第 10 章 IPv6

第 10 章 IPv6

讲师：韩立刚微软最有价值专家（MVP ）微软企业护航专家（ ESS）

IPv6 为什么需要 IPv6Ipv6 地址体系Ipv6 下的计算机 IP 地址配置方式Ipv6 的静态路由和动态路由Ipv6 和 Ipv4 的共存技术

本章涉及到的内容如下

从 20 世纪 70 年代开始，互联网技术就以超出人们想像的速度迅猛发展。 Internet 迅速发展，互联网出现安全性不高、路由表过度膨胀，特别是 IPv4 地址的匾乏的现象。 随着互联网的进一步发展特别是未来电子、电器设备和移动通信设备对 IP 地址的巨大需求， IPv4 的约 42 亿个地址空间是根本无法满足要求的。 有预测表明以目前 Internet 的发展速度计算，所有 IPv4 地址将在 2012 年分配完毕。这也是推动下一代互联网协议

IPv6 研究的主要动力。

为什么需要 IPv6

IPv4 的不足主要体现在以下几个方面：1 、地址空间的不足 在 Internet 发展的初期，人们认为网络地址是不可能分配完的，这就导致了对于网络地址分配时的随意性，其结果就是 IP 地址的利用率较低。2 、对现有路由技术的支持不够 由于历史的原因，今天的 IP 地址空间的拓扑结构都只有两层或者三层，这在路由选择上来看是非常糟糕的。 各级路由器中路由表的数目过度增长，最终的结果是使路由器不堪重负， Internet 的路由选择机制因此而崩溃。3 、无法提供多样的 QoS IPv4 的设计时没有引入 QoS 这样的概念，在设计上的不足使得它很难相应地提供丰富的、灵活的 QoS 选项。

IPv4 的不足之处

扩展的地址空间和结构化的路由层次 地址长度由 IPv4 的 32 位扩展到 128 位，全局单点地址采用支持无分类域间路由的地址聚类机制，并且使自动配置地址更加简单。 简化了报头格式 IPv6 的基本报头只是 IPv4 报头长度的两倍，取消了对报头中可选项长度的严格限制，增加了灵活性。 简单的管理 概括起来就是即插即用，通过实现一系列的自动发现和自动配置功能，简化网络节点的管理和维护。 安全性 在制定 IPv6 技术规范的同时，产生了 IPSec（ IP Security），用于提供 IP 层的安全性。

IPv6 相对于 IPv4 的改进

QoS 能力 报头中的“标签”字段允许属于鉴别同一数据流的所有报文，因此路径上所有路由器可以鉴别一个流的所有报文，实现非默认的服务质量或实时的服务等特殊的处理。 改进的多点寻址方案 通过在组播地址中增加了“范围”字段，允许将组播的路由限定在正确的范围之内。 定义了一种新的群通信地址方式 Anycast 在点到多点的通信中，将报文传递到一组节点中的一个，从而允许在源点路由中允许节点控制传递路径。 可移动性 IPv6 协议设计的若干技术有利于移动计算的实现，包括：信宿选项头、路由选项头、自动配置等等。

IPv6 的改进

IPv6 协议栈

IPv6 Internet 层的核心协议包括以下几种：1.IPV6 取代 IPV4 ，作为可路由协议，为数据包进行寻址、路由、分段和重组。2.ICMPv6 ，取代 ICMP ，报告错误以帮助您诊断不成功的数据包传送。3.邻居发现 协议 (ND) 取代 ARP ，它管理相邻 IPv6 节点间的交互。4. 多播侦听器发现协议 (MLD) 取代 IGMP ，它管理 IPv6 多播组成员身份。

下面讲解 IPv6 的 IP 地址的体系结构，地址类型和特殊的一些 IPv6 地址，并且讲授给Windows XP 安装 IPv6 协议和配置 IPv6 地址的方法。

IPv6寻址

IPv6 地址一共有 2128个，这个地址数是足够每人拥有上千个 IP 地址。 IPv6 使用冒号将其分割成8 个 16比特的数组，每个数组表示成4 位十六进制数。一般有四种文本表示形式：1.首选的格式 把128比特划分成8段，每段为 16比特用十六进制表示，并使用冒号等间距分隔。例如 : F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:32102.压缩格式 在某些 IPv6 的地址形式中，很可能地址包含了长串的“0” 。为书写方便，可以允许“0”压缩，即一连串的 0 可用一对冒号来取代。例如，以下地址 :1080:0:0:0:8:8000:200C:417A 可以表示为 : 1080::8:8000:20OC:417A 。 但要注意，为了避免出现地址表示的不清晰，一对冒号 (::) 在一个地址中只能出现一次。

IPv6寻址及表达式

3.IPv4 的 IPv6 地址 当涉及 IPv4 和 IPv6 的混合环境时，有时使用地址表示形式x:x:x:x:x:x:d.d.d.d ，这里六个“ x’’ 分别代表地址中的用十六进制的一位数，四个“ d’’ 分别代表地址中的 8比特，用十进制表示。例如 :0:0:0:0:0:0:218.129.100.10 ， 或者以压缩形式表示 : ::218.129.100.10

4.“ 地址 / 前缀长度”表示法 表示形式是 :IPv6 地址 / 前缀长度。其中“前缀长度”是一个十进制数，表示该地址的前多少位是地址前缀。例如：

F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:3210 ，其地址前缀是 64位，就可以表示为：F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:3210/64 。

IPv6寻址及表达式

IPv6 的地址类型RFE2373 中定义了三种 IPv6地址类型 :单播地址、多播地址、任播地址。1. 单播地址 (UNICAST) 单播地址是点对点通信时使用的地址，此地址仅标识一个接口单播地址包含 :全球单播地址、未指定地址、环回地址等。一般的全球单播地址的格式如图所示。

全球路由：根据 ISP来组织，用来分配给站点，是子网 /链路的集合。子网：站点内子网的标识符，由站点的管理员分层地构建。接口 ID：用来标识链路上的接口，在同一子网内是唯一的。

2.链路本地地址 IPv6 中有种地址类型叫做 link local 地址，该地址用于在同一网中的 IPv6 计算机进行通信。3. 多播地址 多播地址标识一组接口 ,当数据报的目的地址是多播地址时，网络尽量将其发送到该组的所有接口上。多播地址以 11111111即 ff 开头。4.任播地址 (Anyeast) 任播地址标识一组接口，它与多播的区别在于发送数据报的方法。向任播地址发送的数据报并未被分发给组内的所有成员，而是发往该地址标识的“最近的”那个接口。

IPv6 的地址类型

下面这些地址一定要记住，这是为特定使用目的而保留的。 0:0:0:0:0:0:0:0 等于 :: 。这是 IPv4 中 0.0.0.0 的等价物，当正在使用有状态的地址配置时，典型情况下是主机的源地址。 0:0:0:0:0:0:0:1 等于 ::1 。这是 IPv4 中 127.0.0.1 的等价物。 0:0:0:0:0:0:192.168.100.1 这是在 IPv6/IPv4混合网络环境中 IPv4 地址的表示式。

IPv6 中特殊的地址

2000::/3 全球单播地址范围。写成二进制，0010 0000 0000 0000::/3 只要前三位是 001就是全球单播地址。

FE80::/10 链路本地单播地址范围。FF00::/8 组播地址范围。3FFF:FFFF::/32 和 2001:0DB8::/32 为示例和文档保留的地址。2002::/16 用于 IPv6 到 IPv4 的转换系统，这种结构允许 IPv6包通过 IPv4 网络进行传输，而无需显式地配置隧道。

IPv6 中特殊的地址

IPv6 协议的一个突出特点是支持网络节点的地址自动配置，这极大地简化了网络管理者的工作。 一定要牢记，有状态自动配置与 IPv4 中使用的

DHCP服务器配置十分相像。

IPv6 计算机地址配置方法

IPv6 计算机地址配置方法

IPv6 计算机地址配置方法

在网络规模不大的情况下 IPv6环境也可以使用静态路由。 配置 IPv6 的静态路由和 IPv4 的静态路由道理一样，路由器要知道到达所有网络的路由。 以下将会演示配置 IPv6 的静态路由，配置支持

IPv6 的动态路由协议 RIPng ， EIGRPv6 和OSPFv3 。

配置 IPv6 路由

配置 IPv6 静态路由

配置 RIPng 支持IPv6

配置 EIGRPv6 支持 IPv6

配置 OSPFv3 支持 IPv6

IPv4 和 IPv6 共存技术• 双协议栈• 6to4隧道技术• ISATAP隧道技术• NAT-PT 技术

双协议栈

6to4隧道技术

6to4 实验环境

ISATAP隧道

配置静态 NAT-PT

动态 NAT-PT