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。