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IPv6
第22章
IPv6
无论是NAT,还是CIDR等都是缓解IP地址短缺的手段,而IPv6才是解决地址短缺的
最终方法。
IPv6是由IETF设计的下一代互联网协议,目的是取代现有的互联网协议IPv4。
22.1
IPv6概述
22.1.1IPv6优点
IPv4的设计思想成功地造就了目前的国际互联网,其核心价值体现在简单、灵活和开
放性。
但随着新应用的不断涌现,传统的IPv4协议已经难以支持互联网的进一步扩张和新
业务的特性,比如实时应用和服务质量保证等。
IPv6能够解决IPv4存在的许多问题,如地
址短缺、服务质量保证等。
同时,IPv6还对IPv4作了大量的改进,包括路由和网络自动配
置等。
IPv6和IPv4将在过渡期内共存几年,并由IPv6渐渐取代IPv4。
IPv6的特点如下:
1.128比特的地址方案,为将来数十年提供了足够的地址空间;
2.充足的地址空间将极大地满足那些伴随着网络智能设备的出现而对地址增长的需
求,例如个人数据助理、移动电话、家庭网络接入设备等;
3.多等级编址层次有助于路由聚合,提高了路由选择的效率和可扩展性;
4.自动配置使得在Internet上大规模布置新设备成为可能;
5.ARP广播被本地链路多播代替;
6.IPv6对数据包头作了简化,以减少处理器开销并节省网络带宽;
7.IPv6中流标签字段可以提供流量区分;
8.IPv6的组播可以区分永久性与临时性地址,更有利于组播功能的实现;
9.IPv6地址本身的分层体系更加支持了域名解析体系中的地址集聚和地址更改;
10.IPv6协议内置安全机制,并已经标准化;
11.IPv6协议更好地支持移动性;
12.IPv6提供了更加优秀的QOS保障;
13.IPv6中没有广播地址,它的功能正在被组播地址所代替。
22.1.2IPv6地址
IPv4地址表示为点分十进制格式,而IPv6采用冒号分十六进制格式。
例如:
2007:
00D3:
0000:
2F3B:
02BB:
00FF:
FE28:
2000是一个完整的IPv6地址。
【提示】
1.IPv6地址中每个16位分组中的前导零位可以去除做简化表示;
2.可以将冒号十六进制格式中相邻的连续零位合并,用双冒号“:
:
”表示;
3.要在一个URL中使用文本IPv6地址,文本地址应该用符号“[”和“]”来封闭。
IPv6地址有三种类型:
单播、任意播和组播,在每种地址中又有一种或者多种类型的
地址,如单播有本地链路地址、本地站点地址、可聚合全球地址、回环地址和未指定地址;
任意播有本地链路地址、本地站点地址和可聚合全球地址;多播有指定地址和请求节点地址。
下面主要介绍几个常用地址类型:
1.本地链路地址
当在一个节点上启用IPv6协议栈,启动时节点的每个接口自动配置一个本地链路地址,
前缀为FE80:
:
/10。
2.本地站点地址
本地站点地址与RFC1918所定义的私有IPv4地址空间类似,因此本地站点地址不能在
全球IPv6因特网上路由,前缀为FEC0:
:
/10。
3.可聚合全球单播地址
IANA分配IPv6寻址空间中的一个IPv6地址前缀作为可聚合全球单播地址。
4.IPv4兼容地址
IPv4兼容的IPv6地址是由过渡机制使用的特殊单播IPv6地址,目的是在主机和路由
器上自动创建IPv4隧道以在IPv4网络上传送IPv6数据包。
5.回环地址
单播地址0:
0:
0:
0:
0:
0:
0:
1称为回环地址。
节点用它来向自身发送IPv6包。
它不能分
配给任何物理接口。
6.不确定地址
单播地址0:
0:
0:
0:
0:
0:
0:
0称为不确定地址。
它不能分配给任何节点。
7.多播指定地址
RFC2373在多播范围内为IPv6协议的操作定义和保留了几个IPv6地址,这些保留地址
称为多播指定地址。
8.请求节点地址
对于节点或路由器的接口上配置的每个单播和任意播地址,都自动启动一个对应的被请
求节点地址。
被请求节点地址受限于本地链路。
22.2IPv6路由
22.2.1实验1:
IPv6静态路由
1.实验目的
通过本实验可以掌握
(1)启用IPv6流量转发
(2)配置IPv6地址
(3)IPv6静态路由配置和调试
(4)IPv6默认路由配置和调试
2.拓扑结构
实验拓扑如图22-1所示。
图22-1IPv6静态路由
3.实验步骤
(1)步骤1:
配置路由器R1
R1(config)#ipv6unicast-routing
R1(config)#interfaceLoopback0
R1(config-if)#ipv6address2006:
AAAA:
:
1/64
R1(config)#interfaceLoopback1
R1(config-if)#ipv6address2006:
BBBB:
:
1/64
R1(config)#interfaceSerial0/0/0
R1(config-if)#ipv6address2007:
CCCC:
:
1/64
R1(config-if)#noshutdown
R1(config)#ipv6route2008:
DDDD:
:
/64Serial0/0/0
(2)步骤2:
配置路由器R2
R2(config)#ipv6unicast-routing
R2(config)#interfaceLoopback0
R2(config-if)#ipv6address2008:
DDDD:
:
2/64
R2(config)#interfaceSerial0/0/0
R2(config-if)#ipv6address2007:
CCCC:
:
2/64
R2(config-if)#clockrate128000
R2(config-if)#noshutdown
R2(config)#ipv6route:
:
/0Serial0/0/0
//启用IPv6流量转发
//配置IPv6地址
//配置IPv6静态路由
//配置IPv6默认路由
4.实验调试
(1)showipv6interface
该命令用来查看IPv6的接口信息。
R1#showipv6interfaces0/0/0
Serial0/0/0isup,lineprotocolisup
IPv6isenabled,link-localaddressisFE80:
:
C800:
BFF:
FE80:
0
//本接口启用IPv6,本地链路地址自动配置
Globalunicastaddress(es):
2007:
CCCC:
:
1,subnetis2007:
CCCC:
:
/64
//全球聚合地址
Joinedgroupaddress(es):
FF02:
:
1
//表示本地链路上的所有节点和路由器
FF02:
:
2
//表示本地链路上的所有路由器
FF02:
:
1:
FF00:
1
//用于替换ARP机制的被请求节点的多播地址
FF02:
:
1:
FF80:
0
//与单播地址2007:
CCCC:
:
1相关的被请求节点多播地址
MTUis1500bytes
ICMPerrormessageslimitedtooneevery100milliseconds
ICMPredirectsareenabled
//启用ICMP重定向
NDDADisenabled,numberofDADattempts:
1
//邻居发现和重复地址检测启动
NDreachabletimeis30000milliseconds
//ND可达时间
Hostsusestatelessautoconfigforaddresses.
//使用无状态自动配置地址
(2)showipv6route
该命令用来查看IPv6路由表。
R1#showipv6route
IPv6RoutingTable-9entries
Codes:
C-Connected,L-Local,S-Static,R-RIP,B-BGP
U-Per-userStaticroute,M-MIPv6
I1-ISISL1,I2-ISISL2,IA-ISISinterarea,IS-ISISsummary
O-OSPFintra,OI-OSPFinter,OE1-OSPFext1,OE2-OSPFext2
ON1-OSPFNSSAext1,ON2-OSPFNSSAext2
D-EIGRP,EX-EIGRPexternal
C
L
C
L
C
L
S
L
L
2006:
AAAA:
:
/64[0/0]
via:
:
Loopback0
2006:
AAAA:
:
1/128[0/0]
via:
:
Loopback0
2006:
BBBB:
:
/64[0/0]
via:
:
Loopback1
2006:
BBBB:
:
1/128[0/0]
via:
:
Loopback1
2007:
CCCC:
:
/64[0/0]
via:
:
Serial0/0/0
2007:
CCCC:
:
1/128[0/0]
via:
:
Serial0/0/0
2008:
DDDD:
:
/64[1/0]
via:
:
Serial0/0/0
FE80:
:
/10[0/0]
via:
:
Null0
FF00:
:
/8[0/0]
via:
:
Null0
R2#showipv6route
IPv6RoutingTable-7entries
Codes:
C-Connected,L-Local,S-Static,R-RIP,B-BGP
U-Per-userStaticroute,M-MIPv6
I1-ISISL1,I2-ISISL2,IA-ISISinterarea,IS-ISISsummary
O-OSPFintra,OI-OSPFinter,OE1-OSPFext1,OE2-OSPFext2
ON1-OSPFNSSAext1,ON2-OSPFNSSAext2
D-EIGRP,EX-EIGRPexternal
S
:
:
/0[1/0]
via:
:
Serial0/0/0
C
L
C
L
L
L
2007:
CCCC:
:
/64[0/0]
via:
:
Serial0/0/0
2007:
CCCC:
:
2/128[0/0]
via:
:
Serial0/0/0
2008:
DDDD:
:
/64[0/0]
via:
:
Loopback0
2008:
DDDD:
:
2/128[0/0]
via:
:
Loopback0
FE80:
:
/10[0/0]
via:
:
Null0
FF00:
:
/8[0/0]
via:
:
Null0
以上输出表明路由器R1上有一条IPv6的静态路由,R2上有一条IPv6的默认路由,IPv6
中的默认路由是没有“*”的。
(3)ping
R2#pingipv62006:
AAAA:
:
1
Typeescapesequencetoabort.
Sending5,100-byteICMPEchosto2006:
AAAA:
:
1,timeoutis2seconds:
!
!
!
!
!
Successrateis100percent(5/5),round-tripmin/avg/max=24/72/124ms
22.2.2实验2:
IPv6RIPng
1.实验目的
通过本实验可以掌握
(1)启用IPv6流量转发
(2)向RIPng网络注入默认路由
(3)RIPng配置和调试
2.拓扑结构
实验拓扑如图22-2所示。
图22-2IPv6RIPng配置
3.实验步骤
(1)步骤1:
配置路由器R1
R1(config)#ipv6unicast-routing
R1(config)#ipv6routerripcisco
R1(config-rtr)#split-horizon
R1(config-rtr)#poison-reverse
R1(config)#interfaceLoopback0
//启动IPv6RIPng进程
//启用水平分割
//启用毒化反转
R1(config-if)#ipv6address2006:
1111:
:
1/64
R1(config-if)#ipv6ripciscoenable
//在接口上启用RIPng
R1(config)#interfaceSerial0/0/0
R1(config-if)#ipv6address2007:
12:
:
1/64
R1(config-if)#ipv6ripciscoenable
R1(config-if)#ipv6ripciscodefault-informationoriginate
//向IPv6RIPng区域注入一条默认路由(:
:
/0)
R1(config-if)#noshutdown
R1(config)#ipv6route:
:
/0Loopback0//配置默认路由
【提示】
“ipv6ripciscodefault-informationonly”命令也可以向IPv6RIPng区域注入
一条默认路由,但是该命令只从该接口发送默认的IPv6路由,而该接口其它的IPv6的RIPng
路由都被抑制。
(2)步骤2:
配置路由器R2
R2(config)#ipv6unicast-routing
R2(config)#ipv6routerripcisco
R2(config-rtr)#split-horizon
R2(config-rtr)#poison-reverse
R2(config)#interfaceSerial0/0/0
R2(config-if)#ipv6address2007:
12:
:
2/64
R2(config-if)#ipv6ripciscoenable
R2(config-if)#clockrate128000
R2(config-if)#noshutdown
R2(config)#interfaceSerial0/0/1
R2(config-if)#ipv6address2007:
23:
:
2/64
R2(config-if)#ipv6ripciscoenable
R2(config-if)#clockrate128000
R2(config-if)#noshutdown
(3)步骤3:
配置路由器R3
R3(config)#ipv6unicast-routing
R3(config)#ipv6routerripcisco
R3(config-rtr)#split-horizon
R3(config-rtr)#poison-reverse
R3(config)#interfaceSerial0/0/0
R3(config-if)#ipv6address2007:
34:
:
3/64
R3(config-if)#ipv6ripciscoenable
R3(config-if)#clockrate128000
R3(config-if)#noshutdown
R3(config)#interfaceSerial0/0/1
R3(config-if)#ipv6address2007:
23:
:
3/64
R3(config-if)#ipv6ripciscoenable
R3(config-if)#noshutdown
(4)步骤4:
配置路由器R4
R4(config)#ipv6unicast-routing
R4(config)#ipv6routerripcisco
R4(config-rtr)#split-horizon
R4(config-rtr)#poison-reverse
R4(config)#interfaceLoopback0
R4(config-if)#ipv6address2008:
4444:
:
4/64
R4(config-if)#ipv6ripciscoenable
R4(config)#interfaceSerial0/0/0
R4(config-if)#ipv6address2007:
34:
:
4/64
R4(config-if)#ipv6ripciscoenable
R4(config-if)#noshutdown
4.实验调试
(1)showipv6route
R2#showipv6route
IPv6RoutingTable-10entries
Codes:
C-Connected,L-Local,S-Static,R-RIP,B-BGP
U-Per-userStaticroute,M-MIPv6
I1-ISISL1,I2-ISISL2,IA-ISISinterarea,IS-ISISsummary
O-OSPFintra,OI-OSPFinter,OE1-OSPFext1,OE2-OSPFext2
ON1-OSPFNSSAext1,ON2-OSPFNSSAext2
D-EIGRP,EX-EIGRPexternal
R
R
C
L
C
L
R
R
L
L
:
:
/0[120/2]
viaFE80:
:
C800:
AFF:
FE90:
0,Serial0/0/0
2006:
1111:
:
/64[120/2]
viaFE80:
:
C800:
AFF:
FE90:
0,Serial0/0/0
2007:
12:
:
/64[0/0]
via:
:
Serial0/0/0
2007:
12:
:
2/128[0/0]
via:
:
Serial0/0/0
2007:
23:
:
/64[0/0]
via:
:
Serial0/0/1
2007:
23:
:
2/128[0/0]
via:
:
Serial0/0/1
2007:
34:
:
/64[120/2]
viaFE80:
:
C802:
AFF:
FE90:
0,Serial0/0/1
2008:
4444:
:
/64[120/3]
viaFE80:
:
C802:
AFF:
FE90:
0,Serial0/0/1
FE80:
:
/10[0/0]
via:
:
Null0
FF00:
:
/8[0/0]
via:
:
Null0
以上输出表明R1确实向IPv6RIPng网络注入一条IPv6的默认路由,同时收到3条
IPv6RIPng路由条目,而且所有IPv6RIPng路由条目的下一跳地址均为邻居路由器接口的
“link-local”地址。
可以通过“showipv6ripnext-hops”命令查看RIPng的下一跳地
址。
R2#showipv6ripnext-hops
RIPprocess"cisco",NextHops
FE80:
:
C800:
AFF:
FE90:
0/Serial0/0/0[3paths]
FE80:
:
C802:
AFF:
FE90:
0/Serial0/0/1[3paths]
(2)showipprotocols
R2#showipv6protocols
IPv6RoutingProtocolis"connected"
IPv6RoutingProtocolis"static"
IPv6RoutingProtocolis"ripcisco"
Interfaces:
Serial0/0/1
Serial0/0/0
Redistribution:
None
以上输出表明启动的IPv6RIPng进程为cisco,同时在Serial0/0/1和Serial0/0/0
接口上起用RIPng。
(3)showipv6ripdatabase
该命令用来查看RIPng的数据库。
R2#showipv6ripdatabase
RIPprocess"cisco",localRIB
2006:
1111:
:
/64,metric2,installed
Serial0/0/0/FE80:
:
C800:
AFF:
FE90:
0,expiresin178secs
2007:
12:
:
/64,metric2
Serial0/0/0/FE80:
:
C800:
AFF:
FE90:
0,expiresin178secs
2007:
23:
:
/64,metric2
Serial0/0/1/FE80:
:
C802:
AFF:
FE90:
0,expiresin168secs
2007:
34:
:
/64,metric2,installed
Serial0/0/1/FE80:
:
C802:
AFF:
FE90:
0,expiresin168secs
2008:
4444:
:
/64,metric3,installed
Serial0/0/1/FE80:
:
C802:
AFF:
FE90:
0,expiresin168secs
:
:
/0,metric2,installed
Serial0/0/0/FE80:
:
C800:
AFF:
FE90:
0,expiresin178secs
以上输出显示了R2的RIPng的数据库。
(4)debugipv6rip
该命令用来动态查看RIPng的更新。
R2#debugipv6rip
RIPRoutingProtocoldebuggingison
R2#clearipv6route*
*Feb1514:
17:
34.851:
RIPng:
SendingmulticastupdateonSerial0/0/1forcisco
*Feb1514:
17
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