Сидни Фейт - TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)

Разработка IP версии 6 (IPv6, называемый еще IP следующего поколения ) проводилась для решения проблем адресации, маршрутизации, производительности, безопасности и нагрузки в Интернете. В этой главе рассматриваются наиболее важные возможности IPv6. При реализации следует учитывать требования самых последних RFC.

Протокол IPv6 имеет следующие характеристики:

■ Введен 128-разрядный адрес (16 октетов), который иерархически структурирован для упрощения делегирования прав выделения адресов и маршрутизации.

■ Упрощен главный заголовок IP, но определены многие необязательные заголовки расширения, что позволяет при необходимости добавлять новые сетевые возможности.

■ Поддерживаются аутентификация, целостность данных и конфиденциальность на уровне IP.

■ Введены потоки , поддерживающие многие новые типы пересылки запросов, например видео в реальном времени.

■ Упрощена инкапсуляция других протоколов, и предложен механизм для управления нагрузкой при пересылке данных от других протоколов.

■ Реализован новый метод автоматической самоконфигурации адресов и проверки уникальности IP-адресов.

■ Улучшены методы исследования маршрутизаторов, определения неисправных путей и недостижимых соседей по связи.

На момент написания книги многие детали IPv6 находились еще в стадии разработки, однако основные архитектурные элементы уже подготовлены и рассматриваются в этой главе. Уже стали стандартами IPv6, ICMPv6, расширение DNS и архитектура адресации IPv6.

Версия 6 вносит некоторые изменения в терминологию версии 4 и вводит новые термины:

■ Пакетом (packet) называется заголовок IPv6 плюс полезные данные

■ Узел (node) — любая система, реализующая IPv6

■ Маршрутизатор (router) — узел, пересылающий не адресованные ему пакеты IPv6

■ Связь (link) — носитель, по которому взаимодействуют узлы на уровне связи данных

■ Соседи (neighbor) — узлы, подключенные к одной связи

Термином "пакет" наиболее злоупотребляют в сетевом мире. Пакетами называются любые элементы данных протокола (PDU) от уровня связи данных до уровня приложений.

Почему авторы версии 6 перешли от термина "датаграмма" к "пакету" ? Одно из новшеств в IPv6 — это возможность переноса трафика для многих других протоколов. Следовательно, полезные данные не обязательно будут PDU из набора протоколов TCP/IP. Когда пересылается родной PDU из IP, можно пользоваться термином "датаграмма" .

В этой главе рассматриваются текущие документы IPv6 и используется термин "пакет" .

Адреса IPv6 имеют длину 16 октетов (128 бит). Для записи адресов используется компактная (хотя и уродливая) нотация. Адреса представлены как 8 шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями. Каждое шестнадцатеричное число представляет 16 бит. Например:

41BC:0:0:0:5:DDE1:8006:2334

Ведущие нули в шестнадцатеричных полях могут быть опущены (например, 0 вместо 0000 и 5 вместо 0005). Формат может быть еще более сжат при замене последовательности смежных нулевых полей на "::". Например:

41BC::5:DDE1:8006:2334

Отсутствуют три позиции, так как "::" заменяет последовательность ":0:0:0:".

Адреса версии 4 протокола IP часто вкладываются в последние четыре октета адреса версии 6. Они могут быть записаны с использованием смешанного формата адреса (сочетающего как нотацию с точками, так и нотацию с двоеточиями), например:

0:0:0:0:0:FFFF :128.1.35.201

128-разрядное пространство адреса обеспечивает место для множества различных типов адресов, включая:

■ Иерархические глобальные одноадресные рассылки на основе адресов провайдеров

■ Иерархические глобальные одноадресные рассылки по географическому признаку

■ Личные адреса сайтов для использования только в пределах организации

■ Локальные и глобальные многоадресные рассылки

Версия 6 не использует широковещательные рассылки, но для функций управления (например, разрешения адресов или загрузки) использует многоадресные рассылки. Это связано с тем, что сообщения широковещательных рассылок прерывают работу всех устройств связи, хотя в большинстве случаев они предназначаются лишь для небольшого количества устройств. Кроме того, ограничение управляющих сообщений только многоадресными рассылками предотвращает взаимовлияние устройств версии 6 и версии 4, совместно использующих одну и ту же связь.

Работу по делегированию прав присвоения блоков адресного пространства IPv6 региональным организациям регистрации ведет Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Региональные организации регистрации могут передавать блоки адресов в меньшие географические области, национальные организации или провайдерам.

В таблице 22.1 показана общая схема распределения адресного пространства:

■ Большой блок используется для адресации провайдеров.

■ Имеются блоки, выделенные автономным локальным сетям или отдельным сайтам, которые не связаны с Интернетом, что позволяет им самостоятельно присваивать адреса.

■ Специальные блоки предоставлены для адресов IPX и точек доступа к сетевым службам модели OSI (OSI Network Service Access Point — NSAP).

■ Большой блок зарезервирован для адресации по географическому принципу.

В настоящее время почти 3/4 адресного пространства не предназначено для конкретного использования.

Таблица 22.1 Выделение адресного пространства IPv6

Первые несколько бит адреса называются префиксом формата (format prefix) и идентифицируют тип адреса. Например, префикс 010 определяет IP-адреса для одноадресных рассылок между провайдерами. Формат остальной части адреса зависит от префикса формата.