第10章IPv6

讲师：韩立刚MSN:[e-mail]10.1为什么需要IPv610.2IPv6寻址10.3配置IPv6路由10.4IPv6和IPv4共存第九章网络地址转换本章涉及到的内容如下：IPv6为什么需要IPv6Ipv6地址体系Ipv6下的计算机IP地址配置方式Ipv6的静态路由和动态路由Ipv6和Ipv4的共存技术从20世纪70年代开始，互联网技术就以超出人们想像的速度迅猛发展。Internet迅速发展，互联网出现安全性不高、路由表过度膨胀，特别是IPv4地址的匾乏的现象。随着互联网的进一步发展特别是未来电子、电器设备和移动通信设备对IP地址的巨大需求，IPv4的约42亿个地址空间是根本无法满足要求的。有预测表明以目前Internet的发展速度计算，所有IPv4地址将在2012年分配完毕。这也是推动下一代互联网协议IPv6研究的主要动力。IPv4的不足主要体现在以下几个方面：1.地址空间的不足在Internet发展的初期，人们认为网络地址是不可能分配完的，这就导致了对于网络地址分配时的随意性，其结果就是IP地址的利用率较低。2.对现有路由技术的支持不够由于历史的原因，今天的IP地址空间的拓扑结构都只有两层或者三层，这在路由选择上来看是非常糟糕的。各级路由器中路由表的数目过度增长，最终的结果是使路由器不堪重负，Internet的路由选择机制因此而崩溃。3.无法提供多样的QoSIPv4的设计时没有引入QoS这样的概念，在设计上的不足使得它很难相应地提供丰富的、灵活的QoS选项。IPv6相对于IPv4来说的有以下方面的改进：1.扩展的地址空间和结构化的路由层次地址长度由IPv4的32位扩展到128位，全局单点地址采用支持无分类域间路由的地址聚类机制，并且使自动配置地址更加简单。2.简化了报头格式IPv6的基本报头只是IPv4报头长度的两倍，取消了对报头中可选项长度的严格限制，增加了灵活性。3.简单的管理概括起来就是即插即用，通过实现一系列的自动发现和自动配置功能，简化网络节点的管理和维护。4.安全性在制定IPv6技术规范的同时，产生了IPSec（IPSecurity），用于提供IP层的安全性。5.QoS能力报头中的“标签”字段允许属于鉴别同一数据流的所有报文，因此路径上所有路由器可以鉴别一个流的所有报文，实现非默认的服务质量或实时的服务等特殊的处理。6.改进的多点寻址方案通过在组播地址中增加了“范围”字段，允许将组播的路由限定在正确的范围之内。7.定义了一种新的群通信地址方式Anycast在点到多点的通信中，将报文传递到一组节点中的一个，从而允许在源点路由中允许节点控制传递路径。8.可移动性IPv6协议设计的若干技术有利于移动计算的实现，包括：信宿选项头、路由选项头、自动配置等等。下图是IPv4和IPv6协议栈的比较。IPv6Internet层的核心协议包括以下几种：1.IPV6取代IPV4，作为可路由协议，为数据包进行寻址、路由、分段和重组。2.ICMPv6，取代ICMP，报告错误以帮助您诊断不成功的数据包传送。3.邻居发现协议取代ARP，它管理相邻IPv6节点间的交互。4.多播侦听器发现协议取代IGMP，它管理IPv6多播组成员身份。下面讲解IPv6的IP地址的体系结构，地址类型和特殊的一些IPv6地址，并且讲授给WindowsXP安装IPv6协议和配置IPv6地址的方法。IPv6地址一共有2128个，这个地址数是足够每人拥有上千个IP地址。IPv6使用冒号将其分割成8个16比特的数组，每个数组表示成4位十六进制数。一般有四种文本表示形式：1.首选的格式把128比特划分成8段，每段为16比特用十六进制表示，并使用冒号等间距分隔。例如:F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:32102.压缩格式在某些IPv6的地址形式中，很可能地址包含了长串的“0”。为书写方便，可以允许“0”压缩，即一连串的0可用一对冒号来取代。例如，以下地址:1080:0:0:0:8:8000:200C:417A可以表示为:1080::8:8000:20OC:417A。但要注意，为了避免出现地址表示的不清晰，一对冒号(::)在一个地址中只能出现一次。3.内嵌IPv4的IPv6地址当涉及IPv4和IPv6的混合环境时，有时使用地址表示形式x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，这里六个“x’’分别代表地址中的用十六进制的一位数，四个“d’’分别代表地址中的8比特，用十进制表示。例如:0:0:0:0:0:0:218.129.100.10，或者以压缩形式表示:::218.129.100.104.“地址/前缀长度”表示法表示形式是:IPv6地址/前缀长度。其中“前缀长度”是一个十进制数，表示该地址的前多少位是地址前缀。例如：F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:3210，其地址前缀是64位，就可以表示为：F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:3210/64。RFE2373中定义了三种IPv6地址类型:单播地址、多播地址、任播地址。1.单播地址(UNICAST)单播地址是点对点通信时使用的地址，此地址仅标识一个接口单播地址包含:全球单播地址、未指定地址、环回地址等。一般的全球单播地址的格式如图所示。全球路由：根据ISP来组织，用来分配给站点，是子网/链路的集合。子网：站点内子网的标识符，由站点的管理员分层地构建。接口ID：用来标识链路上的接口，在同一子网内是唯一的。2.链路本地地址IPv6中有种地址类型叫做linklocal地址，该地址用于在同一网中的IPv6计算机进行通信。3.多播地址多播地址标识一组接口,当数据报的目的地址是多播地址时，网络尽量将其发送到该组的所有接口上。多播地址以11111111即ff开头。4.任播地址(Anyeast)任播地址标识一组接口，它与多播的区别在于发送数据报的方法。向任播地址发送的数据报并未被分发给组内的所有成员，而是发往该地址标识的“最近的”那个接口。下面这些地址一定要记住，这是为特定使用目的而保留的。0:0:0:0:0:0:0:0等于::。这是IPv4中0.0.0.0的等价物，当正在使用有状态的地址配置时，典型情况下是主机的源地址。0:0:0:0:0:0:0:1等于::1。这是IPv4中127.0.0.1的等价物。0:0:0:0:0:0:192.168.100.1这是在IPv6/IPv4混合网络环境中IPv4地址的表示式。2000::/3全球单播地址范围。写成二进制，0010000000000000::/3只要前三位是001就是全球单播地址。FE80::/10链路本地单播地址范围。FF00::/8组播地址范围。3FFF:FFFF::/32和2001:0DB8::/32为示例和文档保留的地址。2002::/16用于IPv6到IPv4的转换系统，这种结构允许IPv6包通过IPv4网络进行传输，而无需显式地配置隧道。IPv6协议的一个突出特点是支持网络节点的地址自动配置，这极大地简化了网络管理者的工作。一定要牢记，有状态自动配置与IPv4中使用的DHCP服务器配置十分相像。无状态自动配置示例：安装IPv6并查看本地链路地址WindowsServer2003、Windows7、WindowsServer2008默认已经启用了IPv6。默认WindowsXP没有启用IPv6协议，你需要安装IPv6。(1)如左图所示，打开本地连接属性，在常规标签下，点击“安装”。(2)如右图所示，在出现的选择网络组件类型对话框，选中“协议”，点击“添加”。(3)如左图所示，在出现的选择网络协议对话框，选择“MicrosoftTCP/IP版本6”，点击“确定”。(4)如右图所示，添加了IPv6协议绑定到本地连接。(5)如下图所示，在命令提示符下，输入ipconfig能看到IPv6的本地链路地址。其他详细配置请对照课本相应内容在网络规模不大的情况下IPv6环境也可以使用静态路由。配置IPv6的静态路由和IPv4的静态路由道理一样，路由器要知道到达所有网络的路由。以下将会演示配置IPv6的静态路由，配置支持IPv6的动态路由协议RIPng，EIGRPv6和OSPFv3。打开第10章练习“01IPv6静态路由.pkt”，网络拓扑如图所示，网络中包括三个IPv6网段。网络中的路由器和计算机已经按照图示的地址配置好了IPv6地址。你需要在RA和RB路由器上添加静态路由使这3个网段的计算机能使用IPv6通信。具体步骤请对照课本相应内容RIPng的主要特性与RIPv2是一样的。它仍然是距离矢量协议，最大跳数为15，现在使用UDP端口521。输入以下命令，在路由器上启用RIPng。Router1(cofig)#ipv6routerrip1在这条命令中，1是一种标记，用来识别正在运行的RIPng进程，可以是数字和字符串。Router1(config-if)#ipv6rip1enable这将使该接口参与RIP进程1的活动，不必进入路由器全局配置使用network进行配置。示例：在IPv6网络中配置RIPng打开第10章练习“02IPv6动态路由协议RIPng.pkt”，网络拓扑如图所示，网络中有三个IPv6网段，计算机和路由已经按照图示配置好了IPv6地址，你需要在IPv6环境中配置动态路由协议RIPng。具体步骤请对照课本相应内容EIGRPv6的配置如下所示:Router1(config)#ipv6routereigrp10在这里，10仍然是自治系统（AS）号。提示符变成了(config-rtr)#，而且必须在这里执行noshutdown命令:Router1(config-rtr)#noshutdown还必须的指定一个routerID，Router1(config-rtr)#router-id4.0.0.1在这种模式下，也可以配置其他的选项，比如路由重分配。现在，让我们进入接口模式，并启用EIGRPv6：Router1(config-if)#ipv6eigrp10在接口命令中，10同样表示AS号，它是在配置模式下启用的。示例：在IPv6网络中配置EIGRPv6打开第10章练习“03IPv6动态路由协议EIGRPv6.pkt”，网络拓扑如图所示，网络中有三个IPv6网段，计算机和路由已经按照图示配置好了IPv6地址，你需要在IPv6环境中配置动态路由协议EIGRPv6。具体步骤请对照课本相应内容示例：在IPv6网络中配置EIGRPv6打开第10章练习“03IPv6动态路由协议EIGRPv6.pkt”，网络拓扑如图所示，网络中有三个IPv6网段，计算机和路由已经按照图示配置好了IPv6地址，需要在IPv6环境中配置动态路由协议EIGRPv6。具体步骤请对照课本相应内容示例：在IPv6网络中配置OSPFv3打开第10章练习“04IPv6动态路由协议OSPFv3.pkt”，网络拓扑如图所示，网络中有三个IPv6网段，计算机和路由已经按照图示配置好了IPv6地址，需要在IPv6环境中配置动态路由协议OSPFv3。具体步骤请对照课本相应内容为了解决IPv4存在的问题，早在1995年，互联网工作组(IETF)就已经开始着手开发下一代互联网技术,于是IPv6应运而出。在目前以IPv4为基础的网络技术如此成熟与成功的情况下，不可能马上抛开原有IPv4网络来建IPv6网络,只能通过分步实施的方法来逐步过渡。因此，在今后相当长的一段时间内，IPv6网络将和IPv4网络共存。针对以上问题，目前提出了三种主要的过渡技术:◦双协议栈(DualStack)◦隧道技术(Tunnel)◦地址协议转换（NAT-PT)双协议栈是指在单个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈。由于IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议，两者都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP也没有区别，所以可以在一台主机上同