网络通信基础知识 IPv6路由协议的详细介绍

IPv6是对IPv4的革新,尽管大多数IPv6的路由协议都需要重新设计或者开发,但IPv6路由协议相对IPv4只有很小的变化。目前各种常用的单播路由协议(IGP、EGP)和组播协议都已经支持IPv6。

 

1 IPv6单播路由协议

IPv6单播路由协议实现和IPv4中类似,有些是在原有协议上做了简单扩展(如,ISISv6、BGP4+),有些则完全是新的版本(如,RIPng、OSPFv3)。

 

1.1 RIPng

下一代RIP协议(简称RIPng)是对原来的IPv4网络中RIP-2协议的扩展。大多数RIP的概念都可以用于RIPng。

 

为了在IPv6网络中应用,RIPng对原有的RIP协议进行了修改:

 

UDP端口号:使用UDP的521端口发送和接收路由信息

 

组播地址:使用FF02::9作为链路本地范围内的RIPng路由器组播地址

 

路由前缀:使用128比特的IPv6地址作为路由前缀

 

下一跳地址:使用128比特的IPv6地址

 

1.2 OSPFv3

OSPFv3是OSPF版本3的简称,主要提供对IPv6的支持,遵循的标准为 RFC2740(OSPF for IPv6)。与OSPFv2相比,OSPFv3除了提供对IPv6的支持外,还充分考虑了协议的网络无关性以及可扩展性,进一步理顺了拓扑与路由的关系,使得OSPF的协议逻辑更加简单清晰,大大提高了OSPF的可扩展性。

 

OSPFv3和OSPFv2的不同主要有:

 

修改了LSA的种类和格式,使其支持发布IPv6路由信息

 

修改部分协议流程,使其独立于网络协议,大大提高了可扩展性

 

主要的修改包括用Router-ID来标识邻居,使用链路本地(Link-local)地址来发现邻居等,使得拓扑本身独立于网络协议,与便于未来扩展。

 

进一步理顺了拓扑与路由的关系

 

OSPFv3在LSA中将拓扑与路由信息相分离,一、二类LSA中不再携带路由信息,而只是单纯的描述拓扑信息,另外用新增的八、九类LSA结合原有的三、五、七类LSA来发布路由前缀信息。

 

提高了协议适应性

 

通过引入LSA扩散范围的概念,进一步明确了对未知LSA的处理,使得协议可以在不识别LSA的情况下根据需要做出恰当处理,大大提高了协议对未来扩展的适应性。

 

1.3 IS-ISv6

IS-IS是由国际标准化组织ISO为其无连接网络协议CLNP发布的动态路由协议。同BGP一样,IS-IS可以同时承载IPv4和IPv6的路由信息。

 

为了使IS-IS支持IPv4,IETF在RFC1195中对IS-IS协议进行了扩展,命名为集成化IS-IS(Integrated IS-IS)或双IS-IS(Dual IS-IS)。这个新的IS-IS协议可同时应用在TCP/IP和OSI环境中。在此基础上,为了有效的支持IPv6,IETF在draft-ietf-isis-ipv6-05.txt中对IS-IS进一步进行了扩展,主要是新添加了支持IPv6路由信息的两个TLV(Type-Length-Values)和一个新的NLP ID(Network Layer Protocol Identifier)。

 

TLV是在LSP(Link State PDUs)中的一个可变长结构,新增的两个TLV分别是:

 

IPv6 Reachability(TLV type 236):

 

类型值为236(0xEC),通过定义路由信息前缀、度量值等信息来说明网络的可达性。

 

IPv6 Interface Address(TLV type 232):

 

类型值为232(0xE8),它相当于IPv4中的“IP Interface Address”TLV,只不过把原来的32比特的IPv4地址改为128比特的IPv6地址。

 

NLP ID是标识IS-IS支持何种网络层协议的一个8比特字段,IPv6对应的NLP ID值为142(0x8E)。如果IS-IS路由器支持IPv6,那么它必须在Hello报文中携带该值向邻居通告它支持IPv6。

 

1.4 BGP4+

传统的BGP-4只能管理IPv4的路由信息,对于使用其它网络层协议(如IPv6等)的应用,在跨自治系统传播时就受到一定限制。

 

为了提供对多种网络层协议的支持,IETF对BGP-4进行了扩展,形成BGP4+,目前的BGP4+标准是RFC2858(Multiprotocol Extensions for BGP-4,BGP-4多协议扩展)。

 

为了实现对IPv6协议的支持,BGP-4+需要将IPv6网络层协议的信息反映到NLRI(Network Layer Reachable Information)及Next_Hop属性中。

 

BGP4+中引入的两个NLRI属性分别是:

 

MP_REACH_NLRI:Multiprotocol Reachable NLRI,多协议可达NLRI。用于发布可达路由及下一跳信息。

 

MP_UNREACH_NLRI:Multiprotocol Unreachable NLRI,多协议不可达NLRI。用于撤销不可达路由。

 

BGP4+中的Next_Hop属性用IPv6地址来表示,可以是IPv6全球单播地址或者下一跳的链路本地地址。

 

BGP4+利用BGP的多协议扩展属性来达到在IPv6网络中应用的目的,BGP协议原有的消息机制和路由机制并没有改变。

 

2 IPv6组播路由协议

IPv6提供了丰富的组播协议支持,包括MLDv1、MLDv1 Snooping、PIM-SM、PIM-DM、PIM-SSM。

 

2.1 MLDv1

Multicast Listener Discovery for IPv6(简称MLD)为IPv6组播监听发现协议。MLD是一个非对称的协议,IPv6组播成员(主机或路由器)和IPv6组播路由器的协议行为是不同的。它的目的是使IPv6路由器采用MLD来发现与其直连的IPv6组播监听者的出现,并进行组成员关系的收集和维护,将收集的信息提供给IPv6路由器,使组播包传送到存在IPv6监听者的所有链路上。

 

MLDv1与IPv4的IGMPv2基本相同。区别有两点:一、MLDv1的协议报文地址使用IPv6地址;二、离开报文的名称不同。MLDv1的离开报文是Multicast Listener Done,IGMP的离开报文是IGMP Leave。

 

2.2 MLDv1 Snooping

MLDv1 Snooping与IPv4的IGMPv2 Snooping基本相同,唯一的区别在于协议报文地址使用IPv6地址。

 

2.3 PIM-SM

PIM-SM称为基于稀疏模式的协议无关组播路由协议,它运用潜在的单播路由为组播树的建立提供反向路径信息,并不依赖与特定的单播路由协议。

 

IPv6的PIM-SM与IPv4的基本相同,唯一的区别在于协议报文地址及组播数据报文地址均使用IPv6地址。

 

2.4 PIM-DM

PIM-DM为密集模式的协议无关组播模式。

 

IPv6的PIM-DM与IPv4的基本相同,唯一的区别在于协议报文地址及组播数据报文地址均使用IPv6地址。

 

2.5 PIM-SSM

PIM-SSM采用PIM-SM中的一部分技术用来实现SSM模型。由于接收者已经通过其他渠道知道了组播源S的具体位置,因此SSM模型中无需RP节点,无需构建RPT树,无需源注册过程,同时也无需MSDP来发现其他PIM域内的组播源。