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Module6IPv6《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》任務(wù)6.1

IPv6基礎(chǔ)配置IPv6概述IPv6報(bào)文格式IPv6地址格式IPv6地址分類(lèi)IPv6基礎(chǔ)配置命令隨著Internet規(guī)模的擴(kuò)大,IPv4地址空間幾乎消耗殆盡。下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)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(wèn)題。IPv6采用了全新的報(bào)文格式,提高了報(bào)文處理的效率、安全性,也能更好的支持QoS。IPv6相對(duì)于IPv4有著巨大的優(yōu)勢(shì),取代IPv4已成為必然。本次任務(wù)介紹IPv6的基本概念和基礎(chǔ)配置。任務(wù)背景準(zhǔn)備知識(shí)1.IPv6概述IPv6(InternetProtocolVersion6)是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的第二代標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,也被稱(chēng)為IPng(IPNextGeneration)。它是Internet工程任務(wù)組IETF設(shè)計(jì)的一套規(guī)范,是IPv4的升級(jí)版本。IPv6與IPv4相比有如下優(yōu)勢(shì):地址空間。IPv6地址采用128比特標(biāo)識(shí)。128位的地址結(jié)構(gòu)使IPv6理論上可以擁有近乎無(wú)限的地址空間。報(bào)文格式。IPv6采用了全新的報(bào)文格式,較IPv4更為簡(jiǎn)化,提高了處理效率。另外,IPv6新增擴(kuò)展報(bào)頭的概念,新增選項(xiàng)時(shí)不必修改現(xiàn)有結(jié)構(gòu),理論上可以無(wú)限擴(kuò)展,體現(xiàn)了優(yōu)異的靈活性和擴(kuò)展性。路由聚合。巨大的地址空間使得IPv6可以方便的進(jìn)行層次化網(wǎng)絡(luò)部署。層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以方便的進(jìn)行路由聚合,提高了路由轉(zhuǎn)發(fā)效率。即插即用。IPv6協(xié)議內(nèi)置支持地址自動(dòng)配置,主機(jī)可自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)并獲取IPv6地址。端到端的完整性。IPv6網(wǎng)絡(luò)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(rèn)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(biāo)記域,可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分類(lèi),支持QoS應(yīng)用。移動(dòng)性。IPv6使用鄰居發(fā)現(xiàn)功能可直接實(shí)現(xiàn)外地網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)并得到轉(zhuǎn)交地址。2.IPv6報(bào)文格式IPv6報(bào)文由IPv6基本報(bào)頭、IPv6擴(kuò)展報(bào)頭以及上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元三部分組成。IPv6基本報(bào)頭IPv6基本報(bào)頭有8個(gè)字段,固定大小為40字節(jié),基本報(bào)頭提供報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的基本信息,會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)路徑上面的所有設(shè)備解析。IPv4和IPv6頭部比較2.IPv6報(bào)文格式IPv6報(bào)文由IPv6基本報(bào)頭、IPv6擴(kuò)展報(bào)頭以及上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元三部分組成。IPv6擴(kuò)展報(bào)頭IPv6將原來(lái)IPv4中的Options相關(guān)功能通過(guò)擴(kuò)展報(bào)頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)IPv6報(bào)文可以包含0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭。與IPv4不同,IPv6擴(kuò)展頭長(zhǎng)度任意,不受40字節(jié)限制,這樣便于日后擴(kuò)充新增選項(xiàng)。當(dāng)使用多個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭時(shí),前面報(bào)頭的NextHeader字段指明下一個(gè)擴(kuò)展報(bào)頭的類(lèi)型,這樣就形成了鏈狀的報(bào)頭列表。IPv6報(bào)文格式3.IPv6地址格式IPv6地址的表示方法IPv6地址總長(zhǎng)度為128比特,通常分為8組,每組為4個(gè)十六進(jìn)制數(shù)的形式,每組十六進(jìn)制數(shù)間用冒號(hào)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(dǎo)“0”都可以省略。所以上述地址可寫(xiě)為:2001:1A0:0:AB:0:0:0:1。地址中包含的連續(xù)兩個(gè)或多個(gè)均為0的組,可以用雙冒號(hào)“::”來(lái)代替。所以上述地址又可以進(jìn)一步簡(jiǎn)寫(xiě)為:2001:1A0:0:AB::1。在一個(gè)IPv6地址中,雙冒號(hào)“::”只能使用一次。因?yàn)槎啻问褂秒p冒號(hào),在將壓縮后的IPv6地址恢復(fù)為128位時(shí),無(wú)法確定每個(gè)“::”代表0的個(gè)數(shù)。3.IPv6地址格式IPv6地址結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)前綴:n比特,相當(dāng)于IPv4地址中的網(wǎng)絡(luò)ID。接口標(biāo)識(shí):128-n比特,相當(dāng)于IPv4地址中的主機(jī)ID。接口標(biāo)識(shí)可通過(guò)三種方法生成:手工配置:手工為接口配置接口標(biāo)識(shí);系統(tǒng)自動(dòng)生成:系統(tǒng)自動(dòng)生成隨機(jī)接口標(biāo)識(shí),常見(jiàn)于IPv6用戶(hù)終端。EUI-64規(guī)范生成:根據(jù)接口的48bitMAC地址計(jì)算得到64bit的接口標(biāo)識(shí)。基于MAC地址50-2B-73-A9-31-AC進(jìn)行EUI-64轉(zhuǎn)化4.IPv6地址分類(lèi)IPv6地址分為單播地址、任播地址、組播地址三種類(lèi)型。和IPv4相比,取消了廣播地址類(lèi)型,以更豐富的組播地址代替,同時(shí)增加了任播地址類(lèi)型。單播地址又可細(xì)化為全球單播地址、鏈路本地地址、唯一本地地址、環(huán)回地址和未指定地址。IPv6地址分類(lèi)4.IPv6地址分類(lèi)IPv6地址分為單播地址、任播地址、組播地址三種類(lèi)型。和IPv4相比,取消了廣播地址類(lèi)型,以更豐富的組播地址代替,同時(shí)增加了任播地址類(lèi)型。單播地址又可細(xì)化為全球單播地址、鏈路本地地址、唯一本地地址、環(huán)回地址和未指定地址。。IPv6地址分類(lèi)4.IPv6地址分類(lèi)全球單播地址結(jié)構(gòu)單播地址單播地址用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)接口,類(lèi)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(xiàng)的數(shù)量。全球路由前綴:由提供商指定給一個(gè)組織機(jī)構(gòu),通常全球路由前綴至少為48位。目前已經(jīng)分配的全球路由前綴的前3bit均為001。子網(wǎng)ID:組織機(jī)構(gòu)可以用子網(wǎng)ID來(lái)構(gòu)建本地網(wǎng)絡(luò),子網(wǎng)ID通常最多分配到第64位。子網(wǎng)ID和IPv4中的子網(wǎng)號(hào)作用相似。接口標(biāo)識(shí):用來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)設(shè)備(Host)。與IPv4中的主機(jī)地址的概念相似。4.IPv6地址分類(lèi)鏈路本地地址結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)之間使用。以鏈路本地地址為源地址或目的地址的IPv6報(bào)文不會(huì)被路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到其他鏈路上。前綴:FE80::/10。中間54bit為0。低64比特作為接口標(biāo)識(shí)。4.IPv6地址分類(lèi)唯一本地地址結(jié)構(gòu)單播地址唯一本地地址類(lèi)似于IPv4中的私網(wǎng)地址,任何沒(méi)有申請(qǐng)到提供商分配的全球單播地址的組織機(jī)構(gòu)都可以使用唯一本地地址。唯一本地地址只能在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用,而在IPv6Internet中不能被路由轉(zhuǎn)發(fā)。前綴:FC00::/7。L標(biāo)志位:值為1表示該地址為在本地網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)使用的地址,值為0被保留,用于以后擴(kuò)展。GlobalID:全球唯一前綴,通過(guò)偽隨機(jī)方式產(chǎn)生。4.IPv6地址分類(lèi)單播地址環(huán)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(jié)點(diǎn)還沒(méi)有IPv6地址時(shí),可以作為某些報(bào)文的源地址。以::/128為源地址的報(bào)文不會(huì)被路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。4.IPv6地址分類(lèi)組播地址結(jié)構(gòu)組播地址用來(lái)標(biāo)識(shí)一組接口,發(fā)送到組播地址的數(shù)據(jù)報(bào)文被傳送給此地址所標(biāo)識(shí)的所有接口。組播地址結(jié)構(gòu)前綴:FF00::/8。Flag字段為標(biāo)志字段,長(zhǎng)度為4bit,目前只使用了最后1位。Scope字段用來(lái)限制組播數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的范圍。Reserved字段長(zhǎng)度為80bit,必須為0。GroupID字段長(zhǎng)度為32bit,組播組ID。組播組ID可映射到一個(gè)唯一的以太網(wǎng)組播MAC地址。IPv6組播地址的MAC地址映射4.IPv6地址分類(lèi)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(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址通過(guò)節(jié)點(diǎn)的單播或任播地址生成。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有了單播或任播地址,就會(huì)對(duì)應(yīng)生成一個(gè)被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址,并且加入這個(gè)組播組。該地址主要用于地址解析、鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制和地址重復(fù)檢測(cè)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(jié)點(diǎn)所有節(jié)點(diǎn)在本地接口范圍的所有節(jié)點(diǎn)FF01::2節(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)在本地鏈路范圍的所有節(jié)點(diǎn)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(diǎn)所有路由器在一個(gè)站點(diǎn)范圍內(nèi)的所有路由器4.IPv6地址分類(lèi)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(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址通過(guò)節(jié)點(diǎn)的單播或任播地址生成。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有了單播或任播地址,就會(huì)對(duì)應(yīng)生成一個(gè)被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址,并且加入這個(gè)組播組。該地址主要用于地址解析、鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制和地址重復(fù)檢測(cè)功能。被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)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(lèi)任播地址任播地址標(biāo)識(shí)一組網(wǎng)絡(luò)接口(通常屬于不同的節(jié)點(diǎn))。目標(biāo)地址是任播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送給其中路由意義上最近的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。IPv6任播地址僅可以被分配給路由設(shè)備,不能應(yīng)用于主機(jī),并且任播地址不能作為IPv6報(bào)文的源地址。IPv6中沒(méi)有為任播規(guī)定單獨(dú)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(shè)計(jì)用來(lái)在給多個(gè)主機(jī)或者節(jié)點(diǎn)提供相同服務(wù)時(shí)提供冗余功能和負(fù)載分擔(dān)功能。將一個(gè)單播地址分配給多個(gè)節(jié)點(diǎn)或者主機(jī),并且網(wǎng)絡(luò)中存在多條該地址的路由,發(fā)送者以任播地址為目的IP發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí),其無(wú)法控制哪臺(tái)設(shè)備能夠收到,這取決于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議計(jì)算的結(jié)果。(1)使能設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)IPv6單播報(bào)文命令:ipv6說(shuō)明:只有在系統(tǒng)視圖下執(zhí)行ipv6命令后,才能進(jìn)行IPv6的相關(guān)配置視圖:系統(tǒng)視圖舉例:使能路由器R1轉(zhuǎn)發(fā)IPv6單播報(bào)文功能。[R1]ipv65.IPv6基礎(chǔ)配置命令(2)接口使能IPv6功能命令:ipv6enable說(shuō)明:只有接口使能了IPv6功能,才能在該接口下進(jìn)行其它IPv6相關(guān)配置。缺省情況下,接口上的IPv6功能未開(kāi)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(chǔ)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(shuō)明:接口配置全球單播地址后,會(huì)自動(dòng)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(chǔ)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(shuō)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(chǔ)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(shuō)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(dòng)生成命令:ipv6addressautolink-local說(shuō)明:接口標(biāo)識(shí)默認(rèn)采用EUI64規(guī)范生成視圖:接口視圖舉例:路由器R1接口G0/0/1自動(dòng)生成鏈路本地地址。[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6addressfe80::1link-local5.IPv6基礎(chǔ)配置命令[R1-GigabitEthernet0/0/1]ipv6addressautolink-local(5)配置IPv6靜態(tài)路由命令:ipv6route-staticdest-ipv6-addressprefix-length

nexthop-ipv6-address

說(shuō)明:IPv6靜態(tài)路由可指定出接口或下一跳地址,也可同時(shí)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(wǎng)絡(luò)2021::/48的靜態(tài)路由,下一跳地址為2001::2。舉例2:路由器R2配置去往IPv6網(wǎng)絡(luò)2022::/48的靜態(tài)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(chǔ)配置命令6.任務(wù)實(shí)施:IPv6基礎(chǔ)配置(1)掌握IPv6的地址分類(lèi);(2)掌握IPv6地址及靜態(tài)路由的配置方法。(一)任務(wù)目的

某公司采用全球單播地址部署了IPv6網(wǎng)絡(luò),并基于業(yè)務(wù)部門(mén)規(guī)劃了多個(gè)IPv6網(wǎng)段,通過(guò)配置靜態(tài)路由實(shí)現(xiàn)IPv6業(yè)務(wù)網(wǎng)段的互通。(二)任務(wù)描述(1)拓?fù)鋱D(2)操作流程PC、路由器配置IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù);各路由器配置非直連IPv6網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)路由:R1添加2001::/64的路由;R2添加2022::/48的路由(對(duì)R1連接的IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由聚合)。(三)實(shí)施規(guī)劃6.任務(wù)實(shí)施:IPv6基礎(chǔ)配置(四)操作步驟配置IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù)[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(wǎng)絡(luò)參數(shù):

配置IPv6靜態(tài)路由6.任務(wù)實(shí)施:IPv6基礎(chǔ)配置(四)操作步驟配置IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù)[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(wǎng)絡(luò)參數(shù):

配置IPv6靜態(tài)路由6.任務(wù)實(shí)施:IPv6基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置IPv6靜態(tài)路由6.任務(wù)實(shí)施:IPv6基礎(chǔ)配置(五)實(shí)驗(yàn)測(cè)試查看接口IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R1查看接口G0/0/1IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù)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(duì)應(yīng)的被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址FF02::2FF02::1

FF02::1:FF1F:4EC1//鏈路本地地址對(duì)應(yīng)的被請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址MTUis1500bytesNDDADisenabled,numberofDADattempts:1NDreachabletimeis30000millisecondsNDretransmitintervalis1000millisecondsHostsusestatelessautoconfigforaddresses

配置IPv6靜態(tài)路由連通性測(cè)試6.任務(wù)實(shí)施:IPv6基礎(chǔ)配置(五)實(shí)驗(yàn)測(cè)試查看接口IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R2查看接口G0/0/1IPv6網(wǎng)絡(luò)參數(shù)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

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