IPv6技术精要--第5章 IPv6公网单播地址

文章目录

本章要点：
5.1 IPv6地址类型
- 5.1.1 三种IPv6地址
- 5.2 1 IPv6地址空间
5.2 单播地址
- 5.2.1 单播地址包括内容
- 5.2.2 全局单播地址的结构
- - 1.全局单播地址的一般结构：
- - 2.可聚合模型
- 5.2.3 全局单播地址的范围
- - 1.接口的地址
  - 2.手工配置全局单播地址
- 5.2.4 EUI-64配置方式
- 5.2.5 无编号IPv6配置方式
- 5.2.6 动态配置
- - 1.SLAAC(Stateless Address Autoconfiguration)
  - 2.DHCPv6
5.3 子网划分
- 5.3.1 扩展子网前缀：
- 5.3.2 在半字节边界划分子网：
- 【学习资料】
- - 【01学习笔记】
  - 【02课程实验】
  - 【03其他资料】

本章要点：

IPv6地址空间
IPv6地址结构
单播地址

5.1 IPv6地址类型

5.1.1 三种IPv6地址

单播(Unicast)地址;
任播(Anycast)地址;
多播(Multicast)地址。

5.2 1 IPv6地址空间

表4-1列出了IANA已分配的IPv6地址空间，并用黑体标识了已分配的全局单播地址、唯一本地单播地址、链路本地单播地址以及多播地址。

5.2 单播地址

单播地址能够唯一地标识IPv6设备上的接口。发送到单播地址的数据包会被分配了该地址的接口接收到。与IPv4相似，源IPv6地址必须是单播地址。

5.2.1 单播地址包括内容

单播地址，包括：

全局单播地址(Global unicast):是IPv6互联网上可路由的地址，与IPv4公有地址相似。
链路本地地址(Link-local ):仅被用来与同一本地链路上的设备进行通信。
环回地址(Loopback):不能将该地址分配给任何物理接口，主机可以利用此地址向自己发送IPv6数据包。
未指定地址(Unspecified address ):仅被用做源地址，表示无IPv6地址。
唯一本地地址(Unique local ):与IPv4私有地址(RFC 1918)相似，这些地址不能在IPv6互联网上进行路由。但是与RFC 1918地址不同的是，唯一本地地址的前缀极有可能是全局唯一的。
内嵌IPv4的地址(IPv4 embedded ):在低阶32比特中内嵌IPv4地址的一个IPv6地址。

5.2.2 全局单播地址的结构

1.全局单播地址的一般结构：

2.可聚合模型

5.2.3 全局单播地址的范围

作为IANA的运营方，ICANN ( Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，互联网名称与编号分配机构)向5大RIR分配IPv6地址块。
回顾图4-2可以看出，目前IANA将全局单播地址的分配范围局限在2000::/3范围内。

1.接口的地址

全局单播地址是配置在接口上的。一个接口可以配置多个全局单播地址，这些地址可以位于同一个子网或不同子网中。
接口并不一定要配置全局单播地址，但至少必须要配置一个链路本地地址。也就是说，如果接口有全局单播地址，就必须有链路本地地址。但是，如果接口有链路本地地址，并不一定要有全局单播地址。

端口命令：ipv6 enable

与IPv4相似，可以采取手工方式或动态方式为设备(准确来说应该是接口)分配全局单播地址。

2.手工配置全局单播地址

手工配置全局单播地址时存在多个选项：

静态:静态配置类似于配置静态IPv4地址，需要在接口上配置IPv6地址与前缀长度。
EUI-64:该配置方式允许指定前缀与前缀长度，而以动态方式创建接口ID。
无编号IP (IP unnumbered ):IPv6的无编号IP与IPv4相似，允许接口使用同一台设备上其他接口的IP地址。

5.2.4 EUI-64配置方式

1.EUI-64 或改进型EUI-64：

手工方式配置IPv6地址的前缀(网络部分) ，利用EUI-64进程自动分配接口ID。而改进型EUI-64则使用接口的以太网MAC地址来生成64比特接口ID(地址的主机部分)。结合手工配置的前缀，就可以为接口生成一个全局单播地址。

改进型EUI-64格式

U/L( Universally/L,ocally全球/本地)

0：全局，

1：本地。

以改进型EUI-64格式配置IPv6地址的相关命令：

Router(config一if)#ipv6 address ipv6-prefix/prefix-length eui-64
R2(config)#int f0/0
R2(config-if)#ipv6 add 2001:db8:aaaa:1::/64 eui-64
R2#show ipv6 int f0/0
FastEthernet0/0 is up, line protocol is upIPv6 is enabled, link-local address is FE80::CE02:2EFF:FE54:0Global unicast address(es):2001:DB8:AAAA:1:CE02:2EFF:FE54:0, subnet is 2001:DB8:AAAA:1::/64 [EUI]
R2#show int f0/0
FastEthernet0/0 is up, line protocol is upHardware is AmdFE, address is cc02.2e54.0000 (bia cc02.2e54.0000)

5.2.5 无编号IPv6配置方式

另一种手工配置IPv6全局单播地址的形式是命令ipv6 unnumbered。命令ipv6 unnumbered通过为接口分配一个来自其他接口的全局单播地址来启动该接口的IPv6 处理能力。
配置示例：

注:IPv4中的命令知unnumbered主要用来帮助节约IPv4地址空间，很明显，对于IPv6网络来说，地址空间完全不足问题，因而该命令的作用显得更加有限。

5.2.6 动态配置

全局单播地址还可以采用动态方式进行分配，而无需任何手工配置。动态配置全局单播地址的方法有以下3种。

**SLAAC:**利用该配置方法时，前缀和前缀长度是通过ND路由器宣告(Router Advertisement)消息来确定的，而接口ID则是通过EUI-64进程创建的。

SLAAC+无状态DHCPv6：

有状态DHCPv6：

1.SLAAC(Stateless Address Autoconfiguration)

DHCP支持无状态(stateless)和状态化(stateful)服务。状态化服务会记录客户端数据(状态)，而无状态服务则不保留任何状态信息。有状态DHCP服务器必须维护精确的可用地址列表，因而不会发布重复地址。
SLAAC属于无状态服务，主机在创建了自己的唯一地址之后，需要验证该地址的唯一性。
ICMPv6不仅仅是IPv6版本的ICMP，包含了许多新功能并做了大量改善。
ND（Neighbor Discovery ）利用ICMPv6来交换报文消息，5种新的ICMPv6消息分别为:
RA ( Router Advertisement，路由器宣告)消息;
RS C Router Solicitation，路由器请求)消息;
NS (Neighbor Solicitation，邻居请求)消息;
NA ( Neighbor Advertisement，邻居宣告)消息; 重定向消息。

SLAAC示例：

PC1后64位接口ID使用EUI-64生成。

DHCP支持无状态(stateless)和状态化(stateful)服务。状态化服务会记录客户端数据(状态)，而无状态服务则不保留任何状态信息。有状态DHCP服务器必须维护精确的可用地址列表，因而不会发布重复地址。顾名思义，SLAAC属于无状态服务，在没有状态化DHCPv6服务器提供服务的情况下，主机在创建了自己的唯一地址之后，需要验证该地址的唯一性。
被配置为自动获取编址信息的主机究竟是使用SLAAC还是DHCPv6，取决于路由器RA消息中的配置信息。RA消息可以被配置为指定链路上的设备使用状态化DHCPv6自动配置，而不是无状态自动配置。
RA消息中有一个被称为被管地址配置标记(managed address configuration flag)或M标记(M flag)的1比特字段。 M标记为0时，表示该设备使用SLAAC。 M标记为1时，表示该设备使用DHCPv6
在没有DHCPv6服务器的情况下，设备就能动态确定自己的全局单播地址，这是IPv6的一个重要优势。对于物联网来说，网络摄像头和传感器等IPv6设备完全可以在开机后从路由器以及EUI-64进程获得其全部编址信息。

2.DHCPv6

DHCPv6类似于IPv4的DHCP, DHCPv6可以为IPv6设备提供状态化自动配置和无状态自动配置能力。设备被配置为自动获得其IPv6编址信息后，将会使用以下方法:

使用RA消息的无状态编址;
使用DHCPv6的状态化编址。

5.3 子网划分

一个典型的IPv6站点通常会拥有提供商(如ISP)分配的/48前缀，从而会创建16比特子网ID，能够创建65536个子网。全0和全1子网都是有效子网，剩余的64比特都是接口ID。
这使得RIR和ISP能够更灵活地为用户分配IP地址，从而极大地提高了有限的IPv6地址空间的分配效率。

5.3.1 扩展子网前缀：

IPv6的子网划分并不局限于16比特子网ID，可以选择任意数量的子网比特作为子网ID。像IPv4一样，如果希望增加子网数量或者减少每个子网中的主机数量，就必须从接口ID借位。但是任何包含端系统的网段都应该保/64前缀，因为/64前缀长度是支持无状态地址自动分配的前提。

5.3.2 在半字节边界划分子网：

如果需要扩展子网ID(也就是说从接口ID借位)，那么最佳做法就是在半字节边界划分子网，半字节是4比特，子网划分依然非常直观。

在半字节内划分子网：对绝大多数客户网络来说，都不推荐在半字节内划分子网，因为这么做不但没什么好处，而且还会增加子网划分的实施难度与故障排查的难度。

【学习资料】

【01学习笔记】

《IPv6技术精要（第二版）》导读
IPv6技术精要–第1章 IPv6简介
IPv6技术精要–第2章入门
IPv6技术精要–第3章对比IPv4和IPv6
IPv6技术精要–第4章 IPv6地址表示方法
IPv6技术精要–第5章 IPv6公网单播地址
IPv6技术精要–第6章 IPv6本地链路单播地址
Pv6 技术精要–第7章 IPv6多播地址
IPv6技术精要–第8章 IPv6动态地址分配原理
IPv6技术精要–第9章无状态地址自动配置SLACC
IPv6技术精要–第10章无状态DHCPv6
IPv6技术精要–第11章有状态DHCPv6
IPv6技术精要–第12-13章 ICMPv6和邻居发现协议（ND协议）
IPv6技术精要–第14-16章 IPv6路由选择
IPv6技术精要–第17章双栈和隧道

【02课程实验】

IPv6实验一：VMware：主机使用IPv6地址ping通本地虚拟机
IPv6实验二：子网划分及静态地址配置（思科GNS3）
IPv6实验三：三种IPv6动态地址分配方法（含无状态SLAAC、有状态DHCPv6、两者结合）
IPv6实验四：IPv6路由选择协议配置
IPv6实验五：IPv4到IPv6的过渡

【03其他资料】

《IPv6技术精要（第二版）》
Ipv6技术与应用课件+实验+安装软件
电子档+PPT（部分）