IPv6、MPLS、P2P学习记录

IPv6
IPv6 全称是 Internet Protocol Version 6，不过虽然是叫 Version 6，事实上是***层协议的第二代标准协议。其出现主要是为了解决 IPv4 在实际应用场景中存在的一些缺陷。
在IPV6表示方法上，IPv6 总共有 128 位，通过分为8组，每组16 位，由 4 个十六进制数表示。每组之间由冒号分隔。如：FC00:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B。为了方便书写，提供了一些压缩后的写法：
（1）可以省略前缀0。所以这个地址还可以写成：FC00:0:130F:0:0:9C0:876A:130B。
（2）地址中包含的连续两个或多个均为0的组，可以用双冒号”::”代替。所以进一步缩写成：FC00:0:130F::9C0:876A:130B。不过需要注意的是，一个 IPv6 地址中只能有一个 “::”，因为如果有多个的话，就无法辨别出每个 “::” 代表几组 0。

在IPV6地址结构上，其类似 IPv4 的设计，一个 IPv6 地址也是由两部分组成：
（1）***前缀：n 位，相当于 IPv4 的***号。
（2）接口标识：128-n位，相当于 IPv4 地址中的主机号。
与此同时，IPv6 地址分为单播地址，任播地址，组播地址。相比于 IPv4，取消了广播地址，以更丰富的组播地址代替，同时增加了任播地址。IPv6的组播与IPv4相同，用来标识一组接口，一般这些接口属于不同的节点。一个节点 可能属于0到多个组播组。发往组播地址的报文被组播地址标识的所有接口接收。例如 组播地址FF02::1表示链路本地范围的所有节点，组播地址FF02::2表示链路本地范围的 所有路由器。

IPv6 除了在大小上做了变动，也针对 IPv4 报文格式在实际应用场景中的设计不合理之处做了优化。IPv6 报文主要由三部分组成：
（1）IPv6 基本报头：8个字段，固定为 40 字节。
（2）IPv6 扩展报头：扩展报头是链式结构的，理论上可无限扩展
（3）上层协议数据单元：一般由上层协议报头和它的有效载荷构成，有效载荷可以是一个 ICMPv6 报文、一个 TCP 报文或一个 UDP 报文。
在IPv6 中，ICMPv6除了提供ICMPv4常用的功能之外，还是其它一些功能的基础，如邻接点 发现、无状态地址配置(包括重复地址检测)、PMTU发现等。
邻居发现协议（NDP）是IPv6协议体系中的重要基础协议，它用于取代IPv4中的ARP和ICMP路由器发现，实现地址解析、邻居状态跟踪、重复地址检测、路由器发现以及重定向等功能。

邻居发现协议（NDP）的关键功能：

1. 地址解析： 使用ICMPv6报文进行地址解析，主要有邻居请求报文（NS）和邻居通告报文（NA）。
2. 邻居状态跟踪： 维护邻居表，跟踪邻居节点的状态变化，状态包括未完成、可达、陈旧、延迟、探查等。
3. 重复地址检测（DAD）： 在使用IPv6单播地址前，进行探测以防止地址冲突。
4. 路由器发现： 发现并获取与本地链路相连的路由器信息和配置参数，通过路由器通告（RA）和路由器请求（RS）实现。
5. 重定向： 当发现更优路径时，通过发送重定向报文告知报文的发送者选择另一个网关设备。

PMTU发现协议：
1. 用于动态发现整条传输路径上各链路的MTU值，避免因报文过大而导致丢包。

2. 通过ICMPv6的“Packet Too Big”消息来告知报文源节点当前路径的最大传输单元，源节点据此进行报文分片。

IPv4与IPv6区别（总述）：
IPv4（Internet Protocol version 4）是互联网通信所使用的主要协议之一，而IPv6（Internet Protocol version 6）是IPv4的后续版本。

1、地址长度：

• IPv4使用32位地址，约有40多亿个可用地址。这导致了IPv4地址短缺的问题。
• IPv6采用128位地址，拥有远远超过IPv4的地址空间，大约有340不可思议数量的地址。这解决了IPv4中的地址枯竭问题。

2、地址表示方法：

• IPv4地址是由十进制点分十进制表示（如192.168.0.1）。
• IPv6地址采用十六进制表示，通常由8组4个十六进制数（共32个字符）表示（如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）。

3、安全性与自动配置：

• IPv6在设计时考虑了更好的安全性和支持IPSec（Internet Protocol Security）的能力，为***通信提供更好的安全性。
• IPv6还内置了自动地址配置，简化了***设置和管理。

3、数据包处理效率：

• IPv6采用更简化和更有效的头部结构，减少了路由器在处理数据包时的工作量，提高了路由效率。

4、支持的协议：

• IPv6为未来的互联网提供更好的支持，允许更多的协议和扩展。

5、适配性：

• 大多数现代操作系统和设备都支持IPv6，但仍有一些旧设备或软件可能不兼容IPv6。

总体而言，IPv6的主要优势在于提供了更大的地址空间、更好的安全性和更高效的数据包处理，但在实际应用中，IPv4和IPv6仍需共存，因为许多***和服务仍然主要依赖于IPv4，并且需要逐渐过渡到IPv6以解决IPv4地址短缺的问题。

MPLS

• 多协议标签交换MPLS（Multiprotocol Label Switching）是一种IP（Internet Protocol）骨干网技术。MPLS在无连接的IP***上引入面向连接的标签交换概念，将第三层路由技术和第二层交换技术相结合，充分发挥了IP路由的灵活性和二层交换的简捷性。
• MPLS起源于IPv4（Internet Protocol version 4），其核心技术可扩展到多种***协议，包括IPv6（Internet Protocol version 6）、IPX（Internet Packet Exchange）和CLNP（Connectionless Network Protocol）等。MPLS中的“Multiprotocol”指的就是支持多种***协议。由此可见，MPLS并不是一种业务或者应用，它实际上是一种隧道技术。这种技术不仅支持多种高层协议与业务，而且在一定程度上可以保证信息传输的安全性。
• MPLS最初是为了提高路由器的转发速度而提出的。与传统IP路由方式相比，它在数据转发时，只在***边缘分析IP报文头，而不用在每一跳都分析IP报文头，节约了处理时间。随着专用集成电路ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit）技术的发展，路由查找速度已经不是阻碍***发展的瓶颈。这使得MPLS在提高转发速度方面不再具备明显的优势。但是MPLS支持多层标签和转发平面面向连接的特性，使其在VPN（Virtual Private Network）、流量工程、QoS（Quality of Service）等方面得到广泛应用。
• MPLS位于TCP/IP协议栈中的链路层和***层之间，用于向IP层提供连接服务，同时又从链路层得到服务。MPLS以标签交换替代IP转发，标签是一个短而定长的、只具有本地意义的连接标识符，与ATM的VPI/VCI以及Frame Relay的DLCI类似。
• MPLS不局限于任何特定的链路层协议，能够使用任意二层介质传输***分组。MPLS个工作原理主要包含两部分内容：MPLS的体系结构是指运行MPLS的单个设备内部的独立工作原理和MPLS的***结构是指运行MPLS的多个设备互连的联合工作原理。

P2P

• 首先P2P***要求为：一个***中只能存在两台设备，并且不允许有第三台设备接入（包括集线器，交换机等设备），而且P2P***使用的是serial接口(需要加对应的serial 板)。由于P2P主要是使用串线进行数据传输，P2P串线***支持的两种下行技术：HDLC协议和PPP协议。同时在P2P***中，如果对应的接口的串线协议不一样，则无法通信(封装方式不一样)，串线的通信标准为双up + ip address ，P2P没有ip也可以正常通讯，配置ip主要是为了ping地址，主要为了三层通讯(三层协议)
• ①HDLC协议：高级数据链路控制协议 — 应用在串线的数据链路层协议  (缺点：不同版本间兼容性不强)，HCLC的版本，一为满足标准的HDLC ：ISO组织在SDLC的基础上优化得来；二为非标准的HDLC ：各大厂商在标准的HDLC的基础上进行优化发展得来的。不同的厂商的HDLC和标准的HDLC有区别，思科使用的是非标准的HDLC协议,而华为则默认使用PPP协议。如果华为切换为HDLC，也是非标准的HDLC协议。
• ②PPP协议: 点到点协议 — 应用在串线链路的协议
• PPP协议的特点：一为PPP协议有相同的标准，所以兼容性较强，同时也可以支持任何一种支持全双工的串线之中；二为有较强的可移植性(原因：PPPoE技术)PPPoE —> PPP over E (E:以太网)