (prefijo único global, baja probabilidad de conflicto), consulte RFC4193

Se pueden realizar conexiones privadas entre redes sin preocuparse por conflictos de direcciones y otros problemas.

El prefijo FC00::/7 facilita el filtrado de rutas por parte de los enrutadores de borde.

Si una ruta se filtra a la red pública, esta dirección no entrará en conflicto con otras direcciones ni provocará conflictos de enrutamiento de INTERNET, porque tiene un prefijo FC00 único y la ID global posterior se genera aleatoriamente.

A nivel de aplicación, las aplicaciones de capa superior tratan estas direcciones como direcciones de unidifusión global, pero independientemente del proveedor de servicios de Internet.

(3) Dirección de unidifusión IPV6 con dirección IPV4 integrada

Para ayudar a migrar de IPV4 a IPV6 y promover la coexistencia de ambos tipos de hosts, se definen varias direcciones IPV6 de transición:

1.Dirección compatible con IPV4

El mecanismo de conversión de IPV6 también incluye una tecnología que transmite dinámicamente paquetes IPV6 a través de túneles a través de la interfaz de enrutamiento IPV4.

IPV4 debe ser la única dirección IP pública del mundo. Los primeros bits son todos 0. Se utiliza para redes públicas y se denomina "dirección de unidifusión global IPV6 compatible con IPV4".

2.Dirección de mapeo IPV4

Usados dentro de la LAN, los bits 33-48 son todos 1 y el resto son 0

Dirección IPv6 3.6to4

Se utiliza para la comunicación entre dos nodos que ejecutan IPV4 e IPV6 simultáneamente a través de INTERNET.

La dirección 6to4 se forma combinando el prefijo 2002::/16 y la dirección IPv4 pública de 32 bits del nodo para formar un prefijo de 48 bits.

Por ejemplo, 131.107.0.1, el prefijo después de 6to4 es 2002:836B:1::/48

(4) Dirección de unidifusión IPV6 especial

1. No se ha especificado ninguna dirección

0:0:0:0:0:0:0:0/128,::/128, similar a 0.0.0.0 en IPV4, identifica una interfaz o nodo que no tiene una dirección IP y puede usarse como IP dirección de algunos paquetes Dirección IP de origen, pero los paquetes cuya dirección IP de origen es :: no serán reenviados por el dispositivo de enrutamiento.

2. Dirección de bucle invertido

0:0:0:0:0:0:0:1/128,::1/128, tiene la misma función que 127.0.0.1. Lo utiliza principalmente el dispositivo para enviarse paquetes a sí mismo para probar la pila de protocolos de interfaz. . La dirección intercambiada no se puede utilizar como dirección de origen o dirección de destino en el paquete de datos realmente enviado.

3. Dirección de multidifusión IPV6 y dirección anycast

(1) dirección de multidifusión

Similar a la dirección de multidifusión IPV4, corresponde a un grupo de direcciones de interfaz.

La característica obvia es que los 8 bits más altos son 1 (bit fijo FF)

Bandera: indica la bandera establecida en el proveedor de direcciones de multidifusión. Actualmente sólo se utiliza el último dígito. Cuando es 0, significa que la IANA asigna permanentemente la dirección; cuando es 1, significa la dirección de multidifusión temporal (dirección asignada no permanentemente)

Alcance: se utiliza para limitar el rango de datos de multidifusión enviados en la red.

(2) dirección de difusión directa

A diferencia de las direcciones de multidifusión, los paquetes destinados a una dirección de difusión directa se enviarán a la interfaz de red con el cociente de enrutamiento más cercano.

Las direcciones Anycast están diseñadas para proporcionar redundancia y compartir carga al brindar el mismo servicio a múltiples hosts o nodos.

IPv6 no especifica un espacio de direcciones separado para anycast. Las direcciones anycast y unicast utilizan el mismo espacio de direcciones y solo se pueden asignar a dispositivos de enrutamiento y no se pueden aplicar a hosts.

4. Anfitrión IPv6

Los hosts IPv6 suelen tener lógicamente múltiples hosts porque tienen al menos dos direcciones para recibir datagramas:

Una es la dirección de enlace local utilizada para la comunicación de enlace local;

Una es una dirección local única enrutable o una dirección de unidifusión global.

(1) La dirección IPV6 que el host puede asignar :

1. Se pueden asignar las siguientes direcciones de unidifusión al host

Dirección de enlace local utilizada para cada interfaz

Dirección local única para cada interfaz

Una o más direcciones de unidifusión global

Dirección de bucle invertido utilizada para la interfaz de bucle invertido::1

2. Cada host escucha el tráfico en la siguiente dirección de multidifusión

Interfaz local (solo se refiere a una única interfaz de un nodo, utilizada para pruebas de bucle invertido de comunicación de multidifusión) dirección de multidifusión FF01::1 de todos los nodos en el alcance

Dirección de multidifusión FF02::1 para todos los nodos en el ámbito local del enlace

La dirección de multidifusión del nodo solicitante en cada interfaz para cada dirección de unidifusión

Dirección de multidifusión unida a un grupo en cada interfaz

(2) Direcciones IPV6 que el enrutador puede asignar

1. Se pueden asignar las siguientes direcciones de unidifusión en el enrutador

Dirección de enlace local utilizada para cada interfaz

Dirección local única para cada interfaz

Una o más direcciones de unidifusión global

Dirección de bucle invertido utilizada para la interfaz de bucle invertido::1

2. A un enrutador se le pueden asignar las siguientes direcciones anycast

Dirección anycast del enrutador de subred para cada subred

Dirección anycast adicional (opcional)

3. El enrutador escuchará el tráfico en la siguiente dirección de multidifusión

Dirección de multidifusión de todos los nodos en el alcance local de la interfaz FF01::1

Dirección de multidifusión FF01::2 para todos los enrutadores en el alcance local de la interfaz

Dirección de multidifusión FF02::1 para todos los nodos en el ámbito local del enlace

Dirección de multidifusión FF02::2 para todos los enrutadores en el ámbito de enlace local

Dirección de multidifusión FF05::2 para todos los enrutadores en el ámbito local del sitio

Solicitar una dirección de multidifusión de nodo para una única dirección de unidifusión en cada interfaz

Dirección de multidifusión unida a un grupo en cada interfaz

[Explicación] "La dirección de multidifusión del nodo solicitado" es una dirección de multidifusión especial. Para cada dirección de unidifusión y dirección de cualquier difusión configurada en el nodo o la interfaz del enrutador, se genera automáticamente un nodo solicitado correspondiente. Haga clic en la dirección de multidifusión.