UNIX: разработка сетевых приложений
Шрифт:
Поле ограничения пересылокили предельного количества транзитных узлов( hop limit) аналогично полю TTL IPv4. Значение этого поля уменьшается на единицу каждым маршрутизатором, через который проходит дейтаграмма, и дейтаграмма отбрасывается тем маршрутизатором, который уменьшает данное поле до нуля. Значение этого поля можно установить и получить с помощью параметров сокета
В ранних спецификациях IPv4 говорилось, что маршрутизаторы должны уменьшать значение TTL либо на единицу, либо на количество секунд, в течение которых дейтаграмма находилась на маршрутизаторе, если это количество превышает единицу. Поэтому поле и называлось «время жизни». Однако на практике TTL всегда уменьшалось на единицу. IPv6 разрешает уменьшать поле количества транзитных узлов только на единицу, поэтому и название поля было изменено.
Два следующих поля IPv6-адрес отправителя( source IPv6 address) и IPv6-адрес получателя( destination IPv6 address) занимают по 128 бит.
Наиболее значительным изменением, произошедшим при переходе от IPv4 к IPv6, несомненно, является увеличение поля адресов в IPv6. Другое изменение относится к упрощению заголовка, поскольку чем проще заголовок, тем быстрее он будет обработан маршрутизатором. Кроме того, можно отметить еще несколько различий между заголовками:
В IPv6 нет поля длины заголовка, поскольку в заголовке отсутствуют параметры. Существует возможность использовать после фиксированного 40-байтового заголовка дополнительные заголовки, но каждый из них имеет свое поле длины.
Два адреса IPv6 выровнены по 64-разрядной границе, если заголовок также является 64-разрядным. Такой подход может увеличить скорость обработки на 64-разрядных архитектурах. Адреса IPv4 имеют 32-разрядное выравнивание в заголовке IPv4, который в целом выровнен по 64 разрядам.
В заголовке IPv6 нет поля фрагментации, поскольку для этой цели существует специальный заголовок фрагментации. Такое решение было принято, поскольку фрагментация является исключением, а исключения не должны замедлять нормальную обработку.
Заголовок IPv6 не включает в себя свою контрольную сумму. Такое изменение было сделано, поскольку все верхние уровни — TCP, UDP и ICMPv6 — имеют свои контрольные суммы, включающие в себя заголовок верхнего уровня, данные верхнего уровня и такие поля из IPv6-заголовка, как IPv6-адрес отправителя, IPv6-адрес получателя, длину данных и следующий заголовок. Исключив контрольную сумму из заголовка, мы приходим к тому, что маршрутизатор, перенаправляющий пакет, не должен будет пересчитывать контрольную сумму заголовка после того, как изменит поле ограничения пересылок. Ключевым моментом здесь также является скорость маршрутизации.
Если это ваше первое знакомство с IPv6, также следует отметить главные отличия IPv6 от IPv4:
В IPv6 отсутствует многоадресная передача (см. главу 20). Групповая адресация (см. главу 21), не являющаяся обязательной для IPv4, требуется для IPv6.
В IPv6 маршрутизаторы не фрагментируют перенаправляемые пакеты. Если пакет слишком велик, маршрутизатор сбрасывает его и отправляет сообщение об ошибке ICMPv6 (раздел А.6). Фрагментация при использовании IPv6 осуществляется только узлом отправителя.
IPv6 требует поддержки обнаружения транспортной MTU (раздел 2.11). Технически эта поддержка не является обязательной и может не включаться в реализации, обладающие минимальной функциональностью, такие как сетевые загрузчики, но если узел не обнаруживает транспортную MTU, он не должен отсылать дейтаграммы, размер которых превышает минимальную канальную MTU IPv6 (1280 байт). В разделе 22.9 описываются параметры сокетов, управляющие поведением механизма обнаружения транспортной MTU.
IPv6 требует поддержки параметра аутентификации (подтверждения прав доступа)
и параметра обеспечения безопасности. Эти параметры добавляются после основного заголовка.А.4. Адресация IPv4
Адреса IPv4 состоят из 32 разрядов и обычно записываются в виде последовательности из четырех чисел в десятичной форме, разделенных точками. Такая запись называется точечно-десятичной. Первое из четырех чисел определяет тип адреса (табл. А.1). Исторически IP-адреса делились на пять классов. Три класса направленных адресов эквивалентны друг другу с функциональной точки зрения, поэтому мы показываем их как один диапазон.
Таблица А.1. Диапазоны и классы IP-адресов
| Назначение | Класс | Диапазон |
|---|---|---|
| Направленная передача | А, В, С | 0.0.0.0–223.255.255.255 |
| Многоадресная передача | D | 224.0.0.0–239.255.255.255 |
| Экспериментальные | Е | 240.0.0.0–255.255.255.255 |
Под сетевым адресом IPv4 подразумевается 32-разрядный адрес и соответствующая ему 32-разрядная маска подсети. Биты маски, равные 1, указывают адрес сети, а нулевые биты — адрес узла. Поскольку биты со значением 1 всегда занимают места в маске непрерывно начиная с крайнего левого бита, а нулевые биты — начиная с крайнего правого бита, то маску адреса можно определить как префиксную длину( prefix length), указывающую на количество заполненных единицами битов начиная с крайнего левого бита. Например, маска 255.255.255.0 соответствует префиксной длине 24. Такая адресация называется бесклассовой (classless), потому что маска указывается явно, а не задается классом адреса. Пример вы можете увидеть на рис. 1.7.
Маски подсети, не являющиеся непрерывными, не были явно запрещены ни в одном RFC, но такие маски усложняют работу администраторов и не могут быть представлены в префиксной записи. Протокол междоменной маршрутизации Интернета BGP4 может работать только с непрерывными масками. В протоколе IPv6 требование непрерывности маски выдвигается явно.
Использование бесклассовых адресов подразумевает бесклассовую маршрутизацию, которую обычно называют бесклассовой междоменной маршрутизацией (classless interdomain routing — CIDR) (RFC 1519 [31]). Бесклассовая междоменная маршрутизация позволяет сократить размер таблиц маршрутизации опорной сети Интернета и снизить скорость расходования адресов IPv4. Все маршруты CIDR характеризуются маской или длиной префикса. Маска больше не может быть определена по классу адреса. Более подробно CIDR описывается в разделе 10.8 книги [111].
Адреса подсетей
Обычно IPv4-адреса разделяются на подсети (RFC 950 [79]). Такой подход добавляет еще один уровень иерархии адресов:
идентификатор сети (присваивается предприятию);
идентификатор подсети (выбирается предприятием);
идентификатор узла (выбирается предприятием).
Граница между идентификатором сети и идентификатором подсети фиксирована префиксной длиной присвоенного адреса сети. Эта префиксная длина присваивается организациям их интернет-провайдером. Граница же между идентификатором подсети и идентификатором узла выбирается предприятием. Все узлы данной подсети имеют одинаковую маску подсети, которая и определяет границу между идентификатором подсети и идентификатором узла. Биты, заполненные единицами в маске подсети, соответствуют идентификатору подсети, а биты, заполненные нулями — идентификатору узла.