理解IPv6的地址分類.doc

理解IPv6的地址分類IPv4分為A、B、C、D、E五類，而IPv6突破了IPv4類別劃分。IPv6被分為本地鏈路地址、IPv6本地站點地址、IPv6全球單播地址、IPv4過渡IPv6兼容地址、IPv6基于EUI-64接口標識符地址。下面分別對上述地址進行描述。IPv6本地鏈路地址IPv6本地鏈路地址，類似于IPv4中APIPA（Automatic Private IP Addressing，自動專用IP尋址）所定義的地址169.254.0.0/16。首先說明一下IPv4中APIPA（AutomaticPrivate IP Addressing，自動專用IP尋址）地址會在什么樣的情況下產(chǎn)生和使用。比如：在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中配置了DHCP服務(wù)器，為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的客戶機提供IP地址分配，如果某天DHCP服務(wù)器故障，無法為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的客戶機提供IP地址分配，此時客戶主機會產(chǎn)生一個APIPA地址。該地址在一個子網(wǎng)內(nèi)范圍內(nèi)可以保證主機之間的通信，但是APIPA地址是不可以完成路由通信。而IPv6本地鏈路地址的作用在于發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點和在無狀態(tài)自動配置中鏈路本地上節(jié)點之間的通信。并且只能在連接到同一本地鏈路的節(jié)點之間通訊，不能跨路由器進行通訊和路由轉(zhuǎn)發(fā)，具體如何理解IPv6的本地鏈路地址，首先要理解IPv6所定義的鏈路、站點、與全局的意義。如圖12.26所示：IPv6的鏈路相當于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中連接在一個二層交換機的主機鏈路，更明確的一種說法是鏈路處于同一個廣播域，如果從IPv4的角度來理解可以理解成IPv6的鏈路就是在同一子網(wǎng)內(nèi)的主機。所以IPv6的本地鏈路地址，只能在IPv6的本地鏈路中使用，如鏈路A與鏈路B中的IPv6主機使用本地鏈路地址在各自的鏈路上通信，但是不可以使用本地鏈路地址完成鏈路A與鏈路B之間的通信，這與IPv4中的APIPA（Automatic Private IP Addressing，自動專用IP尋址地址）類似。注意：發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點：類似于CISCO的CDP。無狀態(tài)自動配置：指不能通過DHCP獲取地址，也沒有手工的配置IPv6地址。對于IPv6本地鏈路地址的配置，當在一個節(jié)點上啟動了IPv6協(xié)議棧，如在Cisco網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口下使用IPv6 enable命令，此時就會在該接口下自動配置一個本地鏈路地址, 如FE80:02D0:BCFF:FEA6:6C01。如圖12.27所示，表示IPv6本地鏈路地址的前綴為固定的FE80:/10，而默認情況下從11bit到64bit設(shè)置為0，而剩下的64bit，就使用接口的MAC地址擴展為64位進行填充標識。而接口MAC地址原本是48位，如何將48位的MAC地址擴展為64位進行填充的原理在本小節(jié)的后面“IPv6基于EUI-64地址接口標識符的配置”有詳細描述。IPv6本地站點地址IPv6本地站點地址，只能在IPv6所定義的一個站點內(nèi)使用，站點的概念如圖12.26所示，鏈路A與鏈路B都處于同一個站點內(nèi)，IPv6本地站點地址類似于IPv4環(huán)境RFC1918所定義的“私有IP地址”，如10.0.0.0/8.，172.16.0.0/16-172.31.255.255/16和192.168.0.0/16。所以IPv6本地站點地址是不能應(yīng)用到了internet上，而只能使用在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。既然此類IPv6的本地站點地址只能用在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，難道是為了做NAT，代理企業(yè)內(nèi)部上網(wǎng)？但是我們知道IPv6完全有足夠的IP地址空間為每一個用戶去分配一個用于internet的地址，并且IPv6環(huán)境中的NAT技術(shù)是用來解決IPv4與IPv6過渡兼容的問題，而不是代理私有專用網(wǎng)絡(luò)IP訪問Internet。那IPv6本地站點地址的作用是什么呢？如下所示的一些基本作用描述。n用于企業(yè)內(nèi)部打印機、共享文件等常見服務(wù)n為企業(yè)內(nèi)部服務(wù)器，客戶機分配IP地址，限制訪問internet。n為企業(yè)內(nèi)部交換機、網(wǎng)關(guān)、無線接入點分配IP地址n用于遠程管理企業(yè)內(nèi)部服務(wù)器、路由器等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備n沒有獲取全球可聚合單播地址的組織機構(gòu)，可使用IPv6的本地站點地址進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)注意：IPv6的本地鏈路地址與本地站點地址的重大區(qū)別：本地鏈路地址只能在同一個二層鏈路中完成通信，不可被路由。而本地站點地址是可能路由的。對于IPv6本地站點地址的配置，必須通過DHCPv6進行地址的分配、無狀態(tài)的前綴公告、或者手工的進行輸入，如FEC0:FECC:2:1/10。本地站點地址是由固定10bit地址前綴FEC0:/10、54bit子網(wǎng)標識以及64bit的擴展MAC地址組成。如圖12.28所示。注意：對于圖12.28本地站點地址格式是按照二進制的方式進行劃分的，切忌不要以十六進制的方式來進行分析。如FEC0:/10其實真正固定的部分按二進制計算是1111 1110 11，而不是十六進制FEC0。54bit子網(wǎng)標識指可提供254=65535個不同的子網(wǎng)。IPv6全球單播地址IPv6全球單播地址指用于internet上的地址，類似于IPv4的“公有”IP地址，如202.202.1.1/30。而IPv6全球單播地址是IPv6尋址結(jié)構(gòu)當中最重要的部分，該尋址結(jié)構(gòu)使用了嚴格的路由前綴聚合，目的在于限制全球internet的路由表的規(guī)模。而一個IPv6地址是由提供商提供的48bit的路由前綴、組織機構(gòu)使用16bit劃分子網(wǎng)以及64bit接口標識符組成，如下圖12.29IPv6全球單播地址格式所示。注意：接口標識符：指64bit的MAC地址（未來網(wǎng)絡(luò)適配器的MAC地址），或者是基于48bit MAC地址擴展為64bit。在全球單播地址中，規(guī)定如2001:BCFF:FEA6:/48表示一個IPv6路由前綴，2001:BCFF:FEA6:6C01:/64表示一個IPv6子網(wǎng)前綴。對于IPv6全球單播地址的配置，也有一定的規(guī)定和要求，其子網(wǎng)前綴必須為2000：/3，指的是在IPv6的前3bit，必須為二進制的001。而二進制換化為十六進制，需要4bit的二進制數(shù)，所以IPv6全球單播地址的從左到右的第一字段的變化范圍為“0010”到“0011”，換化為十六進制變化范圍就為2到3。那么如下圖12.30所示，表示IPv6全球單播地址的范圍。IPv4過渡IPv6兼容地址IPv4兼容IPv6地址是一種IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)的兼容過渡機制，用于在主機或者路由器上，自動創(chuàng)建IPv4隧道保證在IPv4網(wǎng)絡(luò)上能傳遞IPv6數(shù)據(jù)包,如下圖12.31所示。而IPv4過渡IPv6兼容地址格式主要由前綴高位為96bit二進制0組成，其它32比特以十進制的IPv4地址組成。如IPv4地址202.202.1.1對應(yīng)的IPv4過渡IPv6兼容地址就應(yīng)該為0000:0000:0000:0000:0000:0000:202.202.1.1（壓縮后為:202.202.1.1）。如下圖12.32所示。IPv6基于EUI-64接口標識符地址在前面的各種地址表示方法中多次提到64位擴展MAC填充地址、接口標識符等。在這里將詳細討論。IPv6地址中由于地址格式較長，且書寫復雜，由于MAC本身就具備全球范圍的唯一性，所以為了方便常常會利用接口的MAC地址來填充IPv6地址后64bit，但是現(xiàn)默認接口的MAC地址只有48bit，那么怎么去填充為64bit(EUI-64)的呢？如給出一個子網(wǎng)前綴為2001:/64，給出的MAC地址為ca00.02a8.0038，那么對應(yīng)的IPv6地址應(yīng)該是多少呢？請參考如下圖12.33所示，怎么將48bit的MAC地址填充到IPv6的后64bit中的具體過程。IPv6環(huán)回地址IPv6環(huán)回地址類似于IPv4地址127.0.0.1，其作用在于測試本地設(shè)備的TCP/IP協(xié)議簇是否被正確安裝，而通過該地址發(fā)出的數(shù)據(jù)是不會經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸。而IPv6的環(huán)回地址全格式為0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001，壓縮格式為:1。IPv6未指定地址IPv6未指定地址是指沒有給任何接口分配單播地址，如當IPv6主機的IPv6地址是需要從DHCPv6獲取，那么當IPv6主機向DHCPv6服務(wù)器發(fā)起地址請求或者由DAD(地址沖突檢測)發(fā)出一個數(shù)據(jù)包時，所使用的源地址就為“IPv6未指定地址”。而該地址的全格式為0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000，壓縮格式為：。IPv6組播地址IPv6組播地址類似于IPv4組播地址224.0.0.0/3，其作用是源節(jié)點發(fā)送單個數(shù)據(jù)包，而該數(shù)據(jù)包可以到達多個目標地址。IPv6的任意播地址任意播地址，也叫做泛播地址，是一個只能分配給路由的IPv6的地址。只能做通信的目標地址使用。而且嚴格的說，他是屬于IPv6單播地址的一個集合，要非常明確的識別一個IPv6地址到底是單播地址還是任意播地址是不可能的。對任意播地址的定義：指示從一個源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包到任意播組中的最近節(jié)點的任意播地址，所以任意播也被稱為最近點發(fā)現(xiàn)或最近路由發(fā)現(xiàn)。而最近點的發(fā)現(xiàn)則是通過如網(wǎng)絡(luò)距離、路由選路等。最終到達最近目標地址。在IPv6中