IPV6 - 基礎介紹

IPV6 出現的背景

考慮到 IPV4 的地址已經不能滿足當前網絡的需要，出現了不夠用的情況。為此做出了如下的努力：

• 無類的路由 - CIDR，可攜帶子網掩碼進行傳輸
• 可變長子網 - VLSM，向主機位借為成為網絡位
• 使用 NAT, 使用多個私有地址對應一個 NAT 外網地址
• 多私有地址的使用 - 私有在不同的局域網可以重復

雖然出現了類似的解決方案，但終究無法從根本上解決這個問題，而且還帶來了一些額外的問題：

• NAT 打破了 IP 端到端的傳輸機制，並且抑制了端到端的網絡安全性
• NAT 不能支持所有的應用
• 將多個網絡的私有地址進行合並時非常麻煩，存在重疊的問題。

所以新版本的 IPV6 出現了，並增加了更多的支持和功能：

• 地址數量激增：2^128 個
• 簡化 IP 地址頭部
• 增強了安全性和可移動性（EUI-64）
• 支持 IPV4 到 IPV6 的過度技術，兼容 IPV4（雙棧，隧道，NAT64...）

IPV6 地址格式

可以看到：IPV6 由 128bit 組成，用 16 進制表示，共 32 位，其中每四位為一組，用冒號分開，共 8 組。

由於 IPV6 位數較多，於是有了一些縮寫的原則：

1. 前導 0 可以省略
2. 每組中如果都是0，可以簡寫為 0.
3. 如果有連續的 0:0:0，可以將其簡寫為 ::, 但每個 IPV6 中只能有一個 :: .

另外和 IPV4 一樣，在表示網段時，IPV6 也為網絡位和主機位。其中默認前 64 位為網絡位。

IPV6 地址類型

IPV4	IPV6
單播	單播
組播	組播
廣播	任播（尋找最近）

單播：

• 全局為一單播地址：如 2000::/3, 相當於 IPV4 中的公有 IP 地址（有 IANA 管理和下發）
  • 前 3 個 bit 固定為 001
  • 從 4 個 bit 到 64 為 subnet-ID （由區域構成）
  • 后 64 個為接口 ID（主機 ID）
• 鏈路本地地址：如 fe80::/10,在物理鏈路中使用，可理解為在一個廣播域內的通信（無法跨越路由器）
  • 滿足1111 1110 10xx 前 10 位為鏈路本地地址
• 本地唯一單播地址：如 fc00::/7, 類似於 IPV4 中的私有地址
  • 滿足 1111 110x 前 7 位開頭的所有地址為本地唯一單播地址

任播：和之前 IPV4 給路由器接口配置地址只能唯一不同，一個 IPV6 地址可以配置到多台路由器的接口上。此時路由器再轉發數據時，會查看路由表中，離自己最近的那台設備進行轉發。

特殊地址：

1. ::1 類似於 IPV4 （127.10.0.1）回環接口，用於測試
2. :: 類似於 IPV4 0.0.0.0

EUI-64

使用 EUI-64 自動配置 IPV6 地址，配置鏈路本地地址。

由於每台設備的 MAC 地址是唯一的，所以通過 MAC 我們就能得到唯一的 IPV6 地址：

1. 將 MAC 地址均分為前 24 位和后 24 位，在中間插入 FF FE 共 16 bit .
2. 然后將第 7 位反轉.
3. 最后補充前 64 位，鏈路本地加 FE80:: + 上面的地址

配置

# 打開 ipv6 功能
Router1(config)#ipv6 unicast-routing
Router1(config)#int e 0/0
# 自動分配地址
Router(config-if)#ipv6 address autoconfig
# 配置全局唯一地址：
Router(config-if)#ipv6 address 2000::1/64
Router(config-if)#no shutdown

Router1#show ipv6 interface brief
Ethernet0/0            [administratively down/down]
    FE80::A8BB:CCFF:FE00:1000
    2000::1
Ethernet0/1            [administratively down/down]
    unassigned
Ethernet0/2            [administratively down/down]
    unassigned
Ethernet0/3            [administratively down/down]
    unassigned