第3章

本 章 涵 盖 以 下 主 题 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 : 本 节 通 过 与 IPv4 相 比 较, 介 绍 了 IPv6 地 址 IPv4 路 由 的 概 念, 以 及 怎 样 进 行 IPv6 子 网 划 分 IPv6 全 局 单 播 地 址 的 分 配 : 本 节 探 讨 了 怎 样 将 全 局 单 播 地 址 分 配 到 主 机 或 其 他 设 备 上 IPv6 编 址 纵 览 : 本 节 探 讨 了 所 有 类 型 的 IPv6 地 址 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 IPv6 地 址 : 该 部 分 展 示 了 怎 样 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 和 验 证 静 态 IPv6 地 址 下 一 代 RIP(RIPng): 本 节 对 比 了 IPv4 的 RIPv2 和 IPv6 的 RIPng, 并 展 示 了 如 何 配 置 RIPng

第 3 章 3.1 我 已 经 知 道 了 吗? 测 试 题 59 IPv6 概 述 及 RIPng CCNA 的 知 识 体 系 中 已 经 包 含 了 IPv6(IP 版 本 6) 的 编 址 方 式, 并 说 明 了 IPv6 是 IPv4 的 替 代 协 议 IPv6 提 供 了 解 决 全 球 Internet IPv4 地 址 耗 尽 的 终 极 方 案, 与 IPv4 的 32 比 特 地 址 相 比,IPv6 使 用 了 128 比 特 地 址 与 仅 有 ( 几 乎 )4 10 9 总 地 址 的 IPv4 相 比,IPv6 有 近 乎 10 38 个 总 地 址 然 而, 近 些 年 来 一 直 有 很 多 文 章 都 在 讨 论, 到 底 什 么 时 候 才 会 将 现 有 网 络 大 规 模 迁 移 到 IPv6 十 多 年 来,IPv6 一 直 是 终 极 且 长 期 的 解 决 方 案, 在 一 定 程 度 上, 这 是 因 为 包 括 NAT/PAT 等 IPv4 方 案, 延 缓 了 公 共 单 播 IP 地 址 耗 尽 这 一 天 的 到 来 虽 然 IPv6 的 前 景 良 好 且 迅 速 被 人 们 接 受, 但 大 多 数 网 络 从 业 者 仍 然 更 加 熟 悉 IPv4 因 此, 本 章 会 首 先 通 过 几 页 的 内 容 回 顾 IPv6 技 术, 作 为 讨 论 IPv6 路 由 协 议 的 基 础 IPv6 使 用 3 种 流 行 的 内 部 网 关 协 议 (IGP, 其 中 包 括 RIP EIGRP 和 OSPF) 的 更 新 版 本, 在 企 业 内 部 交 换 路 由 此 外,BGP 版 本 4 标 准 的 升 级, 名 为 BGP-4(RFC 4760) 多 协 议 扩 展, 也 使 设 备 能 够 在 Internet 上 交 换 IPv6 路 由 信 息 本 章 会 介 绍 如 何 配 置 RIPng 以 支 持 IPv6 路 由 接 下 来 的 章 节 则 会 通 过 EIGRP 和 OSPFv3(OSPF 版 本 3) 来 进 一 步 深 入 探 讨 IPv6 路 由 3.1 我 已 经 知 道 了 吗? 测 试 题 通 过 完 成 我 已 经 知 道 了 吗? 测 试 题, 能 够 帮 助 你 对 本 章 主 题 的 掌 握 情 况 进 行 自 我 评 估, 从 而 决 定 是 否 需 要 对 本 章 内 容 进 行 完 整 的 阅 读 或 直 接 进 入 备 考 任 务 如 果 最 终 自 测 结 果 正 确 率 较 低, 那 么 建 议 你 完 整 阅 读 本 章 内 容 表 3-1 介 绍 了 本 章 讨 论 的 主 题 及 对 应 测 试 题 参 考 附 录 A 核 对 你 的 答 案 表 3-1 基 本 主 题 我 已 经 知 道 了 吗? 基 本 主 题 及 测 试 题 对 照 表 测 试 题 全 局 单 播 地 址 路 由 及 子 网 划 分 1 2 IPv6 全 局 单 播 地 址 的 分 配 3 4 IPv6 编 址 概 述 5 6 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 IPv6 地 址 7 8

60 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 下 一 代 RIP(RIPng) 9 10 1. 以 下 哪 项 是 FE80:0000:0000:0000:0010:0000:0000:0123 的 最 短 有 效 缩 写? a.fe80::10::123 b.fe8::1::123 c.fe80:0:0:0:10::123 d.fe80::10:0:0:123 2.ISP 将 前 缀 3000:1234:5678::/48 分 配 给 了 公 司 1 以 下 哪 个 术 语 通 常 用 于 描 述 这 种 类 型 的 公 共 IPv6 前 缀? a. 子 网 前 缀 b.isp 前 缀 c. 全 局 可 路 由 前 缀 d. 注 册 前 缀 3. 主 机 使 用 以 下 哪 些 协 议 或 功 能, 来 动 态 学 习 自 己 的 IPv6 地 址?( 选 择 2 项 ) a. 状 态 化 DHCP b. 无 状 态 DHCP c. 无 状 态 自 动 配 置 d. 邻 居 发 现 协 议 4.IPv6 主 机 使 用 以 下 哪 项 功 能, 来 学 习 其 子 网 内 的 默 认 网 关 IP 地 址? a. 状 态 化 DHCP b. 无 状 态 RS c. 无 状 态 自 动 配 置 d. 邻 居 发 现 协 议 5. 以 下 哪 项 是 IPv6 组 播 地 址? a.2000::1:1234:5678:9abc b.fd80::1:1234:5678:9abc c.fe80::1:1234:5678:9abc d.ff80::1:1234:5678:9abc 6. 路 由 器 R1 有 2 个 LAN 接 口 和 3 个 串 行 接 口 启 用 了 IPv6 所 有 接 口 使 用 的 地 址 都 是 由 路 由 器 产 生 的 链 路 本 地 地 址 以 下 哪 项 可 能 是 R1 接 口 S0/0 的 链 路 本 地 地 址? a.fea0::200:ff:fe11:0 b.fe80::200:ff:fe11:1111 c.fe80::0213:19ff:fe7b:0:1 d.feb0::211:11ff:fe11:1111

3.1 我 已 经 知 道 了 吗? 测 试 题 61 7. 路 由 器 R1 上 有 以 下 配 置 假 设 R1 接 口 F0/0 的 MAC 地 址 为 0200.0011.1111, 在 show ipv6 interface brief 命 令 的 输 出 中, 哪 一 项 是 R1 接 口 F0/0 的 IPv6 地 址?( 选 择 2 项 ) interface f0/0 ipv6 address 2345:0:0:8::1/64 a.2345:0:0:8::1 b.2345:0:0:8:0:ff:fe11:1111 c.fe80::ff:fe11:1111 d.fe80:0:0:8::1 8. 在 路 由 器 R1 上 使 用 show 命 令 的 输 出 如 下 以 下 关 于 R1 的 描 述 中, 哪 一 项 是 正 确 的? R1# show ipv6 interface f0/0 FastEthernet0/0 is up, line protocol is up IPv6 is enabled, link-local address is FE80::213:19FF:FE12:3456 No Virtual link-local address(es): Global unicast address(es): 2000::4:213:19FF:FE12:3456, subnet is 2000:0:0:4::/64 [EUI] Joined group address(es): FF02::1 FF02::2 FF02::1:FF12:3456 a.r1 的 请 求 节 点 组 播 地 址 为 FF02::1:FF12:3456 b.r1 的 地 址 2000::4:213:19FF:FE12:3456 是 128 比 特 静 态 配 置 的 全 局 单 播 地 址 c. 地 址 FF02::2 是 R1 的 请 求 节 点 组 播 地 址 d.r1 的 请 求 节 点 组 播 地 址 为 FF02::213:19FF:FE12:3456, 未 在 输 出 内 容 中 列 出 9. 以 下 哪 些 特 性 在 RIPv2 和 RIPng 中 工 作 相 同?( 选 择 3 项 ) a. 距 离 矢 量 逻 辑 b. 使 用 UDP c. 使 用 RIP 特 定 的 认 证 d. 最 大 可 用 度 量 为 15 e. 自 动 路 由 汇 总 10. 路 由 器 R1 上 目 前 没 有 关 于 IPv6 或 IPv4 的 配 置 以 下 配 置 在 规 划 文 档 中, 将 被 复 制 / 粘 贴 到 路 由 器 R1 中, 以 便 在 Fa0/0 和 S0/0/0 上 启 用 RIPng 和 IPv6 不 存 在 其 他 的 相 关 配 置 到 R1 中 粘 贴 此 配 置 后, 关 于 R1 上 RIPng 的 描 述 中, 以 下 哪 项 是 正 确 的? ipv6 unicast-routing interface fa0/0 ipv6 rip one enable ipv6 address 2000::1/64

62 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng interface s0/0/0 ipv6 address 2001::/64 eui-64 ipv6 rip one enable a. 没 有 接 口 启 用 RIPng b. 一 个 接 口 启 用 RIPng c. 两 个 接 口 启 用 RIPng d.ripng 将 通 告 S0/0/0 和 Fa0/0 的 前 缀, 但 只 在 一 个 接 口 上 发 送 更 新 基 本 主 题 在 过 去 的 10~20 年 中, 由 于 Internet 和 网 络 技 术 的 成 长 和 成 熟, 世 界 在 整 体 上 产 生 了 巨 大 的 变 化 近 如 1990 年 时, 大 部 分 公 众 并 不 知 道, 也 没 用 过 全 球 网 络 进 行 通 信, 而 当 企 业 需 要 通 信 时, 这 类 通 信 大 都 通 过 私 有 网 络 进 行 在 过 去 的 几 十 年 中, 世 界 上 大 部 分 地 区 的 人 都 可 以 连 接 到 公 共 Internet 许 多 公 司 连 接 到 Internet 并 使 用 众 多 应 用, 主 流 应 用 包 括 电 子 邮 件 和 Web 访 问 在 21 世 纪 的 头 10 年 中,Internet 进 一 步 增 长 到 上 百 万 台 可 编 址 设 备 的 规 模, 这 个 星 球 上 的 大 部 分 人 都 可 以 通 过 某 种 形 式 访 问 Internet 随 着 使 用 变 得 普 遍, 大 量 应 用 应 运 而 生, 包 括 语 音 视 频 协 作 和 社 交 网 络, 新 一 代 人 也 得 以 在 易 于 访 问 的 全 球 网 络 中 长 大 人 们 对 IP 地 址 越 来 越 多 的 需 求, 将 最 终 促 使 现 有 网 络 迁 移 到 IPv6 事 实 上, 现 在 几 乎 每 台 移 动 电 话 都 支 持 Internet 流 量, 也 都 要 求 使 用 一 个 IP 地 址 大 多 数 新 车 都 能 够 通 过 无 线 通 信 的 方 式 获 取 和 使 用 IP 地 址, 这 样 一 来, 车 辆 经 销 商 在 车 辆 诊 断 出 问 题 时, 可 以 联 系 顾 客 一 些 厂 商 更 推 崇 让 所 有 的 电 器 都 能 使 用 IP 尽 管 在 从 IPv4 迁 移 到 IPv6 的 原 因 中, 两 个 最 主 要 的 原 因 是 地 址 需 求 的 增 加 和 政 府 组 织 的 要 求, 但 IPv6 至 少 也 还 是 有 一 些 吸 引 人 的 特 性 和 迁 移 工 具, 其 中 一 些 优 势 如 下 地 址 分 配 特 性 :IPv6 支 持 多 种 方 式 的 动 态 地 址 分 配, 包 括 DHCP 无 状 态 自 动 配 置 内 置 支 持 地 址 重 编 址 :IPv6 能 够 改 变 企 业 中 所 有 地 址 使 用 的 公 共 IPv6 前 缀, 人 们 只 需 对 当 前 使 用 的 前 缀 通 告 一 个 较 短 的 超 时 时 间, 并 对 新 前 缀 通 告 一 个 较 长 的 租 用 时 间, 就 可 以 实 现 重 编 址 内 置 支 持 移 动 性 :IPv6 能 够 支 持 移 动 性, 因 此 IPv6 主 机 在 互 联 网 络 中 随 意 改 变 位 置 的 同 时, 还 能 够 保 留 自 己 的 IPv6 地 址, 并 且 不 会 丢 失 当 前 的 应 用 会 话 与 运 营 商 无 关 和 与 运 营 商 相 关 的 公 共 地 址 空 间 :Internet 服 务 提 供 商 (ISP) 可 以 分 配 公 共 IPv6 地 址 范 围 ( 相 关 ), 公 司 也 可 以 注 册 自 己 的 公 共 地 址 空 间

3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 63 ( 无 关 ) 汇 聚 :IPv6 提 供 了 巨 大 的 地 址 空 间, 使 得 在 Internet 上 汇 总 地 址 块 变 得 更 加 容 易, 提 高 了 Internet 上 的 路 由 效 率 无 需 NAT/PAT: 有 了 巨 大 的 公 共 IPv6 地 址 空 间, 就 不 再 需 要 NAT/PAT 了, 也 因 此 避 免 了 由 NAT 导 致 的 应 用 问 题, 并 提 高 了 路 由 的 效 率 IPSec: 不 像 IPv4,IPv6 要 求 所 有 的 IPv6 部 署 环 境 中 都 支 持 IPSec IPv6 虽 然 不 要 求 每 台 设 备 都 使 用 IPSec, 但 部 署 IPv6 的 所 有 设 备 都 必 须 拥 有 部 署 IPSec 的 能 力 头 部 改 进 : 虽 然 这 看 起 来 可 能 是 个 小 问 题, 但 与 IPv4 相 比,IPv6 的 头 部 确 实 改 进 了 一 些 内 容 尤 其 是 路 由 器 不 需 要 对 每 个 数 据 包 重 新 计 算 头 部 校 验 和, 这 就 减 少 了 每 个 数 据 包 的 开 销 此 外, 头 部 包 含 的 流 标 签 字 段 使 得 设 备 更 容 易 辨 识 哪 些 数 据 包 属 于 同 一 个 TCP 或 UDP 连 接 无 广 播 :IPv6 不 使 用 三 层 广 播 地 址, 而 依 赖 组 播 将 数 据 包 发 送 到 多 个 主 机 转 换 工 具 :IPv6 有 许 多 丰 富 的 工 具 可 以 实 现 从 IPv4 到 IPv6 的 转 换, 这 将 在 本 章 中 进 行 介 绍 以 上 列 出 了 IPv6 与 IPv4 相 比 的 几 个 优 势, 但 两 者 的 核 心 区 别 还 是 IPv6 编 址 本 章 的 前 两 节 将 讨 论 一 种 特 殊 类 型 的 IPv6 地 址 : 全 局 单 播 地 址, 它 与 IPv4 地 址 ( 尤 其 是 公 有 IPv4 地 址 ) 有 许 多 相 似 之 处 第 3 节 将 讨 论 范 围 扩 展 到 所 有 类 型 的 IPv6 地 址, 同 时 还 会 介 绍 与 IPv6 地 址 分 配 默 认 路 由 发 现 和 邻 居 发 现 相 关 的 协 议 第 4 节 介 绍 了 IPv6 地 址 的 路 由 器 配 置 命 令 第 5 节 会 探 讨 下 一 代 RIP(RIPng), 并 展 示 怎 样 用 它 来 路 由 IPv6 网 络 的 流 量 3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 在 原 始 的 Internet 设 计 方 案 中, 所 有 组 织 都 必 须 进 行 注 册, 并 获 得 一 个 或 多 个 公 有 IP 网 络 (A B 或 C 类 ) 通 过 注 册 来 获 得 公 有 网 络 地 址, 可 以 确 保 世 界 上 没 有 其 他 公 司 或 组 织 使 用 相 同 的 地 址 因 此, 世 界 上 的 所 有 主 机 也 就 可 以 拥 有 全 球 唯 一 的 IP 地 址 了 从 Internet 基 础 设 施 的 角 度 看 来, 尤 其 是 从 保 持 Internet 路 由 器 的 路 由 表 不 要 增 长 过 大 的 目 标 来 看, 为 每 个 组 织 分 配 整 个 网 络 是 个 不 错 的 主 意 Internet 路 由 器 可 以 忽 视 所 有 在 企 业 内 部 定 义 的 子 网, 只 拥 有 所 有 有 类 网 络 的 路 由 就 行 了 例 如, 一 个 公 司 注 册 后 获 得 了 一 个 B 类 网 络 地 址 128.107.0.0/16, 而 Internet 路 由 器 记 录 这 个 网 络 只 需 要 一 条 路 由 随 着 时 间 的 发 展,Internet 的 成 长 非 常 惊 人 在 20 世 纪 90 年 代 早 期, 人 们 清 楚 地 知 道 如 果 不 采 取 一 些 措 施, 在 所 有 公 有 IP 网 络 都 会 被 分 配 出 去, 并 且 没 有 剩 余 时, Internet 的 成 长 也 将 停 滞 不 前 此 外, 以 当 时 的 路 由 器 技 术 来 说,Internet 路 由 器 上 的

64 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 路 由 表 也 有 些 过 大 了 于 是,Internet 社 区 提 出 了 短 期 和 长 期 的 方 案 来 解 决 这 两 大 问 题, 也 就 是 公 有 地 址 短 缺 和 路 由 表 过 大 短 期 方 案 中 包 括 了 更 明 智 的 公 有 地 址 分 配 策 略 : 在 该 策 略 中, 不 只 按 照 A B 和 C 类 网 络 来 分 配 公 有 IP 地 址, 而 是 以 更 小 的 细 分 ( 前 缀 ) 进 行 分 配, 这 样 做 就 可 以 减 少 地 址 浪 费 此 外, 按 照 地 理 位 置 来 更 为 合 理 地 分 配 真 实 地 址 范 围, 可 以 降 低 Internet 路 由 表 的 增 长 趋 势 例 如, 将 以 198 开 头 的 C 类 网 络 地 址 分 配 给 世 界 上 某 个 特 定 区 域 中 的 某 个 特 定 ISP, 使 得 其 他 ISP 去 往 198.0.0.0/8 只 使 用 一 条 路 由 换 句 话 说, 就 是 为 所 有 以 198 开 始 的 地 址 使 用 一 条 路 由, 而 不 是 为 65536 个 不 同 的 C 类 网 络 各 自 记 录 一 条 路 由 最 后, 网 络 地 址 转 换 / 端 口 地 址 转 换 (NAT/PAT) 使 家 庭 或 小 型 办 公 室 只 需 占 用 一 个 公 有 IPv4 地 址, 这 极 大 地 减 少 了 人 们 对 公 有 IPv4 地 址 的 需 求 IPv6 则 为 这 两 个 问 题 ( 地 址 枯 竭 和 Internet 路 由 表 大 小 ) 提 供 了 长 期 的 解 决 方 案 IPv6 庞 大 的 地 址 规 模 解 决 了 地 址 枯 竭 的 问 题 已 经 用 于 IPv4 的 地 址 分 配 策 略 也 会 通 过 修 订 而 应 用 于 IPv6 协 议, 这 也 使 得 Internet 路 由 器 上 的 IPv6 路 由 表 变 得 更 小 本 节 也 会 讨 论 以 上 两 个 问 题, 尤 其 关 注 全 局 单 播 地 址, 看 看 它 如 何 通 过 合 理 地 分 配 IP 地 址 前 缀 来 协 助 全 局 Internet 路 由 本 节 最 后 还 会 讨 论 IPv6 的 子 网 划 分 方 法 3.2.1 为 高 效 路 由 进 行 全 局 路 由 汇 聚 在 Internet 社 区 开 始 认 真 地 为 Internet 的 增 长 问 题 寻 找 解 决 方 案 时, 很 多 人 已 经 达 成 共 识 : 一 种 经 过 仔 细 推 敲 的 公 共 IPv4 地 址 空 间 分 配 策 略, 可 以 使 Internet 路 由 表 变 得 更 小 也 更 易 于 管 理 IPv6 公 共 地 址 分 配 借 鉴 了 同 样 的 经 验 注 释 : 本 章 大 致 地 描 述 了 IPv6 全 局 单 播 地 址 的 分 配 过 程 由 于 这 一 过 程 是 基 于 许 多 因 素 进 行 的, 因 此 每 个 RIR( 地 区 性 互 联 网 注 册 管 理 机 构 ) 以 及 每 个 ISP(Internet 服 务 提 供 商 ) 的 过 程 均 不 尽 相 同 IPv6 的 地 址 分 配 策 略 巧 妙 而 又 简 单, 这 个 策 略 可 大 致 总 结 如 下 : 公 共 IPv6 地 址 基 于 主 要 的 地 理 区 域 进 行 ( 数 值 上 的 ) 分 配 ; 每 个 区 域 内 部, 该 区 域 的 ISP 负 责 进 一 步 划 分 地 址 空 间 ; 区 域 中 的 每 个 ISP 内 部, 进 一 步 为 每 个 客 户 划 分 地 址 空 间 与 IPv4 一 样,IPv6 也 是 由 同 一 个 组 织 负 责 进 行 地 址 分 配 国 际 域 名 管 理 机 构 (ICANN,www.icann.org) 负 责 执 行 这 一 过 程, 互 联 网 编 号 分 配 机 构 (IANA) 负 责 管 理 这 一 过 程 IANA 为 每 个 RIR 分 配 一 个 或 多 个 IPv6 地 址 范 围, 在 策 略 发 布 时, 共 有 5 个 RIR, 大 致 覆 盖 北 美 中 南 美 欧 洲 亚 太 地 区 和 非 洲 RIR 将 分 配 给 它 们 的 地 址 空 间 划 分 为 更 小 的 部 分, 将 前 缀 分 配 给 不 同 的 ISP 及 更 小 的 注 册 机 构,ISP 随 后 将

3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 65 更 小 的 地 址 范 围 分 配 给 客 户 IPv6 全 局 地 址 分 配 计 划 提 高 了 路 由 选 择 的 效 率 图 3-1 展 示 了 一 个 虚 构 的 公 司 ( 公 司 1), 由 一 个 虚 构 的 ISP NA-ISP1( 北 美 1 号 ISP) 为 其 分 配 IPv6 前 缀

66 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 图 3-1 IPv6 全 局 路 由 的 概 念 视 图 如 图 所 示, 世 界 上 其 他 主 要 地 区 的 ISP 路 由 器 可 以 只 使 用 一 条 路 由, 就 能 匹 配 北 美 地 区 的 所 有 IPv6 地 址 虽 然 北 美 地 区 可 能 有 上 百 个 ISP, 这 些 ISP 可 能 有 成 千 上 万 个 企 业 客 户, 其 中 包 括 数 千 万 的 个 人 用 户, 但 所 有 的 公 共 IPv6 地 址 都 可 以 来 自 一 个 ( 或 几 个 ) 非 常 大 的 地 址 块 世 界 上 其 他 地 区 的 Internet 路 由 器 只 需 要 有 一 条 ( 或 几 条 ) 路 由 就 够 了 类 似 地, 对 于 所 有 分 配 给 NA-ISP1 的 地 址 范 围, 北 美 地 区 其 他 ISP 路 由 器 ( 比 如 NA-ISP2, 图 中 的 北 美 2 号 ISP) 也 可 以 只 使 用 一 条 路 由 对 于 分 配 给 公 司 1 的 整 个 地 址 范 围,NA-ISP1 的 路 由 器 同 样 只 需 要 一 条 路 由, 而 不 需 要 知 道 公 司 1 内 部 的 所 有 子 网 除 了 让 路 由 器 的 路 由 表 更 小 之 外, 这 个 过 程 还 让 Internet 路 由 表 的 变 化 变 得 更 少 例 如, 如 果 NA-ISP1 与 另 一 个 企 业 客 户 签 订 了 服 务 合 同,NA-ISP1 就 可 以 把 ARIN( 美 国 互 联 网 号 码 注 册 机 构 ) 分 配 给 它 的 地 址 范 围 里 的 其 他 前 缀 再 分 配 给 它 的 新 客 户 而 NA-ISP1 网 络 的 外 部 路 由 器 (Internet 的 主 要 构 成 部 分 ) 并 不 需 要 知 道 任 何 新 的 路 由, 因 为 它 们 已 有 的 路 由 已 经 包 含 了 新 客 户 的 地 址 范 围 NA-ISP2 路 由 器 ( 另 一 个 ISP) 已 有 的 路 由 也 包 含 了 分 配 给 NA-ISP1 的 整 个 地 址 范 围, 所 以 它 们 同 样 不 需 要 添 加 更 多 路 由 类 似 地, 欧 洲 和 南 非 的 ISP 也 已 经 拥 有 了 类 似 的 路 由

3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 67 3.2.2 IPv6 地 址 的 表 示 惯 例 IPv6 使 用 32 个 十 六 进 制 数, 分 为 8 组, 每 组 4 个 十 六 进 制 数, 以 冒 号 分 隔, 代 表 一 个 128 比 特 IPv6 地 址, 例 如 : 2340:1111:AAAA:0001:1234:5678:9ABC:1111 每 个 十 六 进 制 数 代 表 4 比 特, 所 以 要 想 知 道 这 个 地 址 的 二 进 制 表 达, 如 果 记 住 了 表 3-2 所 示 的 值, 转 换 就 会 相 对 容 易 一 些 表 3-2 十 六 进 制 / 二 进 制 转 换 表 十 六 进 制 二 进 制 十 六 进 制 二 进 制 0 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111 虽 然 书 写 或 输 入 32 个 十 六 进 制 数 比 书 写 或 输 入 128 个 二 进 制 数 要 更 加 方 便, 但 这 仍 然 是 件 苦 差 事 为 了 对 地 址 进 行 简 化, 有 两 种 方 式 可 以 缩 短 IPv6 地 址 的 长 度 : 省 略 每 组 中 打 头 的 0; 通 过 :: 代 表 一 个 或 多 个 连 续 的 全 0 组, 但 一 个 地 址 中 只 能 使 用 一 次 注 释 : 对 于 IPv6 来 说, 一 组 是 指 4 个 十 六 进 制 数 的 集 合 每 个 IPv6 地 址 中 有 8 个 组 例 如, 对 于 以 下 地 址 粗 体 的 数 字 代 表 这 个 地 址 中 可 以 被 缩 写 的 数 字 FE00:0000:0000:0001:0000:0000:0000:0056 在 这 个 地 址 中, 分 别 有 2 个 不 同 的 地 方 出 现 了 连 续 的 多 组 0, 所 以 要 想 缩 写 这 个 地 址 有 两 种 选 择 在 两 处 中 的 一 处 使 用 :: 缩 写 下 面 所 示 为 两 种 最 简 洁 有 效 的 缩 写 方 式 : FE00::1:0:0:0:56 FE00:0:0:1::56 尤 其 要 注 意 :: 这 个 缩 写 代 表 一 个 或 多 个 全 0 组, 这 种 缩 写 在 一 个 地 址 中 不 能 使 用 两 次, 因 为 这 样 会 产 生 歧 义 所 以 缩 写 FE00::1::56 不 正 确

68 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.2.3 书 写 IPv6 前 缀 的 惯 例 IPv6 地 址 前 缀 代 表 一 个 范 围 内 的 或 一 块 连 续 的 IPv6 地 址 就 像 路 由 器 在 IPv4 路 由 表 中 使 用 IPv4 子 网 代 表 连 续 的 地 址 范 围 一 样, 路 由 器 也 会 使 用 IPv6 前 缀 来 代 表 一 个 范 围 内 的 连 续 IPv6 地 址 这 里 的 概 念 与 无 类 IPv4 编 址 方 案 的 概 念 相 同 图 3-2 采 用 了 将 IPv4 与 IPv6 的 编 址 和 前 缀 相 比 较 的 方 式, 回 顾 了 IPv4 地 址 的 有 类 和 无 类 编 址 方 式 图 3-2 IPv4 无 类 有 类 编 址 和 IPv6 编 址 首 先, 我 们 先 从 有 类 和 无 类 的 角 度 比 较 IPv4 地 址 有 类 IPv4 编 址 意 味 着 总 是 按 照 分 类 的 规 则 将 地 址 的 一 部 分 表 示 为 网 络 部 分 例 如,128.107.3.0/24 ( 或 128.107.3.0 255.255.255.0) 意 味 着 地 址 中 包 含 16 个 网 络 位 ( 因 为 地 址 属 于 B 类 网 络 ),8 个 主 机 位 ( 因 为 掩 码 中 有 8 个 二 进 制 0), 剩 下 的 8 个 是 子 网 位 通 过 无 类 规 则, 这 个 地 址 可 以 理 解 为 前 缀 是 128.107.3.0, 前 缀 长 度 是 24 比 特 无 类 编 址 和 有 类 编 址 对 于 相 同 地 址 的 解 释 稍 有 不 同 IPv6 使 用 无 类 的 编 址 方 式, 没 有 分 类 的 概 念 像 IPv4 一 样,IPv6 前 缀 格 式 为 前 缀 值 斜 线 再 加 上 数 值 表 示 的 前 缀 长 度 像 IPv4 前 缀 一 样, 地 址 超 过 前 缀 长 度 的 那 部 分 以 二 进 制 0 表 示 最 后,IPv6 前 缀 值 的 缩 写 规 则 与 IPv4 地 址 相 同 注 释 :IPv6 前 缀 通 常 被 称 为 IPv6 子 网 本 书 中 这 两 个 术 语 可 以 互 换 例 如, 下 面 是 一 个 分 配 给 LAN 中 一 台 主 机 的 IPv6 地 址 : 2000:1234:5678:9ABC:1234:5678:9ABC:1111/64 这 个 值 代 表 完 整 的 128 比 特 IP 地 址 这 个 地 址 甚 至 不 能 进 行 缩 写 然 而,/64 表 示 这 个 地 址 的 前 缀 ( 子 网 ), 也 表 示 这 个 地 址 所 属 的 子 网 包 含 所 有 以 这 64 比 特 开 头 的 地 址 从 概 念 上 看, 这 与 IPv4 的 逻 辑 相 同 例 如 地 址 128.107.3.1/24, 这 个 地 址 所

3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 69 属 子 网 中 的 所 有 主 机, 都 以 相 同 的 24 比 特 开 头 在 使 用 IPv4 时, 书 写 或 输 入 前 缀 时, 超 过 前 缀 长 度 的 比 特 全 为 二 进 制 0 而 在 之 前 所 示 的 IPv6 地 址 中, 地 址 所 属 的 前 缀 为 : 2000:1234:5678:9ABC:0000:0000:0000:0000/64 缩 写 后 为 : 2000:1234:5678:9ABC::/64 在 看 其 他 示 例 之 前, 先 看 看 最 后 一 个 前 缀 书 写 的 规 则 如 果 前 缀 的 长 度 不 是 16 的 整 数 倍, 那 么 地 址 前 缀 和 接 口 ID( 主 机 ) 之 间 的 分 界 线 就 会 出 现 在 某 一 组 十 六 进 制 数 值 内 部 在 这 样 的 情 况 下, 地 址 的 前 缀 部 分 应 该 包 括 最 后 一 组 中 的 所 有 值 例 如, 如 果 如 上 的 /64 地 址 换 为 /56 前 缀 长 度, 前 缀 就 会 包 括 前 三 组 ( 总 共 48 比 特 ), 再 加 上 第 四 组 的 前 8 比 特 而 第 四 组 的 后 8 比 特 ( 两 个 十 六 进 制 数 ) 应 为 二 进 制 0, 因 为 它 们 是 地 址 的 主 机 部 分 因 此 为 了 方 便 起 见, 第 四 组 的 剩 下 部 分 被 置 为 二 进 制 0 后, 可 以 写 作 9A00, 生 成 以 下 IPv6 前 缀 : 2000:1234:5678:9A00::/56 以 下 总 结 出 了 书 写 IPv6 前 缀 的 一 些 要 点 : 前 缀 的 值 与 组 中 IP 地 址 前 缀 部 分 的 值 相 同 ; 前 缀 长 度 后 的 所 有 比 特 均 为 二 进 制 0; 前 缀 的 缩 写 方 式 与 IPv6 地 址 相 同 ; 如 果 前 缀 长 度 不 在 某 一 组 十 六 进 制 数 边 界 上, 就 需 要 写 出 整 个 组 的 值 以 下 示 例 对 上 述 规 则 的 理 解 很 有 帮 助 表 3-3 展 示 了 几 个 示 例 前 缀 格 式 以 及 简 单 的 解 释 表 3-3 IPv6 前 缀 示 例 及 意 义 前 缀 解 释 错 误 示 范 2000::/3 包 括 所 有 地 址 的 前 3 比 特 与 十 六 进 制 数 2000 的 前 3 比 特 2000/3( 缺 少 ::) (001) 相 同 的 地 址 2340:1140::/26 包 括 所 有 地 址 的 前 26 比 特 与 所 列 的 十 六 进 制 数 值 相 同 的 2340:114::/26( 缺 少 第 二 组 尾 部 的 0) 地 址 2340:1111::/32 包 括 所 有 前 32 比 特 与 所 列 的 十 六 进 制 数 值 相 同 的 地 址 2340:1111:/32( 错 用 : 代 替 了 ::) 注 意 哪 些 写 法 是 错 误 的 例 如, 不 能 用 2::/3 代 替 2000::/3, 因 为 这 种 写 法 省 略 了 一 个 组 中 末 尾 的 0, 设 备 不 知 道 2::/3 指 十 六 进 制 0002 还 是 十 六 进 制 2000 在 理 解 了 表 示 IPv6 地 址 及 其 前 缀 的 一 般 方 法 后, 下 面 来 解 释 IANA 的 IPv6 全 局 单 播 IP 地 址 分 配 策 略 是 如 何 提 高 了 路 由 选 择 效 率 的 ( 如 图 3-1 所 示 )

70 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.2.4 全 局 单 播 前 缀 分 配 示 例 IPv6 标 准 将 前 缀 为 2000::/3 的 地 址 预 留 为 全 局 单 播 地 址 地 址 范 围 包 括 了 所 有 以 二 进 制 001 开 始 的 IPv6 地 址, 更 好 记 的 方 法 是 所 有 以 十 进 制 2 和 3 开 头 的 IPv6 地 址 皆 为 全 局 单 播 地 址 IANA 分 配 的 全 局 单 播 IPv6 地 址 是 公 有 且 全 球 唯 一 的 IPv6 地 址, 如 图 3-1 所 示, 主 机 之 间 使 用 这 些 地 址 通 过 Internet 进 行 通 信 时 不 需 借 助 NAT 换 句 话 说, 这 些 地 址 符 合 为 全 球 Internet 部 署 IPv6 的 设 计 方 案 图 3-3 所 示 案 例 会 使 公 司 ( 公 司 1) 分 配 到 前 缀 2340:1111:AAAA::/48 图 3-3 Internet 上 IPv6 前 缀 分 配 示 例 这 个 过 程 由 IANA 开 始,IANA 拥 有 整 个 IPv6 地 址 空 间, 并 将 注 册 前 缀 的 权 力 分 配 给 一 个 RIR( 本 例 为 北 美 的 ARIN) 在 本 章 中, 假 设 IANA 把 前 缀 2340::/12 分 配 给 ARIN 这 种 分 配 结 果 意 味 着 ARIN 有 权 分 配 任 何 前 12 比 特 为 十 六 进 制 2340( 二 进 制 001000110100) 的 IPv6 地 址 这 是 一 大 组 地 址, 确 切 地 说 这 组 地 址 有 2 116 个 接 着,NA-ISP1 会 向 ARIN 请 求 前 缀 在 ARIN 确 定 了 NA-ISP1 满 足 某 些 要 求 之 后,ARIN 会 把 ISP 前 缀 2340:1111::/32 分 配 给 NA-ISP1 这 也 是 一 大 组 地 址 : 确 切 地

3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 71 说 包 含 2 96 个 地 址 长 远 看 来, 这 个 地 址 块 对 最 大 的 ISP 来 说 很 可 能 也 足 够 了, 不 需 要 再 申 请 其 他 IPv6 前 缀 最 后, 公 司 1 向 它 的 ISP(NA-ISP1) 请 求 IPv6 前 缀 NA-ISP1 分 配 给 公 司 1 站 点 前 缀 2340:1111:AAAA::/48, 这 也 是 一 个 大 范 围 的 地 址 : 本 例 中 为 2 80 个 地 址 本 章 稍 后 将 展 示 公 司 1 可 以 用 这 个 前 缀 做 什 么, 但 请 读 者 先 来 观 察 一 下 图 3-4, 这 里 的 概 念 与 图 3-1 相 同, 但 标 有 实 际 的 前 缀 图 3-4 IPv6 全 局 路 由 概 念 本 图 展 示 了 以 下 设 备 的 视 角 : 北 美 外 部 的 路 由 器 北 美 地 区 另 一 个 ISP 的 路 由 器 以 及 同 一 个 ISP 内 的 其 他 路 由 器 北 美 以 外 的 路 由 器 知 道 IANA 将 前 缀 2340::/12 只 分 配 给 了 ARIN 使 用, 所 以 可 以 使 用 一 条 路 由 去 往 该 前 缀 这 一 条 路 由 可 以 匹 配 分 配 给 北 美 的 所 有 IPv6 地 址 NA-ISP2 是 北 美 其 他 ISP 的 示 例, 对 于 分 配 给 NA-ISP1 的 前 缀, 它 只 需 要 一 条 路 由 2340:1111::/32 这 一 条 路 由 可 以 匹 配 所 有 发 往 NA-ISP1 客 户 的 数 据 包 在 NA-ISP1 内, 对 于 某 个 客 户 ( 本 例 中 为 ISP-1), 路 由 器 要 知 道 应 该 把 数 据 包 转 发 给 哪 个 NA-ISP1 路 由 器, 于 是 NA-ISP1 内 的 路 由 器 都 会 拥 有 前 缀 2340:1111:AAAA::/48 的 路 由 注 释 : 分 配 给 一 个 公 司 的 /48 前 缀 称 为 全 局 路 由 前 缀 或 站 点 前 缀

72 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.2.5 企 业 内 全 局 单 播 IPv6 地 址 子 网 划 分 原 始 的 IPv4 Internet 设 计 方 案 要 求 每 个 组 织 获 得 一 个 有 类 网 络 地 址, 企 业 通 过 划 分 有 类 地 址, 将 网 络 划 分 为 更 小 的 地 址 范 围 子 网 划 分 的 概 念 从 IPv4 延 续 到 IPv6, 企 业 将 分 配 给 自 己 全 局 单 播 前 缀 划 分 为 更 小 的 前 缀 为 了 更 好 地 理 解 IPv6 子 网 划 分, 可 以 参 考 IPv4 有 类 或 无 类 编 址 的 概 念 从 无 类 的 角 度 看, 读 者 可 以 这 样 理 解 IPv6 地 址 : ISP 分 配 给 企 业 的 前 缀 ( 全 局 路 由 前 缀 ), 与 分 配 的 IPv4 前 缀 类 似 ; 企 业 的 工 程 师 增 加 前 缀 长 度, 借 用 主 机 位 来 创 建 地 址 的 子 网 部 分, 用 来 标 识 独 立 的 子 网 ; 地 址 右 边 剩 余 的 部 分, 叫 做 接 口 ID 或 主 机 部 分, 与 IPv4 主 机 部 分 一 样, 唯 一 地 标 识 一 个 子 网 内 的 主 机 以 图 3-5 为 例, 这 里 展 示 了 公 司 1 更 为 详 细 的 企 业 网 络 视 图 IPv6 需 要 多 少 个 子 网, 其 背 后 的 设 计 概 念 与 IPv4 等 同 具 体 地 说, 每 个 VLAN 和 每 个 串 行 链 路 都 需 要 一 个 子 网, 帧 中 继 的 子 网 划 分 也 相 同 本 例 中 有 2 个 LAN 和 2 个 串 行 链 路 所 以 公 司 1 需 要 4 个 子 网 图 3-5 公 司 1 需 要 4 个 子 网 上 图 也 展 示 了 企 业 工 程 师 是 怎 样 增 加 前 缀 长 度 的 : 将 ISP 分 配 的 前 缀 长 度 (/48) 扩 展 为 /64, 从 而 在 地 址 结 构 中 创 建 了 16 比 特 的 子 网 部 分 为 了 创 建 额 外 的 16 比 特 子 网 位, 工 程 师 在 选 择 子 网 掩 码 时 使 用 了 与 IPv4 相 同 的 概 念, 从 IPv4 地 址 的 主 机 部 分 借 用 比 特 在 本 例 中,( 在 子 网 划 分 之 前 ) 原 始 的 主 机 部 分 有 80 比 特, 因 为 站 点 前 缀 为 48 比 特, 剩 下 80 比 特 图 3-5 的 设 计 借 用 了 16 比 特 作 为 子 网 部 分, 仅 仅 给 主 机 部 分 留 下 了 64 比 特

3.2 全 局 单 播 地 址 路 由 和 子 网 划 分 73 工 程 师 只 需 对 各 种 设 计 方 法 各 做 一 些 计 算, 就 可 以 得 到 更 为 合 理 的 IPv6 地 址 范 围 规 划 16 比 特 子 网 部 分 提 供 了 2 16 即 65536 个 子 网 这 对 于 最 大 的 组 织 或 公 司 来 说 也 是 大 材 小 用 (IPv6 没 有 零 子 网 或 广 播 子 网!) 主 机 部 分 看 起 来 更 是 大 材 小 用 : 每 个 子 网 有 2 64 个 主 机, 即 每 个 子 网 拥 有 超 过 1 000 000 000 000 000 000 个 地 址 然 而, 地 址 中 的 主 机 或 接 口 ID 部 分 包 含 如 此 众 多 的 地 址 也 是 有 道 理 的 这 使 得 自 动 IPv6 地 址 分 配 特 性 可 以 很 好 地 工 作, 这 将 在 3.3 节 介 绍 图 3-6 总 结 了 子 网 划 分 的 概 念, 在 公 司 1 内 部 分 出 了 4 个 具 体 的 子 网 子 网 部 分 和 前 缀 长 度 ( 本 例 为 64) 标 为 粗 体 注 释 : 图 3-6 中 的 子 网 地 址 可 以 稍 加 缩 写, 去 掉 最 后 一 组 的 前 三 个 0 图 中 包 含 了 前 面 的 0 是 为 了 显 示 前 缀 的 整 个 子 网 部 分 图 3-6 公 司 1 分 配 4 个 子 网 在 对 分 配 给 公 司 1 的 前 缀 进 行 子 网 划 分 这 件 事 上, 图 3-6 只 给 出 了 一 个 其 中 一 种 设 计 方 法 不 过, 只 要 为 主 机 部 分 保 留 的 位 数 足 够 给 子 网 内 的 所 有 主 机 编 号, 其 实 是 可 以 选 择 任 意 子 网 位 数 的 例 如, 可 使 用 /112 的 前 缀 长 度, 为 48 比 特 前 缀 扩 展 64 比 特 (4 个 十 六 进 制 组 ) 对 于 图 3-6 的 设 计, 可 以 选 择 以 下 4 个 子 网 选 项 : 2340:1111:AAAA::0001:0000/112 2340:1111:AAAA::0002:0000/112 2340:1111:AAAA::0003:0000/112 2340:1111:AAAA::0004:0000/112 通 过 使 用 全 局 单 播 IPv6 地 址,Internet 路 由 可 以 变 得 非 常 高 效 企 业 可 以 拥 有 非 常 多 的 IP 地 址 和 非 常 多 的 子 网, 因 而 不 需 NAT 功 能 来 节 省 地 址 空 间 3.2.6 前 缀 术 语 在 本 节 结 束 之 前, 再 来 回 顾 一 些 术 语 在 全 局 单 播 IPv6 地 址 分 配 的 过 程 中, 本 文 讨 论 了 许 多 有 着 不 同 长 度 的 前 缀 文 章 中 包 含 几 个 更 具 体 的 术 语, 但 为 了 学 习 起 来 更

74 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 简 单, 表 3-4 总 结 了 4 个 关 键 术 语 和 术 语 含 义 表 3-4 示 例 IPv6 前 缀 和 含 义 术 语 分 配 示 例 注 册 前 缀 IANA 分 配 给 RIR 2340::/12 ISP 前 缀 RIR 分 配 给 ISP 1 2340:1111/32 站 点 前 缀 或 全 局 路 由 前 缀 ISP 或 注 册 机 构 分 配 给 客 户 ( 站 点 ) 2340:1111:AAAA/48 子 网 前 缀 企 业 工 程 师 分 配 给 每 个 独 立 的 链 路 2340:1111:AAAA:0001/64 1 虽 然 RIR 可 以 给 ISP 分 配 前 缀,RIR 也 可 以 给 其 他 Internet 注 册 机 构 分 配 前 缀,ISP 和 机 构 会 继 续 划 分 和 分 配 额 外 的 前 缀, 直 到 ISP 和 其 客 户 都 获 得 唯 一 的 前 缀 3.3 IPv6 全 局 单 播 地 址 分 配 本 节 仍 将 关 注 全 局 单 播 IPv6 地 址, 但 讨 论 的 主 题 是 主 机 路 由 器 接 口 或 其 他 设 备 如 何 获 知 自 己 的 全 局 单 播 IPv6 地 址 主 机 ( 有 时 路 由 器 也 是 这 样 ) 也 需 要 在 学 习 IPv6 地 址 的 同 时, 学 习 一 些 其 他 的 内 容 所 以 本 节 也 将 讨 论 主 机 如 何 获 取 以 下 相 关 信 息, 使 得 它 们 可 以 使 用 自 己 全 局 单 播 地 址 : IP 地 址 ; IP 子 网 掩 码 ( 前 缀 长 度 ); 默 认 路 由 器 的 IP 地 址 ; DNS 的 IP 地 址 对 于 IPv6 全 局 单 播 地 址 的 分 配,IPv6 实 际 上 有 4 种 主 要 的 方 法 本 节 将 按 照 表 3-5 中 罗 列 的 顺 序 来 介 绍 这 些 方 法 每 种 方 法 都 可 以 使 用 动 态 进 程 或 静 态 进 行 配 置, 但 每 种 方 法 稍 有 不 同, 体 现 在 主 机 或 路 由 器 如 何 获 取 其 他 相 关 信 息 ( 如 DNS IP 地 址 ) 为 了 更 好 地 进 行 回 顾, 表 3-5 对 这 些 主 要 方 法 进 行 了 总 结 表 3-5 IPv6 全 局 单 播 地 址 分 配 总 结 方 法 动 态 或 静 态 从 哪 里 学 习 前 缀 和 长 度 从 哪 里 学 习 主 机 部 分 从 哪 里 学 习 默 认 路 由 器 从 哪 里 学 习 DNS 地 址 状 态 化 DHCP 动 态 DHCP 服 务 器 DHCP 服 务 器 路 由 器, 使 用 NDP ( 状 态 化 )DHCP 服 务 器 无 状 态 自 动 配 置 动 态 路 由 器, 使 用 NDP 从 MAC 推 导 出 来 路 由 器, 使 用 NDP 无 状 态 DHCP 静 态 配 置 静 态 本 地 配 置 本 地 配 置 路 由 器, 使 用 NDP 无 状 态 DHCP 使 用 EUI-64 静 态 静 态 本 地 配 置 从 MAC 推 导 出 来 路 由 器, 使 用 NDP 无 状 态 DHCP 配 置

3.3 IPv6 全 局 单 播 地 址 分 配 75 本 节 剩 下 部 分 将 进 一 步 探 讨 表 中 的 主 题 其 中 一 些 过 程 与 IPv4 类 似, 另 一 些 则 不 相 同 在 阅 读 的 过 程 中, 记 住 IPv6 协 议 执 行 地 址 分 配 过 程 的 一 个 关 键 内 容 : IPv6 地 址 分 配 过 程 将 IPv6 地 址 的 分 配 分 为 两 个 部 分 : 前 缀 / 长 度 分 配 和 主 机 ( 接 口 ID) 分 配 3.3.1 IPv6 状 态 化 DHCP IPv6 主 机 可 以 使 用 状 态 化 DHCP 来 学 习 和 租 用 IP 地 址 对 应 的 前 缀 长 度 ( 掩 码 ), 以 及 DNS 的 IP 地 址 这 个 概 念 基 本 与 IPv4 中 的 DHCP 相 同 主 机 发 送 一 个 ( 组 播 ) 包 搜 索 DHCP 服 务 器 当 服 务 器 应 答 时,DHCP 客 户 端 就 会 发 送 一 个 消 息, 请 求 租 用 一 个 IP 地 址, 服 务 器 应 答, 并 提 供 IPv6 地 址 前 缀 长 度 和 DNS 的 IP 地 址 ( 注 意 状 态 化 DHCPv6 不 提 供 默 认 路 由 信 息, 而 依 赖 客 户 端 和 本 地 路 由 器 之 间 的 邻 居 发 现 协 议 [NDP]) 从 IPv4 到 IPv6,DHCP 消 息 的 名 称 和 格 式 实 际 上 变 化 了 不 少 所 以 DHCPv4 和 DHCPv6 的 不 同 点 在 于 细 节, 它 们 的 基 本 过 程 是 相 同 的 ( 术 语 DHCPv4 指 IPv4 使 用 的 DHCP 版 本, 术 语 DHCPv6 指 IPv6 使 用 的 DHCP 版 本 ) DHCPv4 服 务 器 会 保 留 每 个 客 户 端 的 状 态 化 信 息, 例 如 租 给 客 户 端 的 IP 地 址 和 租 用 的 有 效 时 间 长 度 换 句 话 说,DHCPv4 会 跟 踪 DHCP 客 户 端 当 前 的 状 态 DHCPv6 服 务 器 正 好 有 两 种 操 作 模 式 状 态 化 ( 服 务 器 跟 踪 状 态 信 息 ) 和 无 状 态 化 ( 服 务 器 不 跟 踪 任 何 状 态 信 息 ) 状 态 化 DHCPv6 服 务 器 与 较 老 的 DHCPv4 服 务 器 的 角 色 相 同, 而 无 状 态 DHCPv6 服 务 器 作 为 无 状 态 自 动 配 置 过 程 的 一 部 分, 并 有 不 同 的 目 的 ( 无 状 态 DHCP 及 其 目 的 在 3.3.5 节 中 介 绍 ) DHCPv4 和 状 态 化 DHCPv6 的 一 个 不 同 点 是 :IPv4 主 机 发 送 IP 广 播 寻 找 DHCP 服 务 器, 而 IPv6 主 机 则 发 送 IPv6 组 播,IPv6 的 组 播 地 址 为 FF00::/8, 也 就 是 说 该 地 址 的 前 8 比 特 是 二 进 制 11111111, 或 十 六 进 制 的 FF 组 播 地 址 FF02::1:2( 普 通 写 法 为 FF02:0000:0000:0000:0000:0000:0001:0002) 在 IPv6 中 是 预 留 给 主 机 的, 主 机 用 它 来 给 未 知 的 DHCP 服 务 器 发 送 数 据 包, 路 由 器 会 将 这 些 包 转 发 给 合 适 的 DHCP 服 务 器 3.3.2 无 状 态 自 动 配 置 两 种 动 态 IPv6 地 址 分 配 选 项 的 第 二 种 是 使 用 IPv6 内 置 的 特 性, 叫 做 无 状 态 自 动 配 置, 这 是 一 项 核 心 工 具 无 状 态 自 动 配 置 允 许 主 机 自 动 学 习 关 键 的 地 址 信 息 前 缀 主 机 前 缀 长 度 加 上 默 认 路 由 器 的 IP 地 址 和 DNS 的 IP 地 址 为 了 学 习 或 取 得 所 有 这 些 信 息, 无 状 态 自 动 配 置 实 际 上 使 用 了 以 下 功 能 步 骤 1 IPv6 邻 居 发 现 协 议 (NDP), 尤 其 是 路 由 器 请 求 和 路 由 器 通 告 消 息 来 学 习 前 缀 前 缀 长 度 和 默 认 路 由 器 步 骤 2 通 过 计 算 获 取 IPv6 地 址 的 接 口 ID( 主 机 ID) 部 分, 使 用 EUI-64 的 格 式

76 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 步 骤 3 使 用 无 状 态 DHCP 来 学 习 DNS IPv6 地 址 本 部 分 将 依 次 讨 论 这 三 个 主 题 3.3.3 通 过 NDP 路 由 器 通 告 学 习 前 缀 / 长 度 和 默 认 路 由 器 IPv6 邻 居 发 现 协 议 (NDP) 有 许 多 功 能 其 中 一 个 功 能 是 允 许 IPv6 主 机 使 用 组 播 消 息, 请 求 链 路 上 的 所 有 路 由 器 通 告 两 项 关 键 信 息 :( 希 望 成 为 默 认 网 关 的 路 由 器 的 ) IPv6 地 址 和 链 路 上 所 有 已 知 的 IPv6 前 缀 这 个 过 程 使 用 的 ICMPv6 消 息 称 为 RS( 路 由 器 请 求 ) 和 RA( 路 由 器 通 告 ) 为 了 让 这 个 过 程 能 够 顺 利 进 行, 在 主 机 向 LAN 发 送 RS 消 息 之 前, 这 个 LAN 上 必 须 有 些 路 由 器 已 经 配 置 了 IPv6 路 由 器 必 须 配 置 了 IPv6 地 址, 且 其 必 须 能 够 对 IPv6 流 量 提 供 路 由 处 理 这 样 一 来, 路 由 器 知 道 自 己 可 以 作 为 默 认 网 关, 同 时 也 知 道 至 少 一 个 可 由 LAN 上 任 意 客 户 端 使 用 的 前 缀 例 如, 图 3-7 所 示 为 图 3-5 和 图 3-6 互 联 网 中 的 一 部 分, 并 且 图 3-7 也 使 用 了 相 同 的 IPv6 地 址 和 子 网 路 由 器 R1 的 Fa0/0 已 经 配 置 了 IPv6 地 址 (2340:1111:AAAA:1:213:19FF: FE7B:5004/64), 且 已 通 过 全 局 命 令 ipv6 unicast-routing 配 置 其 转 发 IPv6 流 量 图 3-7 寻 找 默 认 路 由 器 的 示 例 NDP RS/RA 过 程 在 图 中, 主 机 PC1 使 用 无 状 态 自 动 配 置, 向 本 地 连 路 的 所 有 IPv6 路 由 器 发 送 了 RS IPv6 组 播 消 息 RS 请 求 所 有 路 由 器 回 答 这 两 个 问 题 : 这 个 子 网 上 使 用 的 是 什 么 前 缀? 和 这 个 子 网 上 默 认 路 由 器 的 IPv6 地 址 是 什 么? 图 3-7 还 显 示 了 R1 的 回 应 (RA), 列 出 了 前 缀 (2340:1111:AAAA:1::/64), 并 将 R1 自 己 的 IPv6 地 址 作 为 默 认 路 由 器 注 释 :IPv6 允 许 设 备 在 RA 消 息 中 列 出 多 个 前 缀 和 多 个 默 认 路 由 器 图 3-7 为 了 简 便, 每 项 各 显 示 了 一 个 一 台 路 由 器 的 RA 也 可 以 包 括 链 路 上 其 他 路 由 器 通 告 的 IPv6 地 址 和 前 缀 IPv6 不 使 用 广 播 事 实 上,IPv6 地 址 中 没 有 子 网 广 播 地 址 网 络 范 围 的 广 播 地 址, 也 没 有 与 IPv4 所 有 主 机 广 播 地 址 255.255.255.255 类 似 的 地 址 IPv6 使 用 组 播 地 址 通 过 为 不 同 的 功 能 定 义 不 同 的 组 播 地 址, 那 些 不 需 要 参 与 某 项 功 能 的 IPv6 主 机 就 可 以 直 接 忽 略 特 定 的 组 播, 因 而 减 少 了 组 播 对 主 机 的 影 响

3.3 IPv6 全 局 单 播 地 址 分 配 77 例 如, 由 于 只 有 路 由 器 需 要 接 收 并 处 理 RS 消 息, 所 以 RS 消 息 的 目 的 IP 地 址 为 FF02::2, 这 是 只 为 IPv6 路 由 器 预 留 的 IPv6 地 址 根 据 IPv6 的 定 义, 路 由 器 要 向 组 播 地 址 (FF02::1) 发 送 RA 消 息, 而 这 个 地 址 表 示 链 路 上 所 有 的 IPv6 主 机 ; 路 由 器 不 会 把 这 些 消 息 转 发 到 其 他 链 路 上 因 此, 不 仅 发 送 RS 消 息 的 主 机 会 接 收 到 信 息, 链 路 上 的 其 他 主 机 也 会 学 习 到 相 关 信 息 表 3-6 总 结 了 RS/RA 消 息 的 一 些 重 要 内 容 表 3-6 RS/RA 过 程 的 具 体 内 容 消 息 RS RA 组 播 目 的 地 址 FF02::2 FF02::1 组 播 地 址 的 含 义 链 路 上 的 所 有 路 由 器 链 路 上 的 所 有 IPv6 节 点 3.3.4 使 用 EUI-64 计 算 接 口 ID 在 本 章 前 面 的 内 容 中, 图 3-5 展 示 了 IPv6 全 局 单 播 地 址 的 格 式, 其 中 地 址 的 第 二 部 分 称 为 主 机 ID 或 接 口 ID 在 同 一 个 子 网 上 没 有 其 他 主 机 试 图 使 用 相 同 值 的 情 况 下, 全 局 单 播 地 址 接 口 ID 那 部 分 的 值 可 以 设 置 为 任 意 值 为 了 自 动 创 建 唯 一 的 接 口 ID,IPv6 定 义 了 一 种 计 算 方 式, 即 通 过 主 机 MAC 地 址 来 计 算 64 比 特 接 口 ID 值 因 为 MAC 地 址 确 实 应 该 是 全 球 唯 一 的, 所 以 由 它 计 算 得 到 的 接 口 ID 也 应 该 是 全 球 唯 一 的 EUI-64 的 计 算 过 程 是 使 用 6 字 节 (48 比 特 ) 的 MAC 地 址, 将 其 扩 展 为 一 个 64 比 特 的 值 为 此,IPv6 会 在 MAC 地 址 的 中 间 多 填 充 2 个 字 节 IPv6 将 原 始 的 MAC 地 址 分 为 两 个 3 字 节 段, 然 后 在 这 两 段 之 间 插 入 十 六 进 制 值 FFFE, 以 形 成 IPv6 地 址 的 接 口 ID 部 分 在 转 换 过 程 中 还 要 翻 转 IPv6 地 址 内 第 7 个 比 特 的 值, 以 形 成 符 合 EUI-64 格 式 惯 例 的 值 这 个 过 程 如 图 3-8 所 示

78 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 图 3-8 带 有 接 口 ID 和 EUI-64 的 IPv6 地 址 格 式 虽 然 这 个 过 程 看 起 来 令 人 费 解, 但 并 不 复 杂 通 过 一 些 练 习, 读 者 在 看 到 IPv6 地 址 时 就 可 以 很 快 地 注 意 到 地 址 后 部 的 FFFE, 并 能 够 轻 松 地 找 到 对 应 接 口 MAC 地 址 的 两 个 部 分 例 如, 以 下 两 行 列 出 了 主 机 的 MAC 地 址 及 其 对 应 的 EUI-64 格 式 的 接 口 ID( 假 设 这 里 使 用 了 EUI-64 格 式 的 地 址 配 置 选 项 ) 0034:5678:9ABC 0234:56FF:FE78:9ABC 注 释 : 为 了 改 变 例 中 第 7 比 特 ( 从 左 往 右 数 ) 的 值, 需 要 将 十 六 进 制 00 转 换 为 二 进 制 数 00000000 第 7 比 特 的 值 翻 转 为 1(00000010) 并 转 换 回 十 六 进 制, 得 到 十 六 进 制 数 的 前 两 个 数 就 是 02 在 无 状 态 自 动 配 置 过 程 的 这 个 阶 段, 主 机 知 道 了 自 己 完 整 的 IPv6 地 址 和 前 缀 长 度, 以 及 作 为 默 认 网 关 的 本 地 路 由 器 下 一 节 将 讨 论 怎 样 使 用 无 状 态 DHCP 完 成 这 个 过 程 3.3.5 使 用 无 状 态 DHCP 寻 找 DNS IP 地 址 虽 然 IPv4 的 DHCP 服 务 器 并 未 明 确 使 用 状 态 化 一 词, 但 IPv4 的 DHCP 服 务 器 确 实 会 保 留 DHCP 客 户 端 的 状 态 信 息 服 务 器 会 保 留 租 用 的 IP 地 址 和 过 期 时 间 的 记 录 在 租 用 过 期 之 前, 服 务 器 通 常 会 将 这 个 地 址 租 用 给 同 一 个 客 户 端, 如 果 在 更 新 租 用 状 态 时 没 有 从 这 个 DHCP 客 户 端 收 到 响 应, 服 务 器 则 会 将 这 个 IP 地 址 释 放 回 可 用 的 IP 地 址 池 中 但 也 要 保 持 状 态 信 息 服 务 器 上 可 以 配 置 在 用 的 子 网, 以 及 地 址 池, 服 务 器 可 以 使 用 这 个 地 址 池 为 大 多 数 子 网 分 配 IP 地 址 DHCP 服 务 器 也 提 供 其 他 信 息, 比 如 每 个 子 网 中 默 认 路 由 器 的 IP 地 址 和 DNS 服 务 器 的 IP 地 址 IPv6 状 态 化 DHCP 服 务 器 的 逻 辑 也 大 致 相 同, 详 见 3.3.1 节 中 的 介 绍 但 在 IPv6 中, 为 了 与 IPv6 无 状 态 DHCP 服 务 器 功 能 进 行 区 分, 服 务 器 的 名 字 中 包 括 了 状 态 化 一 词 IPv6 的 无 状 态 DHCP 服 务 器 功 能 解 决 了 这 么 一 个 问 题 : 向 客 户 端 提 供 DNS 服 务 器 的 IPv6 地 址 因 为 所 有 主 机 使 用 的 经 常 只 是 那 几 台 有 限 的 DNS 服 务 器, 无 状 态 DHCP 服 务 器 不 需 要 记 录 任 何 状 态 信 息 工 程 师 只 需 配 置 无 状 态 DHCP 服 务 器, 使 其 知 道 DNS 服 务 器 的 IPv6 地 址 即 可, 服 务 器 会 转 告 所 有 请 求 的 主 机 或 设 备, 同 时 不 保 留 这 个 过 程 的 记 录 使 用 无 状 态 自 动 配 置 的 主 机 也 会 使 用 无 状 态 DHCP 来 获 取 DNS 服 务 器 的 IPv6 地 址 表 3-7 总 结 了 状 态 化 和 无 状 态 DHCPv6 的 一 些 重 要 特 性 表 3-7 无 状 态 和 状 态 化 DHCPv6 服 务 比 较 特 性 状 态 化 DHCP 无 状 态 DHCP 记 录 发 出 请 求 的 客 户 端 的 IPv6 地 址 ( 状 态 信 息 ) 是 否 向 客 户 端 分 配 IPv6 地 址 是 否

3.3 IPv6 全 局 单 播 地 址 分 配 79 提 供 有 用 的 信 息, 如 DNS 服 务 器 的 IP 地 址 是 是 与 无 状 态 自 动 配 置 一 起 时 最 有 用 否 是

80 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.3.6 静 态 IPv6 地 址 配 置 静 态 配 置 IPv6 地 址 有 以 下 两 个 选 项 : 长 度 配 置 整 个 128 比 特 的 IPv6 地 址 ; 配 置 64 比 特 前 缀, 并 让 设 备 使 用 EUI-64 来 计 算 地 址 的 接 口 ID 部 分 两 个 选 项 都 可 以 让 主 机 或 路 由 器 接 口 获 得 完 整 的 128 比 特 IPv6 地 址 和 前 缀 当 主 机 使 用 任 意 一 种 形 式 来 静 态 配 置 IPv6 地 址 时, 主 机 都 不 需 要 静 态 配 置 其 他 的 重 要 信 息 ( 默 认 路 由 器 和 DNS 的 IP 地 址 ) 主 机 可 以 使 用 NDP 进 程 来 发 现 默 认 路 由 器, 并 通 过 无 状 态 DHCP 发 现 DNS 的 IPv6 地 址 当 路 由 器 使 用 静 态 IPv6 地 址 配 置 时, 其 可 能 仍 会 使 用 无 状 态 DHCP 来 学 习 DNS 的 IP 地 址 接 下 来 的 3.5 节 将 展 示 此 配 置 的 一 些 示 例 3.4 IPv6 编 址 纵 览 到 目 前 为 止, 本 章 重 点 关 注 的 都 是 IPv6 地 址 与 IPv4 地 址 最 相 近 的 地 方, 即 全 局 单 播 IPv6 地 址 下 面, 本 节 将 从 更 广 泛 的 范 围 来 讨 论 IPv6 编 址, 包 括 一 些 与 较 老 的 IPv4 相 关 的 概 念, 以 及 一 些 IPv6 独 有 的 概 念 3.4.1 IPv6 编 址 概 述 IPv6 全 局 单 播 编 址 的 整 体 概 念 确 实 与 IPv4 有 许 多 相 似 处 如 果 从 无 类 的 角 度 来 看 IPv6 地 址,IPv4 和 IPv6 全 局 单 播 地 址 都 分 为 两 个 部 分 : 对 IPv4 来 说 是 子 网 加 上 主 机, 对 IPv6 来 说 则 是 前 缀 加 上 接 口 ID 地 址 的 格 式 通 常 是 斜 线 后 加 上 前 缀 长 度 这 是 一 种 称 为 CIDR 标 记, 也 称 为 前 缀 标 记 的 表 示 方 法 子 网 划 分 的 方 法 也 大 体 相 同, 企 业 从 某 些 编 址 授 权 机 构 获 得 公 共 前 缀, 然 后 选 择 自 己 的 子 网 数 量, 扩 展 前 缀 长 度, 以 便 为 子 网 的 编 址 腾 出 空 间 然 而,IPv6 编 址 除 了 全 局 单 播 地 址 之 外, 还 包 括 几 种 其 他 类 型 的 单 播 IPv6 地 址 此 外,IPv6 定 义 了 其 他 通 用 的 地 址 类 型, 总 结 如 下 单 播 : 像 IPv4 一 样, 主 机 和 路 由 器 将 这 些 IP 地 址 分 配 给 一 个 接 口, 使 那 个 主 机 或 接 口 能 够 发 送 和 接 收 IP 数 据 包 组 播 : 像 IPv4 一 样, 这 些 地 址 代 表 一 个 动 态 的 主 机 组, 使 主 机 只 发 送 一 个 数 据 包, 就 能 够 发 送 给 组 播 组 中 的 每 一 个 主 机 IPv6 定 义 了 一 些 特 殊 目 的 的 组 播 地 址 来 实 现 日 常 功 能 ( 如 NDP) IPv6 也 定 义 了 组 播 地 址 范 围 供 应 用 使 用 任 播 : 这 个 地 址 类 型 实 现 了 多 个 冗 余 服 务 器 环 境 中 最 近 服 务 器 的 概 念 这 种

3.4 IPv6 编 址 纵 览 81 设 计 方 式 可 以 让 提 供 相 同 功 能 的 服 务 器 使 用 相 同 的 单 播 IP 地 址 路 由 器 随 后 将 发 往 这 个 地 址 的 数 据 包 转 发 给 所 有 使 用 这 个 地 址 的 服 务 器 里 最 近 的 那 一 台 IPv4 和 IPv6 的 地 址 分 类 存 在 两 个 很 大 的 不 同 如 之 前 所 述,IPv6 增 加 了 任 播 IPv6 地 址 的 形 式 虽 然 在 IPv4 在 实 践 中 也 可 以 使 用 相 似 的 概 念, 但 IPv4 并 没 有 正 式 地 定 义 任 播 IP 地 址 的 概 念 IPv6 没 有 三 层 广 播 地 址 所 有 IPv6 路 由 协 议 都 通 过 单 播 或 组 播 IPv6 地 址 发 送 更 新, 如 NDP 这 样 的 日 常 协 议 使 用 的 也 是 组 播 在 IPv4 中,ARP 会 使 用 广 播,RIPv1 路 由 协 议 也 会 使 用 广 播 使 用 IPv6 则 不 需 要 计 算 子 网 的 广 播 地 址, 主 机 也 不 需 要 去 处 理 那 些 只 发 给 子 网 中 某 几 台 设 备 的 日 常 广 播 包 最 后, 要 注 意 IPv6 主 机 和 路 由 器 接 口 通 常 有 至 少 2 个 IPv6 地 址, 也 可 能 更 多 主 机 和 路 由 器 通 常 有 一 个 链 路 本 地 类 的 IPv6 地 址 ( 这 个 概 念 将 在 接 下 来 的 3.4.2 节 中 介 绍 ) 路 由 器 可 能 有 也 可 能 没 有 全 局 单 播 地 址, 也 可 能 有 多 个 地 址 IPv6 允 许 配 置 多 个 IPv6 地 址, 且 没 有 辅 助 IP 地 址 的 概 念 3.4.2 单 播 IPv6 地 址 IPv6 支 持 3 种 主 要 类 型 的 单 播 地 址 : 唯 一 本 地 地 址 全 局 单 播 地 址 和 链 路 本 地 地 址 本 节 会 对 唯 一 本 地 地 址 和 链 路 本 地 地 址 进 行 简 单 的 介 绍 1. 唯 一 本 地 IPv6 地 址 唯 一 本 地 单 播 IPv6 地 址 与 IPv4 RFC 1918 私 有 地 址 功 能 相 同 RFC 4193 声 明 这 些 地 址 应 该 在 私 有 组 织 内 部 使 用, 而 不 应 通 告 到 Internet 中 唯 一 本 地 单 播 地 址 以 十 六 进 制 FC00::/7 开 始, 格 式 如 图 3-9 所 示 如 果 地 址 是 本 地 分 配 的,L 位 就 会 被 设 置 为 1 因 此, 在 本 地 分 配 的 唯 一 本 地 地 址 中, 前 2 个 十 六 进 制 数 为 FD 图 3-9 唯 一 本 地 地 址 格 式 为 了 使 用 这 些 地 址, 企 业 的 工 程 师 要 通 过 伪 随 机 的 方 式 选 择 一 个 40 比 特 的 全 局 ID, 而 不 是 向 ISP 或 其 他 注 册 机 构 请 求 注 册 的 公 有 前 缀 为 了 形 成 完 整 的 前 缀, 工 程 师 所 选 的 40 比 特 会 与 打 头 的 8 比 特 ( 十 六 进 制 FD) 组 合, 形 成 一 个 48 比 特 的 站 点 前 缀 工 程 师 之 后 可 以 用 16 比 特 的 子 网 部 分 来 创 建 子 网, 剩 下 64 比 特 作 为 接 口 ID

82 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 接 口 ID 可 通 过 静 态 配 置 的 方 式 创 建, 也 可 通 过 EUI-64 计 算 得 到 这 种 类 型 的 单 播 地 址 让 工 程 师 可 以 创 建 出 与 IPv4 私 有 地 址 等 同 的 结 构, 但 由 于 可 用 的 公 有 IPv6 地 址 数 量 巨 大, 工 程 师 在 规 划 网 络 时, 往 往 会 在 企 业 中 使 用 全 局 单 播 IP 地 址 2. 链 路 本 地 单 播 地 址 IPv6 使 用 链 路 本 地 地 址 来 发 送 和 接 收 同 一 个 子 网 内 的 IPv6 包 网 络 中 存 在 许 多 这 样 的 应 用, 例 如 : 作 为 路 由 器 发 现 RS 和 RA 消 息 的 源 地 址 使 用 ( 如 图 3-7 所 示 ); 由 邻 居 发 现 协 议 使 用 ( 等 同 于 IPv6 的 ARP); 作 为 IP 路 由 的 下 一 跳 IPv6 地 址 使 用 按 照 定 义, 路 由 器 会 使 用 链 路 本 地 范 围 中 的 地 址, 将 数 据 包 发 往 一 个 链 路 本 地 IPv6 地 址 术 语 链 路 本 地 范 围 正 是 指 数 据 包 不 应 该 离 开 本 地 链 路, 或 本 地 子 网 当 路 由 器 收 到 一 个 发 往 这 种 目 的 地 址 的 数 据 包 时, 路 由 器 不 会 转 发 这 个 数 据 包 链 路 本 地 IPv6 地 址 也 有 助 于 解 决 先 有 鸡 还 是 先 有 蛋 的 问 题, 因 为 每 个 主 机 路 由 器 接 口 或 其 他 设 备 都 可 以 计 算 自 己 的 链 路 本 地 IPv6 地 址, 而 不 需 要 与 其 他 设 备 通 信 后 获 得 这 类 地 址 所 以, 在 发 送 第 一 个 数 据 包 之 前, 主 机 就 可 以 计 算 出 自 己 的 链 路 本 地 地 址 因 此, 主 机 在 发 送 第 一 个 日 常 消 息 时, 就 已 经 有 了 可 用 的 IPv6 地 址 例 如, 在 主 机 发 送 NDP RS( 路 由 器 请 求 ) 消 息 之 前, 主 机 已 经 计 算 出 了 自 己 的 链 路 本 地 地 址, 而 这 个 地 址 可 以 作 为 RS 消 息 的 源 IPv6 地 址 使 用 链 路 本 地 地 址 的 范 围 是 FE80::/10, 也 就 是 说 它 的 前 10 比 特 必 须 为 1111111010 比 较 好 记 的 方 法 是 : 所 有 以 十 六 进 制 FE8 FE9 FEA 或 FEB 开 始 的 地 址 都 是 链 路 本 地 地 址 但 从 实 际 上 来 说, 主 机 自 动 生 成 ( 而 不 是 通 过 静 态 配 置 ) 的 链 路 本 地 地 址 总 是 以 FE80 开 始, 因 为 自 动 进 程 会 将 11~64 比 特 设 置 为 二 进 制 0 图 3-10 显 示 了 链 路 本 地 地 址 的 格 式, 假 设 主 机 或 路 由 器 会 生 成 自 己 的 链 路 本 地 地 址, 因 此 它 们 会 在 FE80::/10 前 缀 后 使 用 54 个 二 进 制 0 图 3-10 链 路 本 地 地 址 格 式 3.IPv6 单 播 地 址 总 结 读 者 可 能 在 其 他 书 中 见 过 几 种 其 他 类 型 的 IPv6 地 址 例 如, 早 期 的 IPv6 RFC 定 义 了 站 点 本 地 地 址 这 种 类 型, 把 它 当 作 IPv4 私 有 地 址 一 样 使 用 然 而, 这 个 地 址 类 型 被 弃 用 了 (RFC 3879) IPv6 迁 移 和 共 存 工 具 也 使 用 了 一 些 IPv6 单 播 地 址, 使 IPv4 地 址 嵌 入 在 IPv6 地 址 中

3.4 IPv6 编 址 纵 览 83 此 外, 搞 清 楚 其 他 特 殊 的 单 播 地 址 也 很 有 用 十 六 进 制 全 为 0 的 地 址, 写 作 ::/128, 代 表 未 知 地 址 当 主 机 不 知 道 该 使 用 的 IPv6 地 址 时, 可 以 把 这 个 地 址 作 为 自 己 的 源 IPv6 地 址 地 址 ::1/128, 代 表 除 了 最 后 一 位 是 1, 其 他 全 为 十 六 进 制 0 的 地 址, 这 是 环 回 地 址 发 往 这 个 地 址 的 数 据 包 会 在 TCP/IP 栈 中 环 回, 实 现 简 单 的 软 件 测 试 ( 这 与 IPv4 的 127.0.0.1 环 回 地 址 作 用 相 同 ) 为 了 学 习 起 来 更 简 单, 我 们 通 过 表 3-8 总 结 了 IPv6 单 播 地 址 类 型 表 3-8 常 见 的 IPv6 单 播 地 址 类 型 地 址 类 型 用 途 前 缀 十 六 进 制 前 缀 全 局 单 播 穿 越 公 共 Internet 的 单 播 包 2000::/3 2 或 3 唯 一 本 地 在 一 个 组 织 内 的 单 播 包 FD00::/8 FD 链 路 本 地 在 本 地 子 网 内 发 送 的 数 据 包 FE80::/10 FE8* 站 点 本 地 已 弃 用 ; 原 先 类 似 私 有 IPv4 地 址 使 用 FECO::/10 FEC FED FEE FEF 未 指 定 在 主 机 没 有 可 用 IPv6 地 址 时 使 用 的 地 址 ::/128 N/A 环 回 用 于 软 件 测 试, 类 似 IPv4 的 127.0.0.1 ::1/128 N/A *IPv6 RFC 定 义 了 FE80::/10 前 缀, 从 理 论 上 说, 前 3 个 十 六 进 制 数 可 以 是 FE8 FE9 FEA 和 FEB 然 而 链 路 本 地 地 址 的 11~64 比 特 应 为 0, 所 以 在 实 际 中, 链 路 本 地 地 址 应 总 以 FE80 开 始 3.4.3 组 播 和 其 他 特 殊 的 IPv6 地 址 IPv6 既 支 持 代 表 应 用 的 组 播, 也 支 持 IPv6 内 部 机 制 的 组 播 为 此,IPv6 定 义 了 IPv6 地 址 范 围 和 相 应 地 址 的 数 据 传 输 范 围, 其 中 传 输 范 围 定 义 了 网 络 设 备 应 该 将 源 发 送 的 组 播 数 据 转 发 多 远 所 有 IPv6 组 播 地 址 都 以 FF::/8 开 始 换 句 话 说, 组 播 地 址 都 以 FF 作 为 前 2 个 十 六 进 制 数 值 传 输 范 围 是 链 路 本 地 的 组 播, 就 和 本 章 提 到 的 大 部 分 组 播 地 址 一 样 以 FF02::/16 开 始 ; 第 4 个 十 六 进 制 数 为 2, 表 示 传 输 范 围 是 链 路 本 地 第 4 个 十 六 进 制 数 为 5, 表 示 传 输 范 围 是 站 点 本 地, 这 些 组 播 以 FF05::/16 开 始 表 3-9 列 出 了 一 些 更 常 见 的 IPv6 组 播 地 址 以 供 参 考 请 读 者 特 别 关 注 一 下 RIP( 路 由 信 息 协 议 ) 使 用 的 地 址 OSPF( 开 放 最 短 路 径 优 先 ) 和 EIGRP( 增 强 型 IGRP) 使 用 的 组 播 地 址 和 它 们 在 IPv4 中 使 用 的 组 播 地 址 类 似 注 意 除 了 表 中 最 后 两 个 地 址, 其 他 所 有 地 址 的 传 输 范 围 都 是 链 路 本 地 表 3-9 常 见 组 播 地 址 用 途 IPv6 地 址 相 应 的 IPv4 链 路 上 的 所 有 IPv6 节 点 FF02::1 子 网 广 播 地 址 链 路 上 的 所 有 IPv6 路 由 器 FF02::2 -

84 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 续 表 用 途 IPv6 地 址 相 应 的 IPv4 OSPF 消 息 FF02::5 FF02::6 224.0.0.6 224.0.0.6 RIPv3 消 息 FF02::9 224.0.0.9 EIGRP 消 息 FF02::A 224.0.0.10 DHCP 中 继 代 理 ( 向 DHCP 服 务 器 转 发 数 据 包 的 路 由 器 ) FF02::1:2 - DHCP 服 务 器 ( 传 输 范 围 为 站 点 ) FF05:1:3 - 所 有 NTP 服 务 器 ( 传 输 范 围 为 站 点 ) FF05::101-3.4.4 二 层 地 址 映 射 和 重 复 地 址 检 测 同 IPv4 一 样, 运 行 IPv6 的 设 备 也 需 要 确 定 相 同 链 路 上 的 设 备 所 使 用 的 数 据 链 路 层 地 址 为 此,IPv4 会 在 LAN 上 使 用 ARP( 地 址 解 析 协 议 ), 或 在 帧 中 继 上 使 用 InARP ( 逆 向 ARP) IPv6 定 义 了 几 个 执 行 相 同 功 能 的 新 协 议 IPv6 不 使 用 广 播, 所 以 这 些 新 功 能 会 使 用 ICMPv6 消 息 来 避 免 使 用 广 播 本 节 将 对 每 个 协 议 进 行 简 单 的 介 绍 1. 使 用 邻 居 发 现 协 议 实 现 二 层 映 射 当 IPv6 主 机 或 路 由 器 需 要 给 同 一 个 LAN 上 的 其 他 主 机 或 路 由 器 发 送 数 据 包 时, 这 台 主 机 / 路 由 器 会 首 先 查 看 邻 居 数 据 库 数 据 库 包 含 所 有 相 邻 IPv6 地 址 的 列 表 ( 连 接 的 链 路 地 址 ) 和 对 应 的 MAC 地 址 如 果 未 找 到, 主 机 或 路 由 器 就 会 使 用 NDP( 邻 居 发 现 协 议 ) 来 动 态 发 现 MAC 地 址 图 3-11 显 示 了 这 个 过 程, 图 中 使 用 的 主 机 和 路 由 器 与 图 3-8 相 同

3.4 IPv6 编 址 纵 览 85 图 3-11 邻 居 发 现 协 议 这 个 过 程 与 IPv4 的 ARP 过 程 相 似, 只 是 在 细 节 方 面 有 所 不 同 在 本 例 中,PC1 发 送 了 一 个 叫 做 NS( 邻 居 请 求 ) 的 ICMP(Internet 控 制 消 息 协 议 ) 消 息, 请 求 R1 回 应 R1 的 MAC 地 址 于 是,R1 发 送 了 一 个 NA( 邻 居 通 告 )ICMP 消 息, 从 单 播 的 形 式 发 给 PC1, 并 在 消 息 中 列 出 了 R1 的 MAC 地 址 现 在 PC1 可 以 用 R1 的 MAC 地 址 作 为 目 的 地 址, 来 构 建 数 据 链 路 帧, 并 将 封 装 的 数 据 包 发 给 R1 了 NS 消 息 会 使 用 一 个 特 殊 的 组 播 目 的 地 址 : 请 求 节 点 组 播 地 址 在 任 意 链 路 上, 请 求 节 点 组 播 地 址 代 表 的 是 IPv6 地 址 最 后 24 比 特 相 同 的 所 有 主 机 通 过 向 请 求 节 点 组 播 地 址 发 送 数 据 包, 数 据 包 就 能 够 到 达 正 确 的 主 机, 但 也 可 以 到 达 其 他 几 个 主 机 这 也 没 有 关 系 ( 注 意 发 往 请 求 节 点 组 播 地 址 的 数 据 包, 其 转 发 范 围 是 链 路 本 地 ) 请 求 节 点 组 播 地 址 以 FF02::1:FF00:0/104 开 始 地 址 的 最 后 24 比 特 (6 个 十 六 进 制 数 ) 就 是 消 息 目 的 IPv6 地 址 的 最 后 24 比 特 所 有 IPv6 主 机 都 会 侦 听 发 往 自 己 请 求 节 点 组 播 地 址 的 数 据 帧, 因 此 当 主 机 或 路 由 器 接 收 到 发 给 自 己 的 组 播 时, 它 能 够 意 识 到 需 要 对 这 个 组 播 进 行 应 答 例 如, 在 本 例 中 使 用 图 3-7 中 R1 的 IPv6 地 址 R1 的 IPv6 地 址 :2340:1111:AAAA:1:213:19FF:FE7B:5004 R1 的 请 求 节 点 地 址 :FF02::1:FF7B:5004 注 释 : 对 应 的 以 太 网 组 播 MAC 地 址 为 0100.5E7B.5004 2. 重 复 地 址 检 测 (DAD) 当 IPv6 接 口 刚 学 习 到 IPv6 地 址 时, 或 当 接 口 因 为 某 些 原 因 关 闭 而 又 重 新 开 始 工 作 时, 接 口 会 先 进 行 重 复 地 址 检 测 检 测 的 目 的 是 为 了 避 免 主 机 尝 试 使 用 的 这 个 IPv6 地 址, 已 被 链 路 上 其 他 主 机 使 用 为 了 实 现 这 样 的 功 能, 接 口 会 使 用 与 图 3-11 相 同 的 NS 消 息, 但 有 一 些 小 的 变 化 为 了 检 查 自 己 的 IPv6 地 址, 主 机 会 向 自 己 IPv6 地 址 的 请 求 节 点 组 播 地 址 发 送 NS 消 息 如 果 此 时 有 主 机 发 送 了 响 应 消 息, 并 在 响 应 消 息 中 指 出 自 己 的 源 地 址 也 是 同 一 个 IPv6 地 址, 那 么 发 送 消 息 的 主 机 就 检 测 到 了 重 复 的 地 址 3. 逆 向 邻 居 发 现 本 章 讨 论 的 ND 协 议 是 通 过 已 知 的 IPv6 地 址, 去 寻 找 那 个 IPv6 地 址 所 使 用 的 链 路 层 地 址 的 在 帧 中 继 网 络 及 一 些 其 他 WAN 数 据 链 路 协 议 中, 发 现 的 顺 序 则 是 相 反 的 路 由 器 会 以 邻 居 的 数 据 链 路 层 地 址 开 始, 动 态 学 习 这 些 邻 居 使 用 的 IPv6 地 址 IPv4 通 过 ARP 解 决 LAN 上 的 发 现 问 题, 通 过 逆 向 ARP(InARP) 解 决 帧 中 继 上 的 逆 向 查 询 问 题 IPv6 则 通 过 ND 解 决 LAN 上 的 问 题, 而 对 于 帧 中 继,ICMPv6 协 议 簇 还 定 义 了 逆 向 NS(INS) 和 逆 向 NA(INA) 消 息 INS 消 息 会 列 出 已 知 的 邻 居 数 据 链 路 层 地 址 ( 也 就 是 帧 中 继 的 DLCI[ 数 据 链 路 连 接 标 识 符 ]), INS 还 会 向 邻 居 设 备 请

86 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 求 它 们 的 IPv6 地 址 INS 消 息 包 含 的 具 体 内 容 如 下 源 IPv6 地 址 : 发 送 方 的 IPv6 单 播 地 址 目 的 IPv6 地 址 :FF02::1( 所 有 IPv6 主 机 组 播 ) 链 路 层 地 址 请 求 : 请 用 你 的 IPv6 地 址 应 答 IND 响 应 会 列 出 所 有 的 IPv6 地 址 同 IPv4 一 样,show frame-relay map 命 令 可 以 列 出 通 过 上 述 过 程 学 习 到 的 映 射 关 系 3.5 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 IPv6 地 址 大 部 分 的 IPv6 实 施 方 案 都 会 同 时 使 用 静 态 IPv6 地 址 配 置 和 动 态 配 置 具 体 用 法 与 IPv4 的 情 况 相 同, 即 使 用 静 态 地 址 为 基 础 设 施 分 配 IPv4 地 址, 同 时 使 用 两 种 动 态 分 配 方 式 之 一 为 客 户 端 分 配 IPv4 地 址 与 IPv4 相 比,IPv6 编 址 包 括 了 更 多 选 项, 因 此 也 存 在 更 多 的 配 置 选 项 路 由 器 接 口 可 以 配 置 静 态 全 局 单 播 IPv6 地 址, 管 理 员 可 以 使 用 也 可 以 不 使 用 EUI-64 选 项 虽 然 使 用 得 不 多, 但 也 可 以 通 过 配 置 路 由 器, 让 它 通 过 状 态 化 DHCP 或 无 状 态 自 动 配 置 动 态 地 获 取 自 己 的 IPv6 地 址 管 理 员 可 以 把 路 由 器 接 口 配 置 为 不 使 用 全 局 单 播 地 址, 而 只 依 赖 自 己 的 链 路 本 地 地 址, 也 可 通 过 IPv6 无 编 号 (Unnumbered) 特 性 来 借 用 其 他 接 口 的 地 址 本 节 对 这 些 地 址 的 配 置 命 令 进 行 了 总 结, 同 时 展 示 了 几 个 IPv6 的 配 置 和 验 证 示 例 表 3-10 总 结 了 一 些 IPv6 配 置 命 令 及 它 们 的 含 义 表 3-10 命 令 ipv6 unicast-routing ipv6 cef ipv6 flowset 路 由 器 IOS IPv6 配 置 命 令 参 考 描 述 全 局 配 置 模 式 命 令, 启 用 单 播 IPv6 流 量 路 由 全 局 配 置 模 式 命 令, 启 用 IPv6 的 CEF(Cisco 快 速 转 发 ) 特 性 全 局 配 置 模 式 命 令, 配 置 流 标 签, 标 记 发 往 路 由 器 的 1280 字 节 或 更 大 数 据 包 ipv6 address address/length ipv6 address prefix/length eui64 ipv6 address autoconfig ipv6 address dhcp ipv6 unnumbered interface-type number ipv6 enable ipv6 address address link-local 静 态 配 置 整 个 IPv6 单 播 地 址 静 态 配 置 地 址 的 前 64 比 特 ; 路 由 器 通 过 EUI-64 获 取 后 64 比 特 路 由 器 使 用 无 状 态 自 动 配 置 寻 找 地 址 路 由 器 使 用 状 态 化 DHCP 寻 找 地 址 使 用 相 同 的 IPv6 单 播 地 址 作 为 借 用 地 址 的 接 口 在 接 口 上 启 用 IPv6, 只 会 得 到 链 路 本 地 地 址 覆 盖 自 动 创 建 的 链 路 本 地 地 址 配 置 值 必 须 符 合 FE80::/10 前 缀

3.5 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 IPv6 地 址 87 ipv6 address address/length anycast 指 定 这 个 单 播 地 址 为 任 播 地 址 注 释 : 表 3-10 中 的 所 有 接 口 模 式 的 命 令 都 会 在 接 口 上 启 用 IPv6, 也 就 是 说 路 由 器 会 为 接 口 获 取 IPv6 链 路 本 地 地 址 描 述 信 息 中 并 没 有 包 含 启 用 IPv6 这 项 功 能 3.5.1 在 路 由 器 上 配 置 静 态 IPv6 地 址 本 节 中 的 配 置 示 例 使 用 了 图 3-12 所 示 的 互 联 网 络 这 就 是 实 施 计 划 所 使 用 的 拓 扑 图,5 条 链 路 上 显 示 5 个 IPv6 子 网 地 址 接 口 ID 采 用 缩 写, 或 以 EUI-64 形 式 标 出 ; 但 在 配 置 时, 管 理 员 需 要 配 置 整 个 128 比 特 地 址, 或 者 使 用 EUI-64 特 性 图 3-12 示 例 IPv6 地 址 规 划 图 例 3-1 显 示 了 路 由 器 R2 上 的 配 置, 管 理 员 在 两 个 接 口 上 使 用 了 EUI-64, 在 另 一 个 接 口 上 则 配 置 完 整 的 IPv6 地 址 注 意 配 置 中 包 括 了 全 局 配 置 命 令 ipv6 unicast-routing, 其 作 用 是 在 路 由 器 上 启 用 IPv6 流 量 路 由 功 能 ( 不 配 置 ipv6unicast-routing 也 可 以 配 置 IPv6 地 址, 但 不 配 置 这 条 命 令 的 话, 路 由 器 只 会 像 IPv6 主 机 一 样 工 作, 但 不 转 发 IPv6 数 据 包 ) 例 3-1 R2 的 IPv6 配 置

88 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng ipv6 address 命 令 在 接 口 上 启 用 IPv6 的 同 时, 还 要 定 义 前 缀 ( 使 用 EUI-64 选 项 ) 或 整 个 地 址 配 置 之 后 使 用 show 命 令 确 认 IPv6 地 址 特 别 注 意 : 所 有 3 个 接 口 现 在 都 有 以 FE80 开 始 的 链 路 本 地 地 址 ; Fa0/1 的 地 址 是 精 确 配 置 的 ; S0/0/1 和 Fa0/0 配 置 了 前 缀 ( 分 别 为 2000:0:0:1 和 2000:0:0:4), 并 通 过 EUI-64

3.5 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 IPv6 地 址 89 获 取 接 口 ID; S0/0/1 使 用 Fa0/0 的 MAC 地 址, 来 构 建 自 己 的 EUI-64( 如 命 令 show interfaces fa0/0 所 示 ) 最 后, 当 Cisco IOS 需 要 接 口 的 MAC 地 址, 但 接 口 没 有 内 置 的 MAC 地 址 时, 路 由 器 就 会 使 用 路 由 器 上 最 低 LAN 接 口 的 MAC 地 址 在 本 例 中 为 Fa0/0 为 了 获 取 R2Fa0/0 和 S0/0/1 全 局 单 播 IPv6 地 址 的 后 64 位 数 (16 个 十 六 进 制 数 ), 路 由 器 执 行 了 以 下 过 程 步 骤 1 使 用 Fa0/0 的 MAC 地 址 :0013.197B.5004 步 骤 2 分 割 并 插 入 FFFE:0013:19FF:FE7B:5004 步 骤 3 翻 转 第 7 比 特 : 十 六 进 制 00 就 是 二 进 制 00000000, 变 为 00000010, 转 回 十 六 进 制 为 02, 形 成 0213:19FF:FE7B:5004

90 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.5.2 IPv6 路 由 器 接 口 加 入 的 组 播 组 接 下 来, 看 看 路 由 器 R2 命 令 show ipv6 interface fa0/0 输 出 中 更 深 一 层 的 信 息, 如 例 3-2 所 示 它 不 光 列 出 了 链 路 本 地 和 全 局 单 播 地 址, 也 列 出 了 其 他 特 殊 的 地 址 例 3-2 接 口 上 的 所 有 IPv6 地 址 在 读 过 本 章 之 后, 读 者 需 要 对 3 个 组 播 地 址 组 熟 悉 起 来 第 一 个 组 播 组 是 FF02::1, 代 表 所 有 IPv6 设 备, 所 以 路 由 器 的 接 口 必 须 监 听 所 有 发 往 这 个 地 址 的 数 据 包 FF02::2 代 表 所 有 IPv6 路 由 器, 所 以 R2 也 必 须 监 听 所 有 发 往 这 个 地 址 的 数 据 包 最 后, FF02::1:FF 代 表 一 个 地 址 的 请 求 节 点 组 播 地 址, 有 些 功 能 需 要 使 用 这 个 地 址, 包 括 DAD ( 重 复 地 址 检 测 ) 和 ND( 邻 居 发 现 ) 3.5.3 连 接 的 路 由 和 邻 居 第 三 个 示 例 显 示 了 IP 路 由 表 中 的 一 些 新 概 念 例 3-3 所 示 的 路 由 表 是 基 于 例 3-1 的 配 置 生 成 的 要 注 意 当 时 没 有 配 置 IPv6 路 由 协 议, 也 没 有 配 置 静 态 路 由

3.5 在 Cisco 路 由 器 上 配 置 IPv6 地 址 91 例 3-3 连 接 的 和 本 地 的 IPv6 路 由 首 先,IPv6 路 由 表 像 我 想 的 那 样 列 出 了 连 接 路 由 和 本 地 路 由 对 于 所 有 转 发 范 围 超 出 链 路 本 地 的 接 口 单 播 IPv6 地 址, 都 有 已 连 接 的 路 由 所 以 R2 有 子 网 2000:0:0:1::/64 2000:0:0:2::/64 和 2000:0:0:4::/64 的 路 由, 但 没 有 与 R2 的 链 路 本 地 地 址 相 关 的 已 连 接 的 子 网 本 地 路 由 ( 所 有 /128 路 由 ), 实 质 上 是 路 由 器 单 播 IPv6 地 址 的 主 机 路 由 与 发 往 相 连 子 网 的 数 据 包 相 比, 这 些 本 地 路 由 可 以 让 路 由 器 更 加 有 效 地 处 理 发 给 自 己 的 数 据 包 3.5.4 IPv6 邻 居 表 IPv6 的 邻 居 表 代 替 了 IPv4 的 ARP 表, 列 出 了 在 相 同 链 路 上 的 其 他 设 备 的 MAC 地 址 例 3-4 显 示 了 NDP 过 程 中 的 debug 消 息, 向 R3 Fa0/0 的 IPv6 地 址 发 起 的 ping 测 试, 以 及 R2 上 最 终 的 邻 居 表 条 目 例 3-4 创 建 条 目 和 显 示 R2 IPv6 邻 居 表 的 内 容

92 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 这 个 示 例 显 示 了 R2 发 现 R3Fa0/0 MAC 地 址 的 整 个 NDP 过 程 示 例 以 debug ipv6 nd 命 令 开 始, 这 条 命 令 可 以 让 R2 显 示 出 与 NDP 消 息 相 关 的 信 息 之 后 的 ping 2000:0:0:2::3 命 令 是 为 了 让 Cisco IOS 使 用 IPv6 协 议 去 ping R3 的 Fa0/0 地 址 ; 然 而 R2 不 知 道 对 应 的 MAC 地 址 随 后 的 debug 输 出 信 息 中 显 示 出 R2 发 送 了 一 个 NS,R3 通 过 一 个 NA 消 息 进 行 应 答, 并 列 出 了 R3 的 MAC 地 址 示 例 最 后 使 用 了 show ipv6 neighbor 命 令, 该 命 令 列 出 了 邻 居 表 中 R3 的 两 个 IPv6 地 址 3.5.5 无 状 态 自 动 配 置 本 节 最 后 的 示 例 会 对 两 台 路 由 器 R2 和 R3 的 无 状 态 自 动 配 置 进 行 演 示 在 例 3-5 中, 我 们 对 R2Fa0/1 的 配 置 进 行 了 更 改 : 在 接 口 上 使 用 ipv6 address autoconfig 命 令 这 条 命 令 的 目 的 是 告 诉 R2 使 用 无 状 态 自 动 配 置,R2 通 过 路 由 器 R3 学 习 自 己 的 前 缀 R2 随 后 使 用 EUI-64 构 建 出 了 IPv6 地 址 的 剩 下 部 分 例 3-5 在 路 由 器 R2 上 使 用 无 状 态 自 动 配 置

3.6 下 一 代 RIP(RIPng) 93 no ipv6 address 命 令 实 际 上 会 从 接 口 上 移 除 了 所 有 IPv6 地 址, 并 在 接 口 Fa0/1 上 禁 用 IPv6 随 后,ipv6 address autoconfig 命 令 则 会 在 接 口 Fa0/1 上 启 用 IPv6, 并 告 诉 R2 使 用 无 状 态 自 动 配 置 通 过 show 命 令 的 输 出 内 容 可 以 确 认,R2 确 实 学 习 到 了 自 己 的 IPv6 地 址 :2000: 0:0:2:0213:19FF:FE7B:5005 show ipv6 router 列 出 了 路 由 器 收 到 的 RA 消 息 的 缓 存 内 容, 以 及 从 R3 RA 消 息 接 收 到 的 信 息, 其 中 包 括 R3 的 链 路 本 地 地 址 ( 用 来 标 识 路 由 器 ) 和 R3 的 通 告 前 缀 (2000:0:0:2::/64) 3.6 下 一 代 RIP(RIPng) 为 了 支 持 IPv6, 所 有 IPv4 路 由 协 议 都 需 要 作 出 不 同 程 度 的 变 化, 最 明 显 的 变 化 就 是 每 个 协 议 都 要 支 持 更 长 的 地 址 和 前 缀 用 来 发 送 和 接 收 路 由 信 息 的 实 际 消 息 也 需 要 改 变, 使 用 IPv6 头 部 代 替 IPv4 头 部, 在 头 部 中 使 用 IPv6 地 址 尤 其 是 与 IPv4 版 本 一 样, 每 个 IPv6 IGP 都 要 使 用 IPv6 组 播 地 址 例 如,RIPng 会 向 IPv6 目 的 地 址 FF02::9

94 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 发 送 路 由 更 新, 而 不 再 使 用 旧 版 RIPv2 的 IPv4 地 址 224.0.0.9 路 由 协 议 通 常 通 告 它 们 的 链 路 本 地 IP 地 址 作 为 路 由 中 的 下 一 跳 地 址 虽 然 作 出 了 不 少 这 样 那 样 的 变 化, 但 每 个 IPv6 IGP 与 其 IPv4 版 本 相 比, 相 似 之 处 还 是 多 于 不 同 例 如,RIPng 是 基 于 RIPv2 的, 因 此 它 仍 是 一 个 距 离 矢 量 路 由 协 议, 使 用 跳 数 作 为 度 量, 并 将 15 跳 作 为 最 大 可 用 路 由 (16 为 无 穷 ) OSPFv3(OSPF 版 本 3) 是 专 为 支 持 IPv6 而 创 建 的 协 议, 使 用 和 OSPFv2 类 似 的 链 路 状 态 方 式 交 换 路 由, 以 开 销 作 为 度 量, 并 保 留 了 LSA( 链 路 状 态 通 告 ) 类 型 但 LSA 的 工 作 方 式 有 一 些 变 化 然 而, 最 核 心 的 OSPF 操 作 概 念 保 持 相 同 本 节 会 介 绍 RIPng, 随 后 的 章 节 介 绍 IPv6 的 OSPFv3 和 EIGRP 表 3-11 列 出 了 IPv6 路 由 协 议 和 它 们 的 新 RFC 表 3-11 IPv6 的 路 由 协 议 更 新 路 由 协 议 全 称 RFC RIPng 下 一 代 RIP 2080 OSPFv3 OSPF 版 本 3 5340 用 于 IPv6 的 EIGRP 用 于 IPv6 的 EIGRP 私 有 协 议 MP-BGP4 多 协 议 BGP-4 4760 RIP( 路 由 信 息 协 议 ) 是 动 态 IP 路 由 协 议 领 域 最 早 的 路 由 协 议 之 一 它 逐 渐 成 为 了 20 世 纪 70 年 代 出 现 的 第 一 个 用 于 IP 协 议 的 动 态 路 由 协 议 后 来, 在 20 世 纪 90 年 代 中 期,RIP 版 本 2 规 范 的 出 台 增 强 了 RIP 协 议, 原 始 的 版 本 被 称 为 RIP 版 本 1, 或 RIPv1 同 样 在 20 世 纪 90 年 代 中 期, 至 少 从 原 始 的 IPv6 标 准 来 说,IPv6 的 定 义 过 程 即 将 完 成 为 了 支 持 IPv6,IETF 委 员 会 定 义 了 RIP 的 新 版 本, 以 便 能 够 支 持 IPv6 但 创 建 者 并 没 有 将 这 个 更 新 的 RIP 版 本 编 号 为 RIP 版 本 3, 而 是 将 这 个 新 协 议 编 号 为 版 本 1, 将 它 作 为 一 个 新 协 议 来 对 待 然 而, 人 们 也 懒 得 在 名 字 中 加 上 版 本 1, 而 是 简 单 地 叫 它 下 一 代 RIP(RIPng), 或 者 直 接 简 称 为 RIP 至 今, 仍 没 有 定 义 新 版 RIPng, 原 始 的 RIPng 仍 是 此 协 议 最 新 的 版 本 注 释 : 对 于 星 际 迷 航 的 电 视 节 目 迷 来 说, 这 个 名 字 一 部 分 来 自 星 际 旅 行 : 下 一 代 3.6.1 RIPng: 理 论 及 与 RIPv2 的 比 较 RIPng RFC 指 出, 这 个 协 议 使 用 了 与 原 始 RIPv1 规 范 相 同 的 概 念 和 理 念, 也 借 鉴 了 一 些 RIPv2 的 概 念 表 3-12 列 出 了 一 些 与 RIPv2 和 RIPng 有 关 的 特 性

3.6 下 一 代 RIP(RIPng) 95 表 3-12 比 较 RIPv2 与 RIPng 特 性 RIPv2 RIPng 为 谁 通 告 路 由 IPv4 IPv6 RIP 消 息 使 用 这 些 第 3/4 层 协 议 IPv4 UDP IPv6 UDP UDP 端 口 520 521 使 用 距 离 矢 量 是 是 默 认 的 管 理 距 离 120 120 支 持 VLSM 是 是 可 以 执 行 自 动 汇 总 是 - 使 用 水 平 分 割 是 是 使 用 反 向 毒 化 是 是 30 秒 周 期 性 更 新 全 部 路 由 是 是 使 用 触 发 更 新 是 是 使 用 跳 数 度 量 值 是 是 表 示 无 穷 大 的 度 量 值 16 16 支 持 路 由 标 记 是 是 组 播 更 新 目 的 地 224.0.0.9 FF02::9 认 证 RIP 特 定 使 用 IPv6 AH/ESP RIPng 的 整 体 操 作 与 RIPv2 非 常 相 似 在 两 种 协 议 中, 路 由 器 都 会 周 期 性 地 发 送 完 整 的 路 由 更 新, 当 然 要 除 去 因 为 水 平 分 割 原 则 省 略 的 路 由 路 由 设 备 间 不 会 建 立 邻 居 关 系 持 续 的 周 期 性 更 新 以 30 秒 左 右 的 周 期 进 行, 更 新 消 息 也 用 来 确 认 邻 居 路 由 器 还 在 工 作 度 量 值 的 计 算 完 全 相 同 当 路 由 器 不 再 在 收 到 的 路 有 更 新 中 看 到 路 由 条 目 不 再 收 到 更 新, 或 收 到 被 毒 化 ( 度 量 值 为 16) 的 路 由, 它 就 会 收 敛, 但 它 的 收 敛 速 度 与 EIGRP 和 OSPF 相 比 相 对 慢 具 体 涉 及 IPv6 时, 两 者 会 有 一 些 不 同 首 先,RIPng 消 息 中 列 出 的 是 IPv6 前 缀 / 长 度, 而 不 是 子 网 / 掩 码 在 RIPv1 和 RIPv2 中,RIP 在 IPv4 和 UDP 头 部 中 封 装 RIP 更 新 消 息 ; 在 IPv6 中, 封 装 使 用 的 是 IPv6 数 据 包, 但 仍 使 用 UDP 头 部 更 新 消 息 的 格 式 也 存 在 一 些 细 小 的 不 同 之 处, 最 明 显 的 不 同 还 是 更 新 中 IPv6 的 前 缀 和 前 缀 长 度 最 后 一 点 需 要 注 意 的 区 别 是 :IPv6 支 持 使 用 IPSec AH( 认 证 头 部 ) 认 证, 而 RIPng 本 身 不 支 持 认 证, 除 非 依 赖 于 IPSec 提 供 这 一 功 能

96 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.6.2 配 置 RIPng RIPng 使 用 了 新 的 命 令 风 格 来 执 行 基 本 配 置, 但 大 部 分 的 可 选 特 性 和 认 证 命 令 都 与 IPv4 RIP 使 用 的 命 令 类 似 本 节 会 首 先 介 绍 基 本 的 RIPng 配 置, 并 会 尽 量 使 用 默 认 配 置 RIPv2 和 RIPng 配 置 最 大 的 不 同 是 RIPng 废 弃 了 老 的 RIPnetwork 命 令, 而 使 用 了 ipv6 rip name enable 接 口 命 令, 在 接 口 上 启 用 RIPng 另 一 个 区 别 与 IPv4 和 IPv6 路 由 相 关 :Cisco IOS 默 认 路 由 IPv4 流 量 ( 因 为 默 认 的 全 局 配 置 命 令 ip routing), 而 且 Cisco IOS 默 认 不 路 由 IPv6 流 量 ( 默 认 配 置 no ipv6 unicast-routing) 最 后, RIPng 允 许 一 个 路 由 器 上 有 多 个 RIPng 进 程, 所 以 Cisco IOS 要 求 每 个 RIPng 进 程 都 有 一 个 名 称, 来 标 识 路 由 器 上 的 每 个 RIPng 进 程 这 是 与 RIPv2 相 比 的 另 一 处 不 同 步 骤 如 下 所 示 为 RIPng 的 基 本 配 置 步 骤, 包 括 启 用 IPv6 路 由 和 在 接 口 上 启 用 IPv6 的 步 骤 1 使 用 全 局 配 置 命 令 ipv6 unicast-routing 启 用 IPv6 路 由 步 骤 2 使 用 全 局 配 置 命 令 ipv6 router rip name 启 用 RIPng 在 路 由 器 上 这 个 名 称 必 须 唯 一, 但 不 需 与 邻 居 路 由 器 相 匹 配 步 骤 3 在 接 口 上 启 用 IPv6, 通 常 使 用 以 下 两 种 方 式 之 一 步 骤 4 通 过 ipv6address address/prefix-length [eui-64] 接 口 命 令 在 每 个 接 口 上 配 置 IPv6 单 播 地 址 配 置 ipv6 enable 命 令, 启 用 IPv6 并 使 路 由 器 获 取 自 己 的 链 路 本 地 地 址 使 用 ipv6 rip name enable 接 口 子 命 令 在 接 口 上 启 用 RIP( 名 称 与 全 局 配 置 命 令 ipv6 router rip name 相 同 ) 以 上 介 绍 了 几 个 直 观 的 配 置 命 令, 但 它 们 之 间 也 存 在 一 些 细 微 的 相 互 影 响 上 述 内 容 还 显 示 了 与 RIPng 直 接 相 关 的 步 骤 ( 步 骤 2 和 步 骤 4), 以 及 其 他 与 IPv6 工 作 相 关 的 步 骤 ( 步 骤 1 和 步 骤 3) 列 表 中 还 关 联 了 两 对 有 关 系 的 命 令 步 骤 2 依 赖 于 步 骤 1, 因 为 若 没 有 配 置 步 骤 1 的 命 令 (ipv6 unicast-routing), Cisco IOS 会 拒 绝 步 骤 2 的 命 令 (ipv6 router rip name) 步 骤 4 依 赖 于 步 骤 3, 因 为 若 未 在 接 口 上 启 用 IPv6,Cisco IOS 会 拒 绝 步 骤 4 的 命 令 最 后 要 注 意, 虽 然 ipv6 rip process-name enable 接 口 命 令 ( 步 骤 4) 中 调 用 的 是 步 骤 2(ipv6 router rip process-name) 中 配 置 的 进 程 名 称, 但 当 路 由 器 中 还 没 有 这 个 RIPng 进 程 名 称 时, 为 响 应 ipv6 rip process-name enable 接 口 命 令,Cisco IOS 会 创 建 相 应 的 RIP 进 程 换 句 话 说, 如 果 按 照 之 前 步 骤 的 顺 序 配 置, 但 忘 记 配 置 步 骤 2, 那 么 步 骤 4 的 命 令 会 使 Cisco IOS 自 动 创 建 步 骤 2 的 命 令 与 RIPv1 和 RIPv2 类 似, 对 于 所 有 启 用 了 RIPng 的 接 口,RIP 进 程 都 会 执 行 3 个

3.6 下 一 代 RIP(RIPng) 97 主 要 行 为 1. 开 始 在 接 口 上 发 送 RIP 更 新 2. 开 始 处 理 接 口 上 收 到 的 RIP 更 新 3. 最 后, 在 那 个 接 口 上 通 告 已 连 接 的 路 由 由 于 IPv6 允 许 在 一 个 接 口 上 配 置 多 个 IPv6 单 播 地 址, 因 此 RIP 会 通 告 与 那 个 接 口 相 关 的 大 多 数 IPv6 单 播 前 缀 需 注 意 的 例 外 是 RIP 不 通 告 任 何 链 路 本 地 地 址, 也 不 通 告 为 每 个 接 口 IPv6 地 址 创 建 的 本 地 主 机 路 由 前 缀 长 度 /128 的 路 由 总 之,RIP 会 通 告 所 有 与 接 口 相 关 的 可 路 由 子 网 图 3-13 显 示 了 一 个 互 联 网 络 的 示 例, 拓 扑 中 显 示 出 了 IPv6 全 局 单 播 IPv6 子 网 图 3-13 IPv6 路 由 协 议 配 置 的 示 例 互 联 网 络 示 例 互 联 网 络 使 用 的 地 址 值 很 好 记, 并 且 可 以 缩 写 为 更 短 的 IPv6 地 址 所 有 的 子 网 都 使 用 了 /64 前 缀 长 度, 第 2 3 和 4 组 都 由 0 组 成 每 个 地 址 接 口 ID 部 分 的 前 3 组 ( 整 个 地 址 中 的 第 5 6 和 7 组 ) 都 使 用 全 0, 最 后 一 组 中 的 最 后 一 个 数 字 表 示 每 个 路 由 器 大 多 数 情 况 下 最 后 一 个 数 都 与 各 个 路 由 器 的 名 称 相 匹 配 例 如,R1 所 有 IPv6 地 址 的 最 后 4 个 八 位 组 为 0000:0000:0000:0001 R1 的 S0/0/0.3 子 接 口 与 路 由 器 R3 的 PVC( 永 久 虚 拟 电 路 ) 相 连, 使 用 前 缀 2003:0000:0000:0000::/64, 整 个 地 址 缩 写 后 为 2003::1/64 便 于 在 之 后 的 示 例 输 出 中 筛 选 出 例 3-6 显 示 了 路 由 器 R1 在 本 设 计 方 案 中 的 RIPng 配 置,RIP 进 程 名 为 fred 例 3-6 在 R1 上 配 置 IPv6 路 由 和 路 由 协 议

98 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng 3.6.3 验 证 RIPng 与 RIPng 相 关 的 show 命 令 显 示 出 的 常 见 信 息 与 RIPv2 相 同 然 而, 一 些 用 来 查 看 相 同 信 息 的 命 令 却 有 所 不 同, 当 然, 这 也 是 因 为 IPv6 的 地 址 结 构 也 存 在 一 些 明 显 的 不 同 表 3-13 列 出 了 所 有 与 RIP 相 关, 且 以 show ip 或 show ipv6 开 头 的 命 令, 也 列 出 了 用 来 查 看 RIP 路 由 信 息 的 debug 命 令 表 3-13 比 较 验 证 命 令 :show ip 和 show ipv6 功 能 IPv4 IPv6 所 有 路 由... route... route 所 有 RIP 学 到 的 路 由... route rip... route rip 特 定 前 缀 的 详 细 路 由... route subnet mask... route prefix/length

3.6 下 一 代 RIP(RIPng) 99 续 表 功 能 IPv4 IPv6 启 用 了 RIP 的 接 口... protocols... protocols RIP 计 时 器... protocols... rip 列 出 路 由 信 息 源... protocols... rip next-hops 实 时 显 示 发 送 和 收 到 的 更 新 debug ip rip debug ipv6 rip 最 需 注 意 的 区 别 出 是 IPv4 的 show ip protocols 命 令 所 显 示 出 的 信 息 show ip protocols 命 令 显 示 了 IPv4 RIP 各 种 各 样 的 信 息, 而 IPv6 命 令 将 这 些 信 息 分 布 在 了 几 条 不 同 的 命 令 中, 如 表 3-13 所 示 例 3-7 显 示 了 这 些 命 令 的 输 出 信 息 示 例, 以 图 3-13 中 的 路 由 器 R3 为 例, 示 例 中 给 出 了 一 些 解 释 注 意 路 由 器 R3 使 用 的 进 程 名 称 是 barney 例 3-7 IPv6 RIPng show 命 令

100 第 3 章 IPv6 概 述 及 RIPng

3.7 规 划 练 习 101 除 了 示 例 注 释 中 强 调 的 信 息 之 外, 读 者 还 要 细 看 示 例 中 的 下 一 跳 IPv6 地 址 :RIPng 使 用 了 链 路 本 地 IPv6 地 址 作 为 下 一 跳 IP 地 址 ( 提 示 : 链 路 本 地 地 址 以 FE80 开 始 ) 为 了 发 现 哪 台 路 由 器 使 用 的 是 哪 个 链 路 本 地 地 址, 让 链 路 本 地 地 址 更 容 易 为 我 们 所 用, 管 理 员 可 以 有 几 种 选 择 首 先, 可 以 将 每 个 LAN 接 口 的 MAC 地 址 设 置 得 更 醒 目 如 例 3-7, 每 个 路 由 器 使 用 容 易 辨 识 其 身 份 的 MAC:R1 使 用 0200.1111.1111,R2 使 用 0200.2222.2222, 以 此 类 推 另 外, 可 以 通 过 ipv6 address 命 令 配 置 链 路 本 地 地 址, 在 最 后 使 用 关 键 字 link-local, 使 每 个 链 路 本 地 地 址 更 容 易 分 辨 为 了 查 找 哪 台 路 由 器 的 链 路 本 地 地 址 出 现 在 IPv6 路 由 表 中, 可 以 使 用 show cdp entry name 命 令, 因 为 它 会 列 出 IPv4 和 IPv6 地 址, 包 括 邻 居 的 链 路 本 地 地 址 备 考 任 务 3.7 规 划 练 习 CCNP ROUTE 考 试 希 望 考 生 有 能 力 审 视 设 计 文 档, 制 定 实 施 计 划 和 验 证 计 划 在 这 一 节 中, 我 们 会 帮 助 读 者 跳 出 相 关 技 术 所 涉 及 的 细 枝 末 节, 站 在 设 计 者 的 高 度 重 新 审 视 本 章 中 所 介 绍 的 知 识 读 者 需 要 做 的, 就 是 将 这 些 规 划 练 习 表 补 充 完 整 注 意 括 号 中 的 数 字 代 表 了 附 录 F 中, 为 这 一 项 列 出 了 几 种 可 行 的 做 法 3.7.1 设 计 回 顾 表 表 3-14 列 出 很 多 与 本 章 所 载 知 识 有 关 的 设 计 目 标 如 果 这 些 设 计 目 标 是 列 在 一 个 设 计 文 档 中 的, 设 计 人 员 就 需 要 用 这 个 文 档 来 创 建 一 个 实 施 计 划, 此 时 你 又 会 想 到 哪 些 实 施 方 法 呢? 对 于 任 何 一 条 配 置 命 令, 都 可 以 用 一 句 话 来 对 其 进 行 描 述, 不 过 没 有 必 要 写 出 具 体 的 参 数 表 3-14 设 计 回 顾 设 计 目 标 本 章 中 涵 盖 的 可 能 的 部 署 选 项 IPv6 设 计 建 议 所 有 的 客 户 端 主 机 应 该 动 态 获 取 IPv6 地 址, 可 使 用 哪 些 工 具 (2) 设 计 要 求 使 用 无 状 态 自 动 配 置 IPv6 DHCP 服 务 器 将 执 行 什 么 功 能