網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第十四章單元設(shè)計VIP

1、單元設(shè)計IPv6的配置本次課標題：IPv6的配置授課班級上課時間周 月 日 第 節(jié)上課地點網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房 周 月 日 第 節(jié) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房教學目的IP協(xié)議是因特網(wǎng)的關(guān)鍵協(xié)議。現(xiàn)在使用的IP（即IPv4）是在20世紀70年代末期設(shè)計的，從計算機本身的發(fā)展，因特網(wǎng)的規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率來看，IPv4已很不適用了。這里最主要的問題是32位的IP地址不夠用，為此，IETF（The Internet Engineering Task Force）提出了下一代IP，即IPv6（Internet Protocol Version 6）。本章將講解IPv6在Windows Server 2003中的配置方法。教

2、學目標能力（技能）目標知識目標1掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)；2掌握IPv6的配置方法。1了解為什么要使用IPv6；2掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)；3掌握IPv6的配置方法。重點難點及解決方法重點：掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)、掌握IPv6的配置方法。難點：掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)。解決辦法：通過案例輔助學生學習。參考資料主教材：自編講義Windows Server 2003配置管理與應(yīng)用參考書目：計算機網(wǎng)絡(luò)配置、管理與應(yīng)用，吳怡主編，高等教育出版社出版社，第一版；參考書目：windows server 2003網(wǎng)絡(luò)管理實訓教程，王隆杰、梁廣民、楊名川等 主編，清華大學出版社出版社，第一版；參考書目：windows se

3、rver 2003，smartraining工作室 商宏圖李紅巖等主編，機械工業(yè)出版社出版社，第一版；課前準備：根據(jù)學生人數(shù)分組，每組兩臺機器。操作系統(tǒng)都為Windows Server 2003，10張Windows Server 2003的安裝光盤。步驟1：對本章進行整體介紹（10分鐘）1先由教師對本章內(nèi)容進行簡單介紹。講解：IP協(xié)議是因特網(wǎng)的關(guān)鍵協(xié)議。現(xiàn)在使用的IP（即IPv4）是在20世紀70年代末期設(shè)計的，從計算機本身的發(fā)展，因特網(wǎng)的規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率來看，IPv4已很不適用了。這里最主要的問題是32位的IP地址不夠用，為此，IETF（The Internet Engineering

4、 Task Force）提出了下一代IP，即IPv6（Internet Protocol Version 6）。本章將講解IPv6在Windows Server 2003中的配置方法。本章作為簡單了解。步驟2：IPv6的學習（70分鐘）學習本章按照以下的幾個問題進行學習和了解。1 提問式引導學生：（1）為什么要使用IPv6？（2）IPv6的特點是什么？作為新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，與IPv4比較，IPv6具有以下新的特點：1更大的地址空間。IPv6把地址增大到了128位，而IPv4的地址只有32位。有了大量的可用地址，地址保留技術(shù)（例如NAT的部署）將不再是必須的。2靈活的頭部格式。IPv6使用了一種

5、全新的分組格式，且允許與IPv4在若干年內(nèi)共存。它使用了一系列固定格式的擴展頭部并取代了IPv4中可變長度的選項字段。IPv4包頭和IPv6包頭不能共同使用，并且IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議不逆向兼容。為了能識別和處理兩種包頭，主機或路由器必須同時裝有IPv4和IPv6。3簡化了協(xié)議，加快了分組的轉(zhuǎn)發(fā)。如取消了頭部校驗和字段，分片只在源站進行而不在路由器上進行。4內(nèi)置的安全性。對IPSec的支持是IPv6協(xié)議套件內(nèi)置的。這為網(wǎng)絡(luò)安全的需求提供了基于標準的解決方案，并提高了不同IPv6實現(xiàn)之間的互操作性。IPSec對IPv4而言是可選的。5對服務(wù)質(zhì)量（QoS）的更好支持。IPv6包頭中的新字段定義

6、了如何處理和識別通信。通過在IPv6包頭中使用“流標號”字段，通信標識允許路由器識別屬于流的數(shù)據(jù)包并為之提供特殊處理。流是從一個源到一個目標的一系列數(shù)據(jù)包，所有屬于同一個流的數(shù)據(jù)包都具有同樣的流標號。因為在IPv6包頭中標識通信，所以即使在數(shù)據(jù)包有效負載使用IPSec加密時也很容易實現(xiàn)對QoS的支持。6可擴展性好。通過在IPv6包頭后添加擴展包頭，可以擴展IPv6來實現(xiàn)新功能。與IPv4包頭（只支持40字節(jié)的選項）不同，IPv6擴展包頭的大小只受IPv6數(shù)據(jù)包的大小限制。（3）IPv6的地址結(jié)構(gòu)及類型簡單了解14.2.1 IPv6地址類型目前的IPv4地址有3種類型：單播（unicast）地址

7、、多播（multicast）地址和廣播（broadcast）地址。IPv6地址雖然也是3種類型，但是已經(jīng)有所改變，即單播地址、多播地址和任播（anycast）地址。1單播地址：就是傳統(tǒng)的一個網(wǎng)絡(luò)接口的地址。送往一個單播地址的包將被傳送至該地址標識的接口上。2多播地址：一組接口（一般屬于不同結(jié)點）的網(wǎng)絡(luò)地址。送往一個多播地址的包將被傳送至該組接口中的每一個接口上。在IPv6中去掉了廣播地址，主要是考慮到網(wǎng)絡(luò)中由于大量廣播包的存在，容易造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞，而且由于網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點都要對這些大部分與自己無關(guān)的廣播包進行處理，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的性能也造成影響。IPv6將廣播看作是多播的一個特例。3任播地址：一組接口

8、（一般屬于不同結(jié)點）的網(wǎng)絡(luò)地址。這是IPv6增加的一種類型。送往一個任播地址的包只被傳送至該組接口中的一個接口上，通常是根據(jù)路由協(xié)議對于距離的計算方法選擇“最近”的一個。14.2.2 IPv6地址表示1IPv6地址格式IPv4地址以“.”分隔的十進制格式表示。32位地址沿8位邊界劃分。每組8位轉(zhuǎn)換成等價的十進制，并用句點分隔。對于IPv6，128位地址用16位邊界劃分，每個16位塊轉(zhuǎn)換成4個4位的十六制數(shù)字，共8塊，用冒號分隔。其格式被稱為冒號十六進制格式，即：XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX其中X是一個十六進制整數(shù)。例如：21DA:00D3:00

9、00:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A刪除每個16位中起始的0，可以進一步簡化IPv6表示。但是，每個信息塊至少要有一位。隨著前導零的刪除，地址表示變?yōu)椋?1DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A2零壓縮某些地址類型中包含一系列的零。要進一步簡化IPv6地址的表示，冒號十六進制格式中被設(shè)置為0的連續(xù)16位信息塊可以被壓縮為：（即雙冒號）。例如，地址FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2可以被壓縮為FE80:2AA:FF:FE9A:4CA2。地址FF02:0:0:0:0:0:0:2可以壓縮為FF02:2。零壓縮只能用于壓縮冒號十六進制符號中一個

10、連續(xù)的16位塊，不能使用零壓縮來包括某個16位信息塊的一部分。例如，不能將FF02:30:0:0:0:0:0:5表示成FF02:3:5。零壓縮只能在給定地址中使用一次，否則，不能確定每個雙冒號（:）表示的0位的數(shù)量。3IPv6前綴前綴是地址的一部分，指出屬于網(wǎng)絡(luò)標識的地址位，類似于IPv4中子網(wǎng)掩碼的作用。IPv6路由和子網(wǎng)標識的前綴，與IPv4的“無類別域中路由”（CIDR）表達法的表達方式一樣。IPv6前綴用address/prefix-length表達法書寫。例如，21DA:D3:0:。IPv4實現(xiàn)通常用帶句點的十進制表示，稱為子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)前綴。IPv6中不使用子網(wǎng)掩碼，只支持前綴長度

11、表達法。14.2.3 IPv6單播地址用戶常用的IPv6單播地址有可聚合的全局單播地址、鏈接本地地址、站點本地地址、特殊地址、兼容性地址等類型。1可聚合的全局單播地址由001（二進制）開頭的可聚合全局單播地址，等價于公用IPv4地址。在IPv6的因特網(wǎng)上，它們是全局可路由的?？删酆系娜謫尾サ刂芬卜Q為全局地址?？删酆系娜謫尾サ刂非?4位為前綴，后64位是惟一的接口標識符。2鏈接本地地址鏈接本地地址在與同一個鏈接上的鄰居結(jié)點通信時由結(jié)點使用。鏈接本地地址等價于“自動專用IP尋址（APIPA）”的IPv4地址（使用169.254.0.0/16前綴）。鏈接本地地址的作用域是本地鏈接。鏈接本地地址是

12、“鄰居探索”過程所需要的，即使沒有其他單播地址，它也會自動進行配置。3站點本地地址站點本地地址等價于IPv4私有地址（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16）。如果沒有連到IPv6的因特網(wǎng)，在LAN中可以使用站點本地地址，而不寫可聚合全局單播地址發(fā)生沖突。站點本地地址的作用域是該站點（組織的LAN網(wǎng)絡(luò)）。與鏈接本地地址不同，站點本地地址不會自動得到配置，必須指派。站點本地地址的前綴總是FEC0:/48，之后是16位子網(wǎng)標識符，利用它就可以在組織中創(chuàng)建子網(wǎng)，子網(wǎng)ID字段之后，是64位的接口ID字段，用來標識子網(wǎng)上的特定接口。鏈接本地地址與站點本地地址主要用

13、于本地LAN。4特殊地址特殊的IPv6地址，包括未指定地質(zhì)和環(huán)回地址。（1）未指定地址未指定地址（0:0:0:0:0:0:0:0或:）僅用于表示某個地址不存在。它等價于IPv4未指定地址0.0.0.0。未指定地址通常被用作臨時性的數(shù)據(jù)包的源地址。未指定地址永遠不會指派給某個接口或用作目標地址。（2）環(huán)回地址（loopback）環(huán)回地址（0:0:0:0:0:0:0:1或:1）用于標識環(huán)回接口，允許結(jié)點將數(shù)據(jù)包發(fā)送給自己。它等價于IPv4回路地址127.0.0.1。環(huán)回地址通常被用作測試。5兼容性地址為了能從IPv4遷移到IPv6，促進兩種類型主機的并存，定義了IPv4兼容地址和6to4地址。（1

14、）IPv4兼容地址IPv4兼容地址格式為0:0:0:0:0:0:w.x.y.z或:w.x.y.z，其中w.x.y.z是公用IPv4地址的句點十進制表示，由通過IPv4結(jié)構(gòu)和IPv6通信的雙堆棧結(jié)點使用。當IPv4兼容地址作為IPv6目標使用時，IPv6通信將自動用IPv4包頭封裝，并使用IPv4結(jié)構(gòu)發(fā)送給目標。（2）6to46to4地址用于在兩個通過因特網(wǎng)并同時運行IPv4和IPv6的結(jié)點之間進行通信。6to4地址通過組合前綴2002:/16和該結(jié)點的公用IPv4地址的32位構(gòu)成，形成一個48位前綴。例如，IPv4地址為131.107.0.1，則6to4地址前綴是2002:836B:1:/48

15、。14.2.4 IPv6組播地址多播地址識別多個接口。使用適當?shù)亩嗖ヂ酚赏負?，將向多播地址發(fā)送的數(shù)據(jù)包可發(fā)送給該地址識別的所有接口。IPv6多播地址的前綴為FF00:/8，后112位為組ID，中間的兩個4位分別為標志和作用域。IPv6很容易區(qū)分多播地址，因為它總是以FF開始。多播地址不能被用作源地址。從FF01:到FF0F:的多播地址是保留的著名地址，用于識別站點本地和鏈接本地作用域的所用結(jié)點。在IPv4中，ARP請求被發(fā)送到MAC層次的廣播，擾亂了網(wǎng)絡(luò)段上的所有結(jié)點，包括不運行IPv4的結(jié)點。IPv6使用“鄰居請求”消息執(zhí)行地址解析，但是，沒有使用本地鏈接作用域所用結(jié)點地址作為“鄰居請求”消

16、息目標，因為這樣可能擾亂本地鏈接上的所有IPv6結(jié)點，所以使用“請求結(jié)點多播地址”。請求結(jié)點多播地址由前綴FF02:1:FF00:0/104和被解析的IPv6地址的最后24位地址組成。結(jié)點將偵聽請求結(jié)點地址的多播通信，因為對應(yīng)于某一物理網(wǎng)絡(luò)適配器的接口，已經(jīng)和網(wǎng)絡(luò)適配器一起注冊了相應(yīng)的多播地址。使用請求結(jié)點多播地址的結(jié)果是，地址解析（通常發(fā)生在鏈接上）不需要使用擾亂所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的機制。在實踐中，因為以太網(wǎng)MAC地址、IPv6接口ID和請求結(jié)點地址之間的關(guān)系，所以請求結(jié)點地址扮演偽單播地址的角色，以便實現(xiàn)非常有效的地址解析。14.2.5 IPv6任播地址一個任播地址識別多個接口。通過合適的路由拓

17、撲，目標地址為任播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送到該地址識別的路由距離最近的單個接口。多播地址用于一對多通信，發(fā)送到多個接口。任播地址用于一對組中的一（One to One of Many）通信，接收方只需是一組接口中的一個即可。為了易于發(fā)送到最近的任播組成員，路由結(jié)構(gòu)必須知道分配任播地址的接口以及按照路由度量的距離。目前，任播地址只用于目標地址，并且只指派給路由器。任播地址從單播地址空間進行分配。任播地址的作用域是指派任播地址的單播地址類型的作用域。子網(wǎng)路由器任播地址是預定義的，也是必需的。子網(wǎng)路由器任播地址用于和連接遠程子網(wǎng)的多個路由器中的一個進行通信。14.2.6 主機地址安裝單個網(wǎng)絡(luò)適配器的IPv

18、4主機，有一個指派給該適配器的單獨IPv4地址。而一個IPv6主機通常有多個IPv6地址，即使只有單一的網(wǎng)絡(luò)接口。IPv6主機指派有以下單播地址：用于每個接口的鏈接本地地址。用于每個接口的單播地址（可以是站點本地地址和一個或多個全局地址）。用于回環(huán)（loopback）接口的回環(huán)地址:1）。IPv6主機通常在邏輯上是多主機的，因為它們至少有兩個用于接收數(shù)據(jù)包的地址。每個主機有一個用于本地鏈接通信的鏈接本地地址、一個可路由的站點本地地址或全局地址。另外，每個主機都在以下多播地址偵聽通信：結(jié)點本地作用域所有結(jié)點地址（FF01:1）。鏈接本地作用域所有結(jié)點地址（FF02:1）。每個接口上用于每個單播地址的請求的結(jié)點地址。每個接口上加入組的多播地址。14.2.7 IPv6接口標識符IPv6地址的最后64位是對應(yīng)于IPv6地址的64位前綴得惟一接口標識符。確定接口標識符的方法如下：（1）RFC2373聲明，所有以001111開頭的單播地址，必須使用派生自“擴展惟一標識（EUI-64）”地址的64位接口標識符。64位EUI-64地址是由IEEE定義的。EUI-64地址或者被手工指派到網(wǎng)絡(luò)適配器，或者從48位的