КОНСПЕКТ_ЛЕКЦИЙ_Сети_и_телекоммуникации (853866), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

7. ЗАГОЛОВОК ДЕЙТАГРАММЫ IP v.6

Работа по расширению протокола IP была начата в 1992 году. Необходимость этого диктовалось тем, что практически все ресурсы старой версии протокола IP (IPv4) были исчерпаны. Быстрый рост сети Internet привел к появлению дефицита IP-адресов. Возросший трафик начал вызывать перегрузки магистральных маршрутизаторов. Изменился и характер передаваемого трафика. Все большую долю в нем стали занимать мультимедийные данные.

Новая версия протокола IP – версия 6 (IPv6) – была принята организацией IETF в 1995 году. Она описана в документе RFC 1752. В настоящее время осуществляется постепенный переход к протоколу IPv6. Существует несколько фрагментов сети Internet, в которых маршрутизаторы поддерживают обе версии IP. Эти фрагменты объединены между собой и образуют так называемую «шестую» магистраль (6 bone). Для того чтобы передать дейтаграммы протокола IPv6, магистраль 6 bone инкапсулирует их в дейтаграмму IP и передает через те части сети Internet, которые не поддерживают новую версию протокола. Этот процесс называется туннелированием. Следует помнить, что появление дополнительного заголовка при туннелировании ведет к росту сетевого трафика. Документ RFC 1933 определяет четыре конфигурации туннелей между рабочими станциями и маршрутизаторами:

- маршрутизатор–маршрутизатор;

- рабочая станция–маршрутизатор;

- рабочие станции–маршрутизаторы;

- маршрутизатор–рабочая станция.

На рис. 7.1 показан пример организации механизма туннелирования для конфигурации маршрутизатор–маршрутизатор.

Другим методом, позволяющим осуществить плавный переход на новую версию, является использование двойных стеков.

Двойные стеки позволяют узлу в сети IP поддерживать обе версии протокола.

Такие узлы называются IPv6/IPv4-узлами. Использование двойного стека позволяет раздельно переводить на протокол IPv6 каждое устройство в сети. При этом необходимо задействовать дополнительные ресурсы такого устройства, изменить его конфигурационную информацию и провести ряд других операций.

Рис. 7.1 Туннелирование дейтаграммы IPv6, инкапсулированной в дейтаграмме IPv4

Нужно учитывать, что маршрутизаторам может потребоваться дополнительная оперативная память, так как таблицы маршрутизации протокола IPv6 больше по объему. На рис.7.2 показано распределение уровней узла с двойным стеком IPv4/IPv6.

Рис. 7.2 Уровни двойного стека TCP/IP

Протокол IPv6 поддерживается практически всеми современными операционными системами и производителями сетевого оборудования. Естественно, развитие протокола IP повлекло за собой модернизацию всего стека TCP/IP. Уменьшился объем маршрутной и служебной информации. Много внимания уделено функциональным составляющим TCP/IP, которые напрямую влияют на загрузку маршрутизаторов:

 реализована гибкая схема разделения адресного пространства с использованием технологий CIDR и масок подсетей переменной длины. Изменение адресной схемы позволяет сократить объем таблиц маршрутизации и ускорить их просмотр и обновление;

 введено повсеместное использование (физического адреса устройства в качестве номера узла. При этом снижается нагрузка на сеть за счет отказа от протокола ARP;

 уменьшен заголовок дейтаграмм IP;

 проведение фрагментации перенесено на конечные узлы. Узлы, поддерживающие протокол IPv6, сами определяют размер MTU, который устраивает все транзитные узлы и каналы на пути следования дейтаграммы.

Схема адресации IPv6 существенно отличается от схемы адресации протокола IP. Адреса получателя и отправителя в протоколе IPv6 задаются 128 битами. Такая длина адресного пространства позволяет на достаточно большой период времени снять проблему дефицита адресов в сети Internet. Основным механизмом, заложенным в схему адресации протокола IPv6, является введение иерархического разделения адресного пространства на уровни. Вместо прежних двух уровней – номера сети и номера устройства, – в протоколе IPv6 используется пять уровней, включая два уровня идентификации провайдеров и три уровня идентификации абонентов в сети (рис. 7.3 )

Рис. 7.3 Уровни адресации протокола IPv6

Префикс определяет тип используемого адреса. Приведем пример адреса с идентификацией провайдера. Такой адрес имеет префикс 010. Этот префикс выбран согласно табл. 7.1, в которой приведено исходное распределение адресов протокола IPv6. В табл. 7.1 строка с адресом идентификации провайдера выделена.

Таблица 7.1.

Исходное распределение адресов IPv6

На рис. 7.4 показан формат адреса с идентификацией провайдера.

Пре-фикс	Идентифи-катор орга-низации	Идентифи-катор провайдера	Зарезерви-ровано	Идентификатор абонента	Зарезерви- ровано	Адрес сети и устройств
010	5 бит	16 бит	8 бит	24 бита	8 бит	64 бита

Рис. 7.4 Формат адреса с префиксом 010

Поле «Идентификатор организации» определяет организацию, ответственную за выделение адресов провайдерам. Например, InterNIC в Северной Америке, RIPE в Европе или APNIC в Азии. Поле «Идентификатор провайдера» определяет непосредственно провайдера. Провайдер назначает поле «Идентификатор абонента». Данное поле идентифицирует конкретного пользователя. За полями «Идентификатор провайдера» и «Идентификатор абонента» следуют резервные поля, необходимые для будущего расширения. Оставшиеся 64 бита в адресе по принадлежности к провайдеру определяют номер сети и номер устройства. Идентификация сети и устройства происходит примерно по тем же правилам, что и в случае использования протокола IPv4 с классами А, В и С. Данное поле предоставляет достаточно пространства для разбиения выделенного блока адресов на адреса подсетей и рабочих станций в каждой подсети.

Такая структура адреса по принадлежности к провайдеру значительно упрощает маршрутизацию. Поле «Идентификатор провайдера» сразу определяет сеть другого провайдера. После определения сети провайдера маршрутизатор анализирует поле «Идентификатор абонента» и определяет непосредственного абонента, которому должна быть передана информация. Абонентом может выступать любая организация, которая, при необходимости, может организовать несколько уровней иерархии в своей сети.

В протоколе IPv6 отменено разделение адресов на классы. В основе распределения адресного пространства лежит технология CIDR. При этом адреса сетей каждого провайдера имеют одинаковое значение сетевого префикса и все устройства в этой сети поддерживают его передачу. С использованием технологии CIDR деление IP-адреса на адрес подсети и адрес устройства производится на основе маски подсети переменной длины, которая назначается провайдером и уже не зависит от класса адреса. Использование технологии CIDR совместно с технологией «наибольшего совпадения», реализуемой маршрутизаторами, позволяет значительно уменьшить объем их таблиц маршрутизации. Технология CIDR уже используется с четвертой версией протокола IP и поддерживается протоколами маршрутизации OSPF, RIP-2 и BGP-4. Эта технология позволяет избежать избыточного назначения адресного пространства, которое может иметь место при использовании классов адресов.

Протокол IPv6 вводит несколько типов адресов:

Unicast – индивидуальный (единичный) адрес. Адрес определяет отдельное устройство в сети или порт маршрутизатора. В свою очередь, индивидуальный адрес подразделяется на:

Global – глобальный. Основной тип адресов в Internet;

Link-Local и Site-Local – адреса для линии и узла. Адреса используются в сетях, не связанных с Internet. Для того чтобы эти адреса можно было использовать в Internet, поле «Идентификатор провайдера» заполняется нулями. Термин «Link» относится к сетям Frame Relay и ATM, то есть к прямой выделенной линии или соединению с сетью Ethernet, FDDI и т. д. Локальный адрес для линии описывает устройство, не имеющее соединения с маршрутизатором или с Internet. С использованием этих адресов можно подключать к Internet сети без присвоения им новых адресов. На рис. 7.5 показаны примеры локальных адресов для линий и узлов. В формате локального адреса для линии поле уникального адреса линии содержит физический адрес локальной сети. Префикс имеет длину 10 бит, а оставшаяся часть – 118 бит. Если локальной адрес для линии используется для подключения к сети Ethernet, то физический адрес займет 48 бит (6 байт). Таким образом, использование локальных адресов для линий позволяет подключать сети Ethernet, Token Ring и FDDI без реконфигурации сетевых адресов.

Характеристики

Список файлов лекций