【文章內(nèi)容簡介】 31版本號報頭長度服務(wù)類型總長度標志符分片標志分片偏移量生存時間上層協(xié)議類型報頭檢驗和源地址目的地址可選項+填充字節(jié)圖31 IPv4報文的報頭結(jié)構(gòu)示意圖IPv6報文的基本報頭如圖32Bit0 4 11 12 15 16 23 24 31版本號通信類型流標簽有效負載長度下一個報頭跳數(shù)極限源地址（128位）目的地址（128位）圖32 IPv6報文的基本報頭結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，IPv6報頭比IPv4報頭簡單。兩個報頭中唯一保持同樣含義和同樣位置的是版本號字段，都是用最開始的4位來表示。但IPv4報頭中有6個字段不再采用，它們是：報頭長度、服務(wù)類型、標識符、分片標志、分片偏移量、報頭校驗和；有3個字段被重新命名，并在某些情況下略有改動，它們是：總長度、上層協(xié)議類型、存活時間；對IPv4報頭中的可選項(options)機制進行了徹底的修正，增加了2個新的字段：通信類型(traffic class)、流標簽（flow label）。4 IPv6尋址本章在介紹IPv6尋址之前，首先介紹一些與使用IP尋址來標識和定位IP網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點相關(guān)的問題。多年以來, IP地址被認為是可以在IP網(wǎng)絡(luò)上最終唯一并持久的節(jié)點標識符。近年中，尤其是隨著下一代IP技術(shù)的發(fā)展，對于IP地址的這種觀點正在改變。如果我們?nèi)韵襁^去20年中所使用的方法來分配網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點地址，那將是一種不必要和低效的辦法。本章在介紹了RFC 2373(IPv6尋址體系結(jié)構(gòu))中描述的IP尋址體系結(jié)構(gòu)之后，將首先介紹一些與IP尋址相關(guān)的議題。然后將介紹幾種可能的地址分配方法。本章將IPv6尋址分成了以下幾個部分： 128位地址的結(jié)構(gòu)和命名及IPv6地址的不同類型(單播、組播和泛播)。IPv6的設(shè)計者們可以只是簡單地在IPv4尋址體系結(jié)構(gòu)中擴大地址空間。但是這樣一來將使我們喪失一個改進IP的巨大機會。對于整個尋址體系結(jié)構(gòu)的修改所帶來的巨大機會，不僅體現(xiàn)在提高地址分配的效率上，同時也體現(xiàn)在提高IP選路性能上。4．1 IPv6的地址IPv4與IPv6地址之間最明顯的差別在于長度：IPv4地址長度為32位，而IPv6地址長度為128位。RFC 2373中不僅解釋了這些地址的表現(xiàn)方式，同時還介紹了不同的地址類型及其結(jié)構(gòu)。IPv4地址可以被分為2至3個不同部分(網(wǎng)絡(luò)標識符、節(jié)點標識符，有時還有子網(wǎng)標識符)，IPv6地址中擁有更大的地址空間，可以支持更多的字段。IPv6地址有三類、單播、組播和泛播地址。單播和組播地址與IPv4的地址非常類似，但IPv6中不再支持IPv4中的廣播地址，而增加了一個泛播地址。4．2 IPv6的地址表式方式IPv4地址一般以4部分間點分的方法來表示，即4個數(shù)字用點分隔。例如，下面是一些合法的IPv4地址，都用十進制整數(shù)表示：IPv4地址也時常以一組4個2位的十六進制整數(shù)或4個8位的二進制整數(shù)表示，但后一種情況較少見。IPv6地址長度4倍于IPv4地址，表達起來的復(fù)雜程度也是IPv4地址的4倍。IPv6地址的基本表達方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一個4位十六進制整數(shù)(16位)。每一個數(shù)字包含4位，每個整數(shù)包含4個數(shù)字，每個地址包括8個整數(shù)，共計128位( 448 = 128 )。例如，下面是一些合法的IPv6地址：CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:20201030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B2000:0:0:0:0:0:0:1請注意這些整數(shù)是十六進制整數(shù)，其中A到F表示的是10到15。地址中的每個整數(shù)都必須表示出來，但起始的0可以不必表示。這是一種比較標準的IPv6地址表達方式，此外還有另外兩種更加清楚和易于使用的方式。某些IPv6地址中可能包含一長串的0(就像上面的第二和第三個例子一樣)。當出現(xiàn)這種情況時，標準中允許用“空隙”來表示這一長串的0。換句話說，地址2000:0:0:0:0:0:0:1可以被表示為：2000::1這兩個冒號表示該地址可以擴展到一個完整的128位地址。在這種方法中，只有當16位組全部為0時才會被兩個冒號取代，且兩個冒號在地址中只能出現(xiàn)一次。在IPv4和IPv6的混合環(huán)境中可能有第三種方法。IPv6地址中的最低32位可以用于表示IPv4地址，該地址可以按照一種混合方式表達，即X:X:X:X:X:X:，其中X表示一個16位整數(shù)，而d表示一個8位十進制整數(shù)。例如，地址0:0:0:0:0:0:就是一個合法的IPv4地址。把兩種可能的表達方式組合在一起，該地址也可以表示為：::由于IPv6地址被分成兩個部分—子網(wǎng)前綴和接口標識符，因此人們期待一個IP節(jié)點地址可以按照類似CIDR地址的方式被表示為一個攜帶額外數(shù)值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩碼。即，IPv6節(jié)點地址中指出了前綴長度，該長度與IPv6地址間以斜杠區(qū)分，例如：1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B/60這個地址中用于選路的前綴長度為60位。4．3 IPv6的尋址模型IPv6尋址模型與IPv4很相似。每個單播地址標識一個單獨的網(wǎng)絡(luò)接口。IP地址被指定給網(wǎng)絡(luò)接口而不是節(jié)點，因此一個擁有多個網(wǎng)絡(luò)接口的節(jié)點可以具備多個IPv6地址，其中任何一個IPv6地址都可以代表該節(jié)點。盡管一個網(wǎng)絡(luò)接口能與多個單播地址相關(guān)聯(lián)，但一個單播地址只能與一個網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)聯(lián)。每個網(wǎng)絡(luò)接口必須至少具備一個單播地址。這里有一個非常重要的聲明和一個非常重要的例外。這個聲明與點到點鏈路的使用有關(guān)。在IPv4中，所有的網(wǎng)絡(luò)接口，其中包括連接一個節(jié)點與路由器的點到點鏈路，都需要一個專用的IP地址。隨著許多機構(gòu)開始使用點到點鏈路來連接其分支機構(gòu)，每條鏈路均需要其自己的子網(wǎng),這樣一來消耗了許多地址空間。在IPv6中，如果點到點鏈路的任何一個端點都不需要從非鄰居節(jié)點接受和發(fā)送數(shù)據(jù)的話，它們就可以不需要特殊的地址。即，如果兩個節(jié)點主要是傳遞業(yè)務(wù)流，則它們并不需要具備IPv6地址。為每個網(wǎng)絡(luò)接口分配一個全球唯一的單播地址的要求阻礙了IPv6地址的擴展。一個提供通用服務(wù)的服務(wù)器在高需求量的情況下可能會崩潰。因此，IPv6地址模型中又提出了一個重要的例外：如果硬件有能力在多個網(wǎng)絡(luò)接口上正確地共享其網(wǎng)絡(luò)負載的話，那么多個網(wǎng)絡(luò)接口可以共享一個IPv6地址。這使得從服務(wù)器擴展至負載分擔的服務(wù)器群成為可能，而不再需要在服務(wù)器的需求量上升時必須進行硬件升級。4．4 IPv6的地址類型IP地址有三種類型：單播、組播和任意點播。廣播地址已不再有效。RFC2373中定義了三種IPv6地址類型：? 單播：一個單接口的標識符。送往一個單播地址的包將被傳送至該地址標識的接口上。? 泛播：一組接口(一般屬于不同節(jié)點)的標識符。送往一個泛播地址的包將被傳送至該地址標識的接口之一(根據(jù)選路協(xié)議對于距離的計算方法選擇“最近”的一個)。? 組播：一組接口(一般屬于不同節(jié)點)的標識符。送往一個組播地址的包將被傳送至有該地址標識的所有接口上。 以下由自己獨立完成5 IPv6 路由選擇IPv6路由選擇協(xié)議仍然使用最長匹配前綴作為路由選擇機制，與IPv4中相同。但是，因為IPv6協(xié)議定義成一種新的協(xié)議簇，在路由器上同時啟用IPv4和IPv6協(xié)議時，IPv6路由選擇表的處理和管理是與IPv4路由選擇表分離的。下面的小節(jié)涵蓋這些主題：路由器上的IPv6路由選擇表——這部分內(nèi)容簡要描述Cisco IOS 軟件技術(shù)中用來顯示IPv6路由選擇表的命令。路由選擇協(xié)議的管理距離——與IPv4相比，支持IPv6的路由選擇協(xié)議的管理距離保持不變。5．1 顯示IPv6路由選擇表在網(wǎng)絡(luò)中，任何接收IP數(shù)據(jù)報的中間路由器的最重要任務(wù)是確定到目的地的最佳路徑。然后中間路由器轉(zhuǎn)發(fā)所有的數(shù)據(jù)包到下一個網(wǎng)絡(luò)段，到達另一個中間路由器，該路由器重復(fù)相同的過程，如此下去直到最終目的地。在轉(zhuǎn)發(fā)過程中，為了確定最佳路徑，路由器使用路由選擇表，路由選擇表指出將要使用的下一個網(wǎng)絡(luò)段。路由選擇表包含的條目要么是通過路由選擇協(xié)議動態(tài)得到的，要么是由網(wǎng)絡(luò)管理員靜態(tài)配置的。在Cisco IOS 軟件內(nèi)，show ipv6 route 是一個新命令，用于顯示IPv6路由選擇表。路由選擇表包括目的網(wǎng)絡(luò)路由列表，每條路由包括掩碼、輸出接口、路由類型和每條路由的管理距離。該命令與IPv4中常用的 show ip route 命令功能相同。5．2 管理距離管理距離是標示路由選擇協(xié)議可靠性的一個值。隨著時間變化，路由選擇協(xié)議使用管理距離值，從最可靠到不太可靠進行排序。在轉(zhuǎn)發(fā)過程中，當使用不同路由選擇協(xié)議的若干路由指向相同的目的網(wǎng)絡(luò)時，路由器用管理距離來選擇最佳路徑。管理距離數(shù)值越低，對路由器而言，路由的優(yōu)先級就越高。支持IPv6的路由選擇協(xié)議的管理距離與IPv4的對應(yīng)協(xié)議相比沒有變化。表51給出了自在Cisco IOS 軟件技術(shù)所支持的每個IPv6路由選擇協(xié)議的管理距離。表51 IPv6路由選擇協(xié)議的管理距離路由選擇協(xié)議管理距離（默認）已連接接口0靜態(tài)路由（面向接口）0靜態(tài)路由（面向下一條）1外部BGP（EBGP）20OSPF110ISIS115RIP120內(nèi)部BGP（IBGP）2005．3 靜態(tài)IPv6路由配置實例Ipv6 route 命令添加靜態(tài)IPv6路由。該命令對應(yīng)于IPv4中的 ip route 命令。一旦確定了目的IPv6網(wǎng)絡(luò)，路由必須指向下一條IPv6地址和路由器的接口二者中的一個，如下所示：Router（config） ipv6 route ipv6prefix/prefixlength{nexthop/interface}[distance]Ipv6prefix參數(shù)是目的IPv6網(wǎng)絡(luò)；prefixlength是給定的IPv6前綴長度；nexthop是用來到達目的IPv6網(wǎng)絡(luò)的一個IPv6地址；interface能夠用來指示靜態(tài)路由輸出的接口，如串行鏈路或隧道；distance是可選參數(shù)，設(shè)定管理距離，默認情況下，靜態(tài)路由的管理距離是1。使用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口ethernet0，通過下一條地址fe80::2500:3eff:fee4:4c01，可到達目的IPv6網(wǎng)絡(luò)2001:4100:ffff::/48，如下所示：Router（config） ipv6 route 2001:4100:ffff::/48 ethernet0 fe80::2500:3eff:fee4:4c01通過Tunnel0 接口，可到達目的IPv6網(wǎng)絡(luò)3ffe：：/16Router（config） ipv6 route 3ffe：：/16 Tunnel0下面是默認的IPV6路由配置，其中使用了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口ethernet1，并指向下一條地址fe80::2500:3eff:fee4:4c01Router（config） ipv6 route ：：/0 ethernet1 fe80::2500:3eff:fee4:4c01ipv6 route命令是在全局基礎(chǔ)上啟用的。實例配置：實驗介紹：RRR3是局域網(wǎng)內(nèi)通過以太網(wǎng)相互連接的路由器，并且使用的是IPv6版本的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?，F(xiàn)要求使用靜態(tài)的IPv6配置方法，不僅使三臺路由器本身能夠相互通信而且和能夠連接到外網(wǎng)。InternetR1R2R3f0/0f0/0f0/1F0/0 afec:1988::/64dea1:1888::/64s0/0圖51 配置靜態(tài)IPv6 使RRR3互通，并和外網(wǎng)通信實驗步驟：（1）配置路由器R1 R1conf t //進入全局配置模式R1(config)ipv6 unicastrouting //啟用ipv6功能R1(config) interface fastEthernet 0/0 //進入fastethernet0/0的端口配置模式R1(configif) ipv6 address dea1:1888::1/64 //配置端口的ipv6地址R1(configif) no shutdown //開啟fastethernet0/0端口R1(config)ipv6 route afec:1988::/64 fastEthernet 0/0 dea1:1888::2 //配置靜態(tài)的ipv6路由R1(config)ipv6 route ::/0 fastEthernet0/0 dea1:1888::2 //配置靜態(tài)的默認ipv6路由，路由表中不存在的路由條目走端口fastEthernet0/0，下一條地址是dea1:1888::2。R1copy runningconfig startupconfig //保存配置文件（2）配置路由器R2R2conf tR2(config)ipv6 unicastroutingR2(config) interface fastEthernet 0/1R2(configif)ipv6 address dea1:1888::2/64R2(configif)no shutdownR2(config)interface fastEthernet 0/0R2(configif)ipv6 address afec:1988::2/64R2(configif)no shutdownR2(config)ipv6 route ::/0 fastEtherne