Module6IPv6《網絡互聯技術》任務6.1

IPv6基礎配置IPv6概述IPv6報文格式IPv6地址格式IPv6地址分類IPv6基礎配置命令隨著Internet規模的擴大，IPv4地址空間幾乎消耗殆盡。下一代互聯網協議IPv6提供了海量的地址空間，從根本上解決了IP地址不足的問題。IPv6采用了全新的報文格式，提高了報文處理的效率、安全性，也能更好的支持QoS。IPv6相對于IPv4有著巨大的優勢，取代IPv4已成為必然。本次任務介紹IPv6的基本概念和基礎配置。任務背景準備知識1.IPv6概述IPv6（InternetProtocolVersion6）是網絡層協議的第二代標準協議，也被稱為IPng（IPNextGeneration）。它是Internet工程任務組IETF設計的一套規范，是IPv4的升級版本。IPv6與IPv4相比有如下優勢：地址空間。IPv6地址采用128比特標識。128位的地址結構使IPv6理論上可以擁有近乎無限的地址空間。報文格式。IPv6采用了全新的報文格式，較IPv4更為簡化，提高了處理效率。另外，IPv6新增擴展報頭的概念，新增選項時不必修改現有結構，理論上可以無限擴展，體現了優異的靈活性和擴展性。路由聚合。巨大的地址空間使得IPv6可以方便的進行層次化網絡部署。層次化的網絡結構可以方便的進行路由聚合，提高了路由轉發效率。即插即用。IPv6協議內置支持地址自動配置，主機可自動發現網絡并獲取IPv6地址。端到端的完整性。IPv6網絡中不再使用NAT，保證了端到端的完整性。安全性。IPv6支持IPSec的認證和加密，可以保障端到端的安全通信。QoS功能。IPv6新增了流標記域，可以根據不同的業務流量進行分類，支持QoS應用。移動性。IPv6使用鄰居發現功能可直接實現外地網絡的發現并得到轉交地址。2.IPv6報文格式IPv6報文由IPv6基本報頭、IPv6擴展報頭以及上層協議數據單元三部分組成。IPv6基本報頭IPv6基本報頭有8個字段，固定大小為40字節，基本報頭提供報文轉發的基本信息，會被轉發路徑上面的所有設備解析。IPv4和IPv6頭部比較2.IPv6報文格式IPv6報文由IPv6基本報頭、IPv6擴展報頭以及上層協議數據單元三部分組成。IPv6擴展報頭IPv6將原來IPv4中的Options相關功能通過擴展報頭來實現。一個IPv6報文可以包含0個、1個或多個擴展報頭。與IPv4不同，IPv6擴展頭長度任意，不受40字節限制，這樣便于日后擴充新增選項。當使用多個擴展報頭時，前面報頭的NextHeader字段指明下一個擴展報頭的類型，這樣就形成了鏈狀的報頭列表。IPv6報文格式3.IPv6地址格式IPv6地址的表示方法IPv6地址總長度為128比特，通常分為8組，每組為4個十六進制數的形式，每組十六進制數間用冒號分隔。例如：2001:01A0:0000:00AB:0000:0000:0000:0001。IPv6還提供了壓縮格式：每組中的前導“0”都可以省略。所以上述地址可寫為：2001:1A0:0:AB:0:0:0:1。地址中包含的連續兩個或多個均為0的組，可以用雙冒號“::”來代替。所以上述地址又可以進一步簡寫為：2001:1A0:0:AB::1。在一個IPv6地址中，雙冒號“::”只能使用一次。因為多次使用雙冒號，在將壓縮后的IPv6地址恢復為128位時，無法確定每個“::”代表0的個數。3.IPv6地址格式IPv6地址結構網絡前綴：n比特，相當于IPv4地址中的網絡ID。接口標識：128-n比特，相當于IPv4地址中的主機ID。接口標識可通過三種方法生成：手工配置：手工為接口配置接口標識；系統自動生成：系統自動生成隨機接口標識，常見于IPv6用戶終端。EUI-64規范生成：根據接口的48bitMAC地址計算得到64bit的接口標識。基于MAC地址50-2B-73-A9-31-AC進行EUI-64轉化4.IPv6地址分類IPv6地址分為單播地址、任播地址、組播地址三種類型。和IPv4相比，取消了廣播地址類型，以更豐富的組播地址代替，同時增加了任播地址類型。單播地址又可細化為全球單播地址、鏈路本地地址、唯一本地地址、環回地址和未指定地址。IPv6地址分類4.IPv6地址分類IPv6地址分為單播地址、任播地址、組播地址三種類型。和IPv4相比，取消了廣播地址類型，以更豐富的組播地址代替，同時增加了任播地址類型。單播地址又可細化為全球單播地址、鏈路本地地址、唯一本地地址、環回地址和未指定地址。。IPv6地址分類4.IPv6地址分類全球單播地址結構單播地址單播地址用來唯一標識一個接口，類似于IPv4的單播地址。全球單播地址允許路由前綴的聚合，從而限制了全球路由表項的數量。全球路由前綴：由提供商指定給一個組織機構，通常全球路由前綴至少為48位。目前已經分配的全球路由前綴的前3bit均為001。子網ID：組織機構可以用子網ID來構建本地網絡，子網ID通常最多分配到第64位。子網ID和IPv4中的子網號作用相似。接口標識：用來標識一個設備（Host）。與IPv4中的主機地址的概念相似。4.IPv6地址分類鏈路本地地址結構單播地址鏈路本地地址鏈路本地地址只能在連接到同一本地鏈路的節點之間使用。以鏈路本地地址為源地址或目的地址的IPv6報文不會被路由設備轉發到其他鏈路上。前綴：FE80::/10。中間54bit為0。低64比特作為接口標識。4.IPv6地址分類唯一本地地址結構單播地址唯一本地地址類似于IPv4中的私網地址，任何沒有申請到提供商分配的全球單播地址的組織機構都可以使用唯一本地地址。唯一本地地址只能在本地網絡內部使用，而在IPv6Internet中不能被路由轉發。前綴：FC00::/7。L標志位：值為1表示該地址為在本地網絡范圍內使用的地址，值為0被保留，用于以后擴展。GlobalID：全球唯一前綴，通過偽隨機方式產生。4.IPv6地址分類單播地址環回地址0:0:0:0:0:0:0:1/128或者::1/128。與IPv4中的127.0.0.1作用相同。未指定地址0:0:0:0:0:0:0:0/128或者::/128。接口或者節點還沒有IPv6地址時，可以作為某些報文的源地址。以::/128為源地址的報文不會被路由設備轉發。4.IPv6地址分類組播地址結構組播地址用來標識一組接口，發送到組播地址的數據報文被傳送給此地址所標識的所有接口。組播地址結構前綴：FF00::/8。Flag字段為標志字段，長度為4bit，目前只使用了最后1位。Scope字段用來限制組播數據流在網絡中發送的范圍。Reserved字段長度為80bit，必須為0。GroupID字段長度為32bit，組播組ID。組播組ID可映射到一個唯一的以太網組播MAC地址。IPv6組播地址的MAC地址映射4.IPv6地址分類組播地址眾所周知的IPv6組播地址IPv6同樣有一些眾所周知的組播地址，這些地址具有特別的含義。被請求節點組播地址通過節點的單播或任播地址生成。當一個節點具有了單播或任播地址，就會對應生成一個被請求節點組播地址，并且加入這個組播組。該地址主要用于地址解析、鄰居發現機制和地址重復檢測功能。眾所周知的IPv6組播地址組播地址范圍含義描述FF01::1節點所有節點在本地接口范圍的所有節點FF01::2節點所有路由器在本地接口范圍的所有路由器FF02::1鏈路本地所有節點在本地鏈路范圍的所有節點FF02::2鏈路本地所有路由器在本地鏈路范圍的所有路由器FF02::5鏈路本地OSPF路由器所有OSPF路由器組播地址FF02::6鏈路本地OSPFDR路由器所有OSPF的DR路由器組播地址FF02::9鏈路本地RIP路由器所有RIP路由器組播地址FF02::D鏈路本地PIM路由器所有PIM路由器組播地址FF05::2站點所有路由器在一個站點范圍內的所有路由器4.IPv6地址分類組播地址眾所周知的IPv6組播地址IPv6同樣有一些眾所周知的組播地址，這些地址具有特別的含義。被請求節點組播地址通過節點的單播或任播地址生成。當一個節點具有了單播或任播地址，就會對應生成一個被請求節點組播地址，并且加入這個組播組。該地址主要用于地址解析、鄰居發現機制和地址重復檢測功能。被請求節點組播地址被請求節點組播地址由前綴FF02::1:FF00:0/104和單播地址的最后24位組成。4.IPv6地址分類任播地址任播地址標識一組網絡接口（通常屬于不同的節點）。目標地址是任播地址的數據包將發送給其中路由意義上最近的一個網絡接口。IPv6任播地址僅可以被分配給路由設備，不能應用于主機，并且任播地址不能作為IPv6報文的源地址。IPv6中沒有為任播規定單獨的地址空間，任播地址和單播地址使用相同的地址空間。任播地址設計用來在給多個主機或者節點提供相同服務時提供冗余功能和負載分擔功能。將一個單播地址分配給多個節點或者主機，并且網絡中存在多條該地址的路由，發送者以任播地址為目的IP發送數據報文時，其無法控制哪臺設備能夠收到，這取決于整個網絡中路由協議計算的結果。（1）使能設備轉發IPv6單播報文命令：ipv6說明：只有在系統視圖下執行ipv6命令后，才能進行IPv6的相關配置視圖：系統視圖舉例：使能路由器R1轉發IPv6單播報文功能。[R1]ipv65.IPv6基礎配置命令（2）接口使能IPv6功能命令：ipv6enable說明：只有接口使能了IPv6功能，才能在該接口下進行其它IPv6相關配置。缺省情況下，接口上的IPv6功能未開啟視圖：接口視圖舉例：路由器R1接口G0/0/0使能IPv6功能。[R1]intg0/0/0[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6enable5.IPv6基礎配置命令（3）接口配置全球單播地址命令：ipv6address{

ipv6-address

prefix-length|ipv6-address/prefix-length

}說明：接口配置全球單播地址后，會自動生成鏈路本地地址視圖：接口視圖舉例：路由器R1接口G0/0/1配置全球單播地址2001::1/64。或[R1]ipv6[R1]intg0/0/1[R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6enable[R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6address2001::1645.IPv6基礎配置命令[R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6address2001::1/64（4）接口配置鏈路本地地址手工指定命令：ipv6addressipv6-addresslink-local說明：ipv6-address的前綴必須匹配FE80::/10視圖：接口視圖舉例：路由器R1接口G0/0/0配置鏈路本地地址fe80::1。[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6addressfe80::1link-local5.IPv6基礎配置命令（4）接口配置鏈路本地地址手工指定命令：ipv6addressipv6-addresslink-local說明：ipv6-address的前綴必須匹配FE80::/10視圖：接口視圖舉例：路由器R1接口G0/0/0配置鏈路本地地址fe80::1。自動生成命令：ipv6addressautolink-local說明：接口標識默認采用EUI64規范生成視圖：接口視圖舉例：路由器R1接口G0/0/1自動生成鏈路本地地址。[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6addressfe80::1link-local5.IPv6基礎配置命令[R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6addressautolink-local（5）配置IPv6靜態路由命令：ipv6route-staticdest-ipv6-addressprefix-length

nexthop-ipv6-address

說明：IPv6靜態路由可指定出接口或下一跳地址，也可同時指定出接口+下一跳地址視圖：接口視圖舉例1：路由器R1配置去往IPv6網絡2021::/48的靜態路由，下一跳地址為2001::2。舉例2：路由器R2配置去往IPv6網絡2022::/48的靜態路由，出接口為G0/0/1，下一跳地址為2001::3。[R1]ipv6route-static2021::482001::2[R2]ipv6route-static2022::48g0/0/12001::35.IPv6基礎配置命令6.任務實施：IPv6基礎配置（1）掌握IPv6的地址分類；（2）掌握IPv6地址及靜態路由的配置方法。（一）任務目的

某公司采用全球單播地址部署了IPv6網絡，并基于業務部門規劃了多個IPv6網段，通過配置靜態路由實現IPv6業務網段的互通。（二）任務描述（1）拓撲圖（2）操作流程PC、路由器配置IPv6網絡參數；各路由器配置非直連IPv6網絡的靜態路由：R1添加2001::/64的路由；R2添加2022::/48的路由（對R1連接的IPv6網絡進行路由聚合）。（三）實施規劃6.任務實施：IPv6基礎配置（四）操作步驟配置IPv6網絡參數[R1]ipv6[R1]intg0/0/0 [R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6enable [R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6address2012::164[R1-GigabitEthernet0/0/0]intg0/0/1 [R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6enable [R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6address2022:0:0:1::164[R1-GigabitEthernet0/0/1]intg0/0/2[R1-GigabitEthernet0/0/2]ipv6enable[R1-GigabitEthernet0/0/2]ipv6address2022:0:0:2::164R1配置網絡參數：

配置IPv6靜態路由6.任務實施：IPv6基礎配置（四）操作步驟配置IPv6網絡參數[R2]ipv6[R2]intg0/0/0 [R2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6enable

[R2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6address2012::264[R2-GigabitEthernet0/0/0]intg0/0/1 [R2-GigabitEthernet0/0/1]ipv6enable [R2-GigabitEthernet0/0/1]ipv6address2001::164R2配置網絡參數：

配置IPv6靜態路由6.任務實施：IPv6基礎配置（四）操作步驟[R1]ipv6route-static2001::642012::2R1配置：[R2]ipv6route-static2022::482012::1R2配置：配置IPv6網絡參數配置IPv6靜態路由6.任務實施：IPv6基礎配置（五）實驗測試查看接口IPv6網絡參數R1查看接口G0/0/1IPv6網絡參數信息：[R1]displayipv6interfaceg0/0/1GigabitEthernet0/0/1currentstate:UPIPv6protocolcurrentstate:UPIPv6isenabled,link-localaddressisFE80::2E0:FCFF:FE1F:4EC1//鏈路本地地址Globalunicastaddress(es):

2022:0:0:1::1,subnetis2022:0:0:1::/64//手工配置的全球單播地址Joinedgroupaddress(es):

FF02::1:FF00:1//全球單播地址對應的被請求節點組播地址FF02::2FF02::1

FF02::1:FF1F:4EC1//鏈路本地地址對應的被請求節點組播地址MTUis1500bytesNDDADisenabled,numberofDADattempts:1NDreachabletimeis30000millisecondsNDretransmitintervalis1000millisecondsHostsusestatelessautoconfigforaddresses

配置IPv6靜態路由連通性測試6.任務實施：IPv6基礎配置（五）實驗測試查看接口IPv6網絡參數R2查看接口G0/0/1IPv6網絡參數信息：[R2]displayipv6interfaceg0/0/1GigabitEthernet0/0/1currentstate:UPIPv6protocolcurrentstate:UPIPv6isenabled,link-localaddressisFE80::2E0:FCFF:FEBA:77E7Globalunicastaddress(es):

2001::1,subnetis2001::/64Joinedgroupaddress(es):

FF02::1:FF00:1FF02::2FF02::1

FF02::1:FFBA:77E7MTUis1500bytesNDDADisenabled,numberofDADattempts:1NDreachabletimeis30000millisecondsNDretransmitintervalis1000millisecondsHostsusestatelessautoconfigforaddresses

配置IPv6靜態路由連通性測試6.任務實施：IPv6基礎配置（五）實驗測試查看接口IPv6網絡參數R1查看IPv6靜態路由：[R2]displayipv6routing-tableprotocolstaticPublicRoutingTable:StaticSummaryCount:1StaticRoutingTable'sStatus:<Active>SummaryCount:1Destination:2001::PrefixLength:64NextHop:2012::2Preference:60Cost:0Protocol:StaticRelayNextHop:::TunnelID:0x0Interface:GigabitEthernet0/0/0Flags:RDStaticRoutingTable'sStatus:<Inactive>SummaryCount:0配置IPv6靜態路由連通性測試6.任務實施：IPv6基礎配置（五）實驗測試查看接口IPv6網絡參數R2查看IPv6靜態路由：[R2]displayipv6routing-tableprotocolstaticPublicRoutingTable:StaticSummaryCount:1StaticRoutingTable'sStatus:<Active>SummaryCount:1Destination:2022::PrefixLength:48NextHop:2012::1Preference:60Cost:0Protocol:StaticRelayNextHop:::TunnelID:0x0Interface:GigabitEthernet0/0/0Flags:RDStaticRoutingTable'sStatus:<Inactive>SummaryCount:0配置IPv6靜態路由連通性測試6.任務實施：IPv6基礎配置（五）實驗測試查看接口IPv6網絡參數PC3分別pingPC1、PC2：PC>ipconfigLinklocalIPv6address...........:fe80::5689:98ff:fe70:7630IPv6address...............................:2001::2/64IPv6gateway..............................:2001::1......PC>ping2022:0:0:1::2Ping2022:0:0:1::2:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom2022:0:0:1::2:bytes=32seq=1hoplimit=253time=15msFrom2022:0:0:1::2:bytes=32seq=2hoplimit=253time=16ms......PC>ping2022:0:0:2::2Ping2022:0:0:2::2:32databytes,PressCtrl_Ctobr