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023A-IPv6基础前言IPv6基础描述IPv6地址分类

文章目录

  • 前言
  • IPv6基础描述
      • IPv6特点
      • IPv6地址表示方法
      • IPv6地址结构
          • IEEE EUI-64规范
          • IPV6的配置
  • IPv6地址分类
      • IPv6单播地址
          • IPv6单播地址 - 可聚合全球单播地址
          • IPv6单播地址 - 链路本地地址
          • IPv6单播地址 - 唯一本地地址
          • IPv6地址分类—其他单播地址
      • IPV6特殊地址
      • 接口标识生成方法
      • IPv6地址分类—组播地址
      • IPv6地址分类—预定义组播地址
      • IPv6组播地址的MAC地址映射
      • 预定义的组播地址

006A-IPV6地址

前言

I. IPv6是网络层协议第二代标准，也成为IPng。

II. IPv6协议对IPv4协议进行了优化。

III. IPv4地址已经耗尽，部署IPv6大势所趋。

IPv6基础描述

  • IPv6基础描述
    • IPv6特点
    • IP地址表示方法
    • IPv6地址结构
    • IPv6地址分类
    • IPv6报文格式
  • IPv6基本实现
  • IPv6路由技术
  • IPv6组播技术
  • IPv6过渡技术

IPv6特点

 地址空间巨大

 精简报文结构

 实现自动配置和重新编址

 支持层次化网络结构

 支持端对端安全

 更好的支持QoS

 支持移动特性

1、地址容量大，IPv4的32位扩展到IPv6的128位

2、支持分层结构，更易于寻址，更适合路由聚合，提高了路由选择的效率

3、无须NAT，即可实现端到端的通信

4、支持组播和任意播地址，使得数据包可以发送给任何一个或一组节点

5、通过无状态地址配置，可以自动配置IPv6地址，能够更快更方便的获取IPv6地址

6、 报头格式进行了简化，更方便设备硬件进行处理

7、增加了扩展报头和选项的支持

8、IPv4通过五元组来定义一组流（源目IP ，源目端口号，协议号）。IPv6通过流标签来定义一组，

9 、认证

10 、IPv6在移动网络和裡通信方面有改进

IPv6地址包括128比特，由冒号分割成8段，每段4个16进制数

IPv6地址表示方法

  • IPv6地址表示方法

    IPv6地址包括128比特，由冒号分割成8段，每段4个16进制数2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B

  • IPv6压缩格式

    • 每组中的前导“0”都可以省略

      2031:0:130F:0:0:9C0:876A:130B

    • 地址中包含的连续两个或多个均为0的组，可以用双冒号“::”来代替

      2031:0:130F::9C0:876A:130B

IPv6地址结构

  • ipv6地址分为两部分

     网络前缀，n比特，相当于IPv4中的网络ID

     接口标识，128-n比特相当于IPv4中的主机ID

  • 接口标识生成方法

     手工配置

     系统通过软件自动生成

     IEEE EUI-64规范自动生成

    023A-IPv6基础前言IPv6基础描述IPv6地址分类

对于IPv6 单播地址来说，如果地址的前三bit不是000，则接口标识必须为64位，如果地址的前三位是000，则没有此限制。

IEEE EUI-64规范

接口ID的典型长度是64bits，IEEE EUI-64规范给出了一个由IEEE 48bits MAC地址自动生成64bits Interface ID的方法

EUI-64地址生成方法

第一步，获取到接口的MAC地址

00e0-fcda-26bd

第二步，中间插入FF-FE

00e0-fcff-feda-26bd

第三步

把第一组的第七位反转

02e0-fcff-feda-26bd

IPV6的配置 
[Huawei]ipv6                             //首先要在全局开启IPv6
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable //接口开启IPv6
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address 2001:1:1:1:: 64 eui-64

IPv6地址分类

  • 单播地址（Unicast Address）

     ：标识一个接口，目的地址为单播地址的报文会被送到被标识的接口。在IPv6中 ，一个接口拥有多个IPv6地址是非常常见的现象。

  • 组播地址（Multicast Address）

     ：标识多个接口，目的地址为组播地址的报文会被送到被标识的所有接口。只有加入相应组播组的设备接口才会侦听发往该组播地址的报文。

  • 任播地址（Anycast Address）

     ：任播地址标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。目标地址是任播地址的数据包将发送给其中路由意义上最近的一个网络接口。任播地址与单播地址使用同一个地址空间
  • IPv6没有定义广播地址（Broadcast Address）。
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IPv6单播地址

IPv6单播地址 - 可聚合全球单播地址
  • 全球单播地址定义用于IPv6 Internet。它们是全局唯一的和全局可路由的。
  • 类似IPv4公网地址。
  • 由前缀、子网ID和接口标识组成。
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全局地址：

全球单播地址定义用于IPv6 Internet。它们是全局唯一的和全局可路由的。

类似IPv4公网地址。

由前缀、子网ID和接口标识组成。

  • 全局路由前缀：由提供商指定给一个组织机构，一般至少为48bit。目前已经分配的全局路由前缀的前3bit均为001。因此前缀为

    2000::/3

     。
  • 子网：组织机构可以用子网ID来构建本地网络（Site），与IPv4中的子网号作用相似。子网ID通常最多分配到第64位。
  • 主机位：用来标识一个设备（Host），与IPv4中的主机ID作用相似。
IPv6单播地址 - 链路本地地址
  • 在一个节点启动IPv6协议栈时，节点的每个接口会自动配置一个链路本地地址。该地址专门用来和相同链路上的其他主机通信。
  • 只能在连接到同一本地链路的节点之间使用，广泛应用于邻居发现、无状态地址等。
  • 链路本地地址前缀

    FE80::/10

     ，将接口ID添加在后面作为地址的低64位 。
  • 每一个ipv6接口都必须具备一个链路本地地址。
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Link-local地址只在同一链路上生效，同一设备的不同接口可以使用同一个Link-local地址

  • 配置接口自动生成Link-local地址，思科默认会自动生成，华为需要配置该命令，才会自动生成

    interface GigabitEthernet0/0/0

    ipv6 enable

    ipv6 address auto link-local

  • 如果配置了全局IPv6地址，也会自动生动Link-local地址，前缀固定Fe80,主机位使用EUI-64生成
  • ipv6 ping命令的使用
    023A-IPv6基础前言IPv6基础描述IPv6地址分类
[AR1]ipv6             //全局开启ipv6
[AR1]int g0/0/0       //接口开启ipv6
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable 
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address FE80::12:12:12:12 link-local 
//配置链路本地地址

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]
Aug 18 2020 09:51:22-08:00 AR1 IPV6/2/IF_IPV6CHANGE:OID 16777216.50331648.100663
296.16777216.33554432.16777216.922746880.33554432.0.16777216 The status of the I
Pv6 Interface changed. (IfIndex=50331648, IfDescr=HUAWEI, AR Series, GigabitEthe
rnet0/0/0 Interface, IfOperStatus=16777216, IfAdminStatus=16777216) 

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]
Aug 18 2020 09:51:22-08:00 AR1 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[0]:The line protocol IP
v6 on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the UP state. 

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]dis ipv6 int brief
*down: administratively down
(l): loopback
(s): spoofing
Interface                    Physical              Protocol   
GigabitEthernet0/0/0         up                    up         
[IPv6 Address] FE80::12:12:12:12
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q

[AR1]display ipv6 interface GigabitEthernet 0/0/0
GigabitEthernet0/0/0 current state : UP 
IPv6 protocol current state : UP
IPv6 is enabled, link-local address is FE80::12:12:12:12  //链路本地地址
  No global unicast address configured                   //没有配置全球可聚合单播地址
  Joined group address(es):
    FF02::1:FF12:12
    FF02::2
    FF02::1
  MTU is 1500 bytes
  ND DAD is enabled, number of DAD attempts: 1
  ND reachable time is 30000 milliseconds
  ND retransmit interval is 1000 milliseconds
  Hosts use stateless autoconfig for addresses
[AR1]

[AR2]ipv6 
[AR2]int g0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable 
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address auto link-local  


[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ping ipv6 FE80::12:12:12:12 -i GigabitEthernet 0/0/0
  PING FE80::12:12:12:12 : 56  data bytes, press CTRL_C to break
    Reply from FE80::12:12:12:12 
    bytes=56 Sequence=1 hop limit=64  time = 60 ms
    Reply from FE80::12:12:12:12 
    bytes=56 Sequence=2 hop limit=64  time = 20 ms
    Reply from FE80::12:12:12:12 
    bytes=56 Sequence=3 hop limit=64  time = 20 ms
    Reply from FE80::12:12:12:12 
    bytes=56 Sequence=4 hop limit=64  time = 20 ms
    Reply from FE80::12:12:12:12 
    bytes=56 Sequence=5 hop limit=64  time = 20 ms

  --- FE80::12:12:12:12 ping statistics ---
    5 packet(s) transmitted
    5 packet(s) received
    0.00% packet loss
    round-trip min/avg/max = 20/28/60 ms
IPv6单播地址 - 唯一本地地址
  • 为了代替站点本地地址的功能，又使这样的地址具有唯一性，避免产生像IPv4的私有地址泄漏到公网而造成的问题，RFC4193定义了唯一本地地址。
  • 唯一本地地址，概念上类似于IPv4中的私网地址，仅能够在本地网络使用，在IPv6 Internet上不可被路由。
  • 唯一本地地址固定前缀

    FC00::/7

     。它被分为两块，其中FC00::/8暂未定义，另一块是FD00::/8，其格式如下：
    023A-IPv6基础前言IPv6基础描述IPv6地址分类
IPv6地址分类—其他单播地址

其他单播地址

  • 未指定地址

    　0:0:0:0:0:0:0:0/128 或者::/128

    　表示某个接口或者节点没有IP地址

  • 环回地址

    　0:0:0:0:0:0:0:1/128 或者::1/128

    　与IPv4中的127.0.0.1作用相同

    　实际发送的数据包中不能使用环回地址作为源IP地址或者目的IP地址

IPV6特殊地址

  • 如表中所示0:0:0:0:0:0:0:0/128上面的地址不指定到任何东西，据说是未指定的地址。简化后，全0被压缩为::/128。作为源地址使用，并不能被路由器转发

  • 在IPv4中，地址为0.0.0.0，掩码0.0.0.0表示默认路由。同样的概念也适用于IPv6地址0:0:0:0:0:0:0:0，掩码为全0代表默认路由。IPv6的应用后，只需排除这个地

    址被压缩为::/0。

  • 在IPv4中的环回地址127.0.0.1通过向127.255.255.255系列为代表。但是在IPv6中，只有0:0:0:0:0:0:0:1/128地址表示回送地址。经过简单的环回地址，它可以表示

    为::1/128。

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接口标识生成方法

 关于接口ID：接口ID为64bit，用于标识链路上的接口，在每条链路上接口ID必须唯一。

 接口ID可通过3种方法生成：手工配置、系统自动生成和IEEE EUI-64规范生成。

 手工配置：建议在服务器和重要网络设备上配置。

 系统通过软件自动生成：保护主机的私密性。

 IEEE EUI-64规范自动生成：最常用的方法

IPv6地址分类—组播地址

 类似IPv4组播地址

 由前缀，标志（Flag）字段、范围（Scope）字段以及组播组ID组成

023A-IPv6基础前言IPv6基础描述IPv6地址分类

Flags

　前3位设为0

　最后一位定义地址类型

　0 = 固定或众所周知（permanent ）

　1 = 本地分配或短期（temporary ）

Scope 表示组播组的范围

　此字段长度为4位。除了使用组播路由协议提供的信息外，路由器还要使用组播范围段来判定组播流量能否发送出去

预留
1 节点本地范围
2 链路本地范围
3 保留
4 管理本地范围
5 站点本地范围
8 企业本地范围
E 全局范围
F 预留

Group ID 组播组ID

　用于标识组播组，这个值在地址范围内是唯一的。此字段的长度为112位。其中，永久分配的组ID不受当前范围的限制。而临时组ID只能在某个特定的范围内有意义。而FF01::到FF0F::的组播地址属于保留地址段，而且也是永久组播地址

前缀：ipv6组播地址的前缀是

ff00::/8

224.0.0.1:所有的网络设备都会监听该组播地址

224.0.0.2：所有路由器都会监听该组播地址

IPv6地址分类—预定义组播地址

 Node-local

• 所有节点的组播地址： FF01:0:0:0:0:0:0:1

• 所有路由器的组播地址： FF01:0:0:0:0:0:0:2

 Link-local

• 所有节点的组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:1

• 所有路由器的组播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:2

• Solicited-Node组播地址：FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX

• 所有OSPF路由器组播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:5

• 所有OSPF的DR路由器组播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:6

• 所有RIP路由器组播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:9

• 所有PIM路由器组播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:D

IPv6组播地址的MAC地址映射

 在以太网环境中，一个组播IPv6报文必须执行以太网封装。

 组播IPv6报文的目的IP地址是组播IPv6地址，而目的MAC地址则必须是组播MAC地址，并且该地址必须与组播IPv6地址对应。

33-33

是专门为IPv6组播预留的MAC地址前缀，MAC地址的后32bit从对应的组播IPv6地址的后32bit拷贝而来。

023A-IPv6基础前言IPv6基础描述IPv6地址分类

预定义的组播地址

预定义组播地址

</tr> <

IPv6预定义组播地址 IPv4预定义组播地址 组播组
节点本地范围
FF01::1 224.0.0.1 所有节点地址
FF01::2 224.0.0.2 所有路由器地址
链路本地范围
FF02::1 224.0.0.1 所有节点地址
FF02::2 224.0.0.2 所有路由器地址
FF02::5 224.0.0.5 所有OSPF路由器
FF02::6 224.0.0.6 所有OSPF指派路由器
FF02::9 224.0.0.9 所有RIP路由器
FF02::D 224.0.0.13 所有PIM路由器
站点本地范围
FF05::2 224.0.0.2 所有路由器
全局
FF0x::101 224.0.1.1 NTP协议
cyber-R&amp;S
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