第十七章:IP版本

思科出版社

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全球单播寻址，路由和子网:本节将介绍unicast IPv6地址、IPv6路由和使用IPv6子网背后的概念，所有这些都与IPv4相比较。

IPv6协议和寻址:本节研究与IPv6结合使用的最常见协议。

配置IPv6路由和路由协议:本节介绍如何在Cisco路由器上配置IPv6路由和路由协议。

IPv6过渡选项:本节解释从IPv4迁移到IPv6的一些选项。

IP version 6 (IPv6)， IPv4的替代协议，由于几个原因而广为人知。IPv6通过使用一个大约10位的128位地址，为全球互联网中耗尽IPv4地址的问题提供了最终解决方案38总地址，而不是仅仅的(近似的)4*109IPv4中的总地址。然而，IPv6在过去十多年里一直是终极的长期解决方案，部分原因是包括网络地址转换/端口地址转换(NAT/PAT)在内的临时解决方案推迟了我们真正耗尽公共单播IP地址的那一天。

本章主要关注IPv6寻址和路由，部分原因是最终迁移到IPv6的主要动机是为了缓解IPv4的地址限制。本章还简要介绍了IPv6的其他一些特性，并解释了需要IPv6的一些原因。

“我已经知道了吗?”Quiz

“我已经知道这个了吗?”测试可以让你评估你是否应该阅读整个章节。如果你在这9个自我评估问题中只漏掉了一个，你可能想要进入“考试准备任务”部分。表丹麦队lists the major headings in this chapter and the "Do I Know This Already?" quiz questions covering the material in those headings so that you can assess your knowledge of these specific areas. The answers to the "Do I Know This Already?" quiz appear in Appendix A.

表丹麦队“我已经知道了吗?”基金会的主题部分-to-Question Mapping

基金会的主题部分

问题

全局单播寻址、路由和子网

1、2

IPv6协议和寻址

3 - 5

配置IPv6路由和路由协议

6 - 8

IPv6过渡选项

9

  1. 以下哪个组织最有可能使企业获得IPv6全局单播IP地址块的管理分配?

    1. ISP

    2. 互联网名称与数字地址分配机构

    3. 一个RIR

    4. 全局单播地址不是由外部组织管理分配的。

  3. 以下哪个是fe80: 00:00: 00:00:0100: 00:00: 00:00: 00:00:0123的最短有效缩写?

    1. FE80:: 100:: 123

    2. 或佣金::1::123

    3. FE80:: 100:0:0:0:123:4567

    4. FE80:0:0:100:: 123

  5. 下列哪个选项列出了多播IPv6地址?

    1. 2000::1:1234:5678:9ABC

    2. FD80: 1:1234:5678:9ABC

    3. FE80:: 1:1234:5678:9ABC

    4. FF80: 1:1234:5678:9ABC

  7. 以下哪个选项列出了一个协议或函数，可以被主机用来动态学习自己的IPv6地址?

    1. 有状态的DHCP

    2. 无状态的DHCP

    3. 无状态自动配置

    4. 邻居发现协议

  9. 下列哪项帮助IPv6主机了解其子网上的默认网关的IP地址?

    1. 有状态的DHCP

    2. 无状态的RS

    3. 无状态自动配置

    4. 邻居发现协议

  11. 以下哪个是支持IPv6的路由协议?

    1. RIPng

    2. RIP-2

    3. OSPFv2

    4. OSPFv3

    5. OSPFv4

  13. 在下面的配置中，这个路由器的Fa0/0接口的MAC地址是4444.4444.4444。该接口将使用以下哪个IPv6地址?

  14. ipv6 unicast-routing ipv6路由器rip tag1接口FastEthernet0/0 ipv6地址3456::1/64

    1. 3456::C444:44FF: FE44:4444

    2. 3456::4444:44FF: FE44:4444

    3. 3456::1

    4. FE80:: 1

    5. FE80:: 6444:44FF: FE44:4444

    6. FE80:: 4444:4444:4444

  15. 在前一个问题的配置文本中，RIP没有处理接口Fa0/0。以下哪个配置命令可以在Fa0/0上启用RIP ?

    1. 网络3456::/ 64

    2. 网络3456::/ 16

    3. 网络3456::1/128

    4. ipv6rip启用

    5. ipv6把标签1启用

  17. 以下哪一种ipv4到ipv6的转换方法允许只使用ipv4的主机与只使用ipv4的主机通信?

    1. 双堆栈

    2. 6 to4隧道

    3. ISATAP隧道

    4. NAT-PT

基础的话题

在过去的10-20年里，随着互联网和网络技术的发展和成熟，世界发生了巨大的变化。20年前，还没有一个全球网络能够让普通民众轻易地与之连接。十年前，公共互联网已经发展到世界大部分地区的人都可以连接到互联网，但大多数互联网用户都是更精通计算机的人。今天，几乎每个人都可以通过他们的个人电脑、手持设备、电话，甚至冰箱来上网。

最终迁移到IPv6可能是由更多地址的需求驱动的。实际上，每个移动电话都支持互联网通信，需要使用IP地址。大多数新车都有获取和使用IP地址的能力，还有无线通信功能，当汽车的诊断检测到汽车有问题时，汽车经销商可以联系客户。一些制造商已经接受了所有设备都需要启用IP的想法。

除了对IPv4地址需求的增长，来自政府机构的指令也会推动对IPv6的需求。在撰写本文时，美国政府已经在2008年设定了一个日期，所有政府机构都应该在其核心IP网络中运行IPv6。这样的举措可以帮助推动IPv6的采用。

虽然网络可能迁移到IPv6的两个最大原因是需要更多的地址和来自政府组织的命令，但至少IPv6包括一些有吸引力的功能和迁移工具。其中一些优点如下:

  • 地址分配特点:IPv6地址分配允许更容易地重新编号、动态分配和恢复地址，具有移动设备四处移动和保持其IP地址的良好特性(从而避免了必须关闭和重新打开应用程序)。

  • 聚合:IPv6巨大的地址空间使得互联网中地址块的聚合更加容易。

  • 不需要NAT/PAT:在所有设备上使用公开注册的唯一地址消除了对NAT/PAT的需要，这也避免了一些由NAT引起的应用层和VPN-tunneling问题。

  • IPsec:IPsec可以与IPv4和IPv6一起工作，但是它在IPv6主机上是必需的，所以您可以根据VPN隧道的需要依赖对IPsec的支持。

  • 头的改进:虽然这看起来是一个小问题，但是IPv6报头与IPv4相比改进了许多方面。特别是，路由器不需要为每个包重新计算报头校验和，从而减少每个包的开销。此外，报头还包括一个流标签，可以方便地识别通过同一个TCP或用户数据报协议(UDP)连接发送的数据包。

  • 转换工具:正如本章最后一个主要部分所述，IPv6有许多工具来帮助从IPv4过渡到IPv6。

从IPv4到IPv6的全球迁移将不是一个事件，甚至不是日历上的一年。相反，这将是一个漫长的过程，一个已经开始的过程。网络工程师越来越需要更多地了解IPv6。本章涵盖了IPv6的基础知识，最后讨论了生活在IPv4和IPv6可能共存很长一段时间的世界中的一些问题。

请注意-信息周刊(http://www.informationweek.com)发表了一篇关于需要迁移到IPv6的有趣文章，大约在这本书完成的时候。要查看这篇文章，可以在网站上搜索这篇文章“即将到来的Internet地址短缺”。

全局单播寻址、路由和子网

互联网最初的设计目标之一是,所有组织将注册并被分配一个或多个公共IP网络(A、B或C)。通过注册使用一个特定的公共网络,使用网络是由公司或组织编号当局,世界上没有其他公司或组织将在网络中使用的地址。因此，世界上所有的主机都将拥有全球唯一的IP地址。

从Internet基础设施的角度来看，特别是防止Internet路由器的路由表变得太大的目标，为每个组织分配整个网络在一定程度上有所帮助。Internet路由器可以忽略所有子网，而为每个类网络提供路由。例如，如果一个公司注册并分配了B类网络128.107.0.0/16,Internet路由器只需要一条路由就可以连接整个网络。

随着时间的推移，互联网发展迅猛。到了20世纪90年代初，有一点变得很清楚，那就是必须要做点什么，否则当所有的公共IP网络都被分配出去、不复存在时，互联网的发展就会陷入停滞。另外，对于当时的路由器技术来说，Internet路由器中的IP路由表变得太大了。因此，互联网社区共同努力，提出了一些短期和长期的解决方案，以解决两个问题:公共地址的短缺和路由表的大小。

短期解决方案包括一个更智能的公共地址分配策略，其中公共地址不只是作为a、B和C类网络分配，而是作为更小的细分(前缀)分配，从而减少了浪费。此外，通过更智能地分配地址范围，减少了Internet路由表的增长。例如,分配C类网络,从198年开始,只有一个特定的互联网服务提供商(ISP)在一个特定的世界的一部分允许其他ISP使用一个路由198.0.0.0/8-in——换句话说,所有地址从198年开始,而不是一个路线的65536种不同的C类网络,从198年开始。最后，NAT/PAT通过允许一个典型的家庭或小型办公室只使用一个公共IPv4地址取得了惊人的结果，极大地减少了对公共IPv4地址的需求。

这两个问题的最终解决方案都是IPv6。IPv6地址的绝对数量解决了地址耗尽的问题。IPv4中已经使用的地址分配策略已经被改进并应用到IPv6，在Internet路由器中保持IPv6路由表更小的方面取得了良好的效果。以下部分提供了对这两个问题的一般性讨论，特别是如何全局单播地址，以及如何分配IPv6地址前缀的良好管理选择，以帮助在全球互联网中的路由。这些部分以讨论IPv6的子网结束。

用于高效路由的全局路由聚合

当IPv6在20世纪90年代初被定义的时候，很明显，关于如何分配公共IPv4地址空间的深思熟虑的选择可以通过保持它们的路由表更小来帮助提高互联网路由器的效率。通过遵循这些经验教训，IPv6公共IP地址分配可以使更有效的路由，因为互联网迁移到IPv6。

IPv6的地址分配策略优雅，但简单，可以大致概括如下:

  • 公共IPv6地址按主要地理区域分组(数字上)。

  • 在每个区域内，地址空间被该区域内的ISP进一步细分。

  • 在区域内的每个ISP中，地址空间进一步细分为每个客户。

处理IPv6地址分配的组织与处理IPv4地址分配的组织相同。国际互联网公司(ICANN)http://www.icann.org)拥有过程。ICANN为每个区域互联网注册中心(RIR)分配一个或多个IPv6地址范围，发布时存在五个IPv6地址范围，大致覆盖北美、中美洲/南美洲、欧洲、亚洲/太平洋和非洲。然后，这些rir将其分配的地址空间细分为更小的部分，将前缀分配给不同的isp和其他较小的注册中心，而isp则将更小的地址范围分配给它们的客户。

请注意-互联网分配数字管理局(IANA)以前拥有地址分配过程，但它已过渡到ICANN。

IPv6全球地址分配计划导致更有效的路由，如图所示图丹麦队。图中显示了一个虚构的公司(Company1)，它已经被一个虚构的ISP分配了IPv6前缀NA-ISP1(代表北美ISP number 1)，图中列出了美国的Internet number注册表(ARIN)，这是北美的RIR。

图丹麦队

IPv6全球路由的概念视图

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