Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Для этого предусмотрена привязка к компьютеру не IPадреса, а интерфейса. Сам же интерфейс может иметь несколько адресов, принадлежащих к тремкатегориям: действительный, прошлый, недействительный. При замене адреса «на лету» новый адресстановится действительным, а старый — прошлым. Все вновь осуществляемые соединения производятсяпри помощи действительного адреса, но уже имеющиеся продолжаются по прошлому адресу. Черезнекоторое время, которое может быть выбрано достаточно большим, чтобы гарантировать полный разрыввсех соединений по прошлому адресу, он переходит в категорию недействительных.
Таким образом,практически гарантируется автоматическая замена адреса без участия персонала. Для полностьюгарантированной автоматической замены адреса потребовалось бы внесение изменений в протоколы TCP иUDP, которые не входят в состав IP.Замена адресов осуществляется двумя способами — явным и неявным. Явный способ используетсоответствующим образом доработанный протокол DHCP. Неявный способ не требует наличия сервераDHCP, а использует адрес подсети, получаемый от соседей и мостов. В качестве адреса хоста используетсяпросто MAC-адрес хоста, т.е. адрес, используемый на канальном уровне. Этот способ, при всем своемизяществе, по понятным причинам не может присваивать адреса, совместимые с IPv4, и поэтому впереходный период его применение будет ограничено.
К сожалению, механизм выделения новых адресовне затрагивает таких аспектов, как обновление базы данных DNS, адресов серверов DNS, конфигурациимаршрутизаторов и фильтров, а также тех приложений «клиент-сервер», которые используют привязку кадресу, что делает полную замену адресов локальной сети не менее трудоемким мероприятием, чем приприменении IPv4.Рисунок 5-57. Локальные адреса для использования в пределах сегмента(вверху) и локальной сети (внизу)Протокол IPv6 предполагает также значительные улучшения при работе в локальной сети. Единыйпротокол NDP (Neighbor Discovery Protocol - протокол распознавания соседей) заменяет используемые вIPv4 протоколы ARP, ICMP и значительно расширяет их функциональные возможности.
Вместошироковещательных пакетов канального уровня протокола ARP используются групповые сообщения(multicast), то есть адресованные всем членам подсети, причем не на канальном, а на сетевом уровне, чтодолжно значительно снизить широковещательный трафик, являющийся бичом локальных сетей Ethernet.Усовершенствованы функции протокола ICMP, что облегчает работу разных подсетей в одном физическомсегменте. Включен механизм распознавания неисправных маршрутизаторов, что позволяет повыситьустойчивость к сбоям оборудования. В дополнение к имевшимся ранее двум типам адресации - Unicast иMulticast (доставке уникальному получателю или группе получателей) - добавлен третий, Anycast, прикотором осуществляется доставка любому получателю из группы.Существенное отличие нового протокола от старого заключается в том, что длина адресной частисоставляет 128 бит — в четыре раза больше, чем 32 бита у IPv4.
Чтобы представить эту величину,достаточно сказать, что на каждом квадратном метре поверхности суши и моря можно разместитьпримерно 6,7 х 1023 адресов. Из заголовка пакета IP изъяты как некоторые неиспользуемые поля, чтопозволило сократить издержки, связанные с их обработкой, и уменьшить размер заголовка (он длиннее,чем у IPv4, всего в два раза, несмотря на учетверенный размер адресной части).Рисунок 5-58. Адреса, построенные на основе IPv4: (а) Совместимый; (b) Дляустройств, не поддерживающих IPv6На рисунке 5-59 показана структура заголовка пакета в формате Ipv6.Рисунок 5-59.
Заголовок пакета IPv6Первым идет четырехбитное поле Version (Версия), его значение равно 6. Следующее поле Priority (Приоритет) - длиной 8 бит используется для установки приоритета пакета. Приоритетувеличивается с ростом значения этого поля. Значения 0...7 используются для пакетов, время доставкикоторых не лимитировано, например, значение 1 рекомендуется использовать для новостей, 2 — дляпочты, 7 — для служебного трафика (SNMP, маршрутизирующие протоколы).
Значения 8...15 используютсядля пакетов, задержка доставки которых нежелательна, например аудио и видео в реальном времени.Далее следует поле Traffic Class, первоначально называвшееся «Flow Label», длиной 20 бит. Оно служитдля идентификации последовательности пакетов. Его значение присваивается при помощи генератораслучайных чисел и имеет одинаковую величину у всех пакетов данной последовательности. Следующееполе - Payload Length - содержит размер данных, следующих за заголовком, в байтах и имеет длину 16бит.
Следом расположено поле Next Header, идентичное по назначению полю Protocol протокола IPv4 ииспользующее те же значения. Восьмибитное поле Hop Limit аналогично по назначению полю Time toLive. Оно устанавливается источником согласно разумным предположениям о длине маршрута, а затемуменьшается на 1 при каждом прохождении через маршрутизатор. При снижении значения поля до нуляпакет снимается, как «заблудившийся». Последними идут поля адресов источника и приемника длиной 128бит (16 байт) каждое.
Адреса в стандарте IPv6 имеют более сложную структуру, чем в предыдущем, приэтом используются префиксы разной длины (они показаны в таблице 1).Таблица 1.НазначениеПрефиксЗарезервировано0000 0000Зарезервировано для адресов NSAP 0000 001Зарезервировано для адресов IPX 0000 010Provider-Based Unicast AddressЗарезервировано для010100Neutral-Interconnect-Based Unicast AddressesLink Local Use Addresses1111 1110 10Site Local Use Addresses1111 1110 11Multicast Addresses1111 1111В настоящее время для непосредственного использования предназначено около 15% адресов,остальные 85% зарезервированы для распределения в будущем.Специальные типы адресов предназначаются для более гибкого использования. Provider-BasedUnicast Address (Выделяемый провайдером уникальный адрес) служит для глобальной связи.
Он состоит изпрефикса 010, Registry Id, идентифицирующего организацию, зарегистрировавшую провайдера; ProviderId, идентифицирующего провайдера; Subscriber Id, идентифицирующего организацию-клиента, исобственно адреса. Адреса для локального использования (Link Local Use и Site Local Use) предназначеныдля применения внутри одного сегмента или одной организации, т.е.
пакеты с такими адресами немаршрутизируются за границы текущего сегмента или локальной сети соответственно. Они могут бытьиспользованы, например, при автоматическом присвоении адресов. Для выхода в глобальную сеть можетбыть использована подстановка адресов по типу NAT. Если под заполнители-нули выделено достаточноместа, то организация, ранее не имевшая соединения с Интернетом, может легко провести замену адресовна глобальные путем конкатенации REGISTRY.Рисунок 5-60. Адресация группы абонентов (Multicast Address)ID + PROVIDER ID + SUBSCRIBER ID и локального адреса. К специальным типам адресов такжеотносятся адреса, совместимые с IPv4. Первый тип относится к «совместимым» адресам, которыепредназначены для туннелирования пакетов IPv6 через существующую инфраструктуру IPv4.
Второй типадресов отображает на IPv6 подмножество адресов IPv4 для тех устройств, которые не поддерживаютновый протокол.Широковещательный адрес благодаря использованию полей Flags и Scope может такжеиспользоваться более гибко. В четырехбитном поле Flags пока используется только младший бит дляуказания, является ли данный адрес постоянным и выделенным соответствующими организациями,ответственными за выдачу адресов, или используется единовременно. Поле Scope используется дляограничения области распространения широковещательных пакетов. Значения этого поля приведены втаблице 2.Таблица 2.Значение Scope Область распространения пакета0Зарезервировано1Внутри узла2Внутри сегмента5Внутри локальной сети8Внутри организации0EhГлобальная0FhЗарезервированоПри рассмотрении возможностей, предоставляемых новым протоколом, может возникнуть вопрос, азачем он все-таки нужен? Большинство функций либо уже имеются в IPv4, либо могут быть реализованыпутем доработки соответствующих протоколов.
Так, автоматическое выделение адресов производится припомощи протокола DHCP, адресный барьер преодолевается при помощи протокола NAT и т.д. и т.п. Однакоразработка всех необходимых заплаток для протокола IPv4 потребовала бы не меньших (а то и больших)усилий, чем создание нового протокола «с чистого листа». Разумеется, лист был не совсем чистым,поскольку вопросы совместимости и совместной работы обоих протоколов имелись в виду с самого началапроектирования. В конце концов, Интернет все равно пришел бы к кризису дефицита адресов, так чтозаблаговременная разработка и постепенное внедрение протокола IPv6 были более чем уместны.Для реализации перехода на новый протокол образовалась неформальная некоммерческаяорганизация «6bone», включающая в себя более 100 организаций, в основном, сетевых провайдеров иуниверситетов. Главная задача организации - создание инфраструктуры, позволяющей транспортироватьпакеты стандарта IPv6 по всей сети Интернет.
Как и существующая сегодня инфраструктура IPv4, онабудет состоять из большого количества провайдеров и локальных сетей, объединенных в единую Сеть. Внастоящее время в состав 6bone входят представители 41 страны, от США, Англии и Японии до Камеруна иКазахстана.Необходимость создания такой инфраструктуры объясняется прежде всего тем, что безширокомасштабного тестирования и готовой инфраструктуры (или ее подобия) коммерческие провайдеры(и потребители, занимающиеся, в отличие от университетов, не исследованиями, а бизнесом) вряд либудут охотно внедрять новый протокол. Таким образом, задачей сети 6bone не является организацияпараллельной инфраструктуры, а, скорее, тестирование и отработка методик взаимодействия «клиентпровайдер».Сама сеть 6bone состоит из островков-сетей, которые полностью поддерживают IPv6, соединенныхвиртуальными туннелями.
Эти сети работают на установленном у провайдеров оборудовании, котороеиспользуется и в коммерческих целях. Согласно существующему в настоящее время мнению, организация6bone будет существовать до тех пор, пока будет актуальна ее основная цель - популяризация протоколаIPv6.ЗаключениеИтак, сетевой уровень обеспечивает услуги для транспортного уровня. Он может использовать каквиртуальные соединения, так и дейтаграммы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
