為何要部署IPV6

来源:https://www.cnblogs.com/wangjin-ilync/archive/2018/01/16/8295228.html
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·IPv4的局限性： 1.地址空間的局限性：IP地址空間的危機由來已久，並正是升級到IPv6的主要動力。 2.安全性：IPv4在網路層沒有安全性可言，安全性一直被認為是由網路層以上的層負責。 3.自動配置：對於IPv4節點的配置比較複雜，讓很多普通用戶無所適從。 4.NAT：破壞了Internet端 ...


·IPv4的局限性：

  1.地址空間的局限性：IP地址空間的危機由來已久，並正是升級到IPv6的主要動力。

  2.安全性：IPv4在網路層沒有安全性可言，安全性一直被認為是由網路層以上的層負責。

  3.自動配置：對於IPv4節點的配置比較複雜，讓很多普通用戶無所適從。

  4.NAT：破壞了Internet端到端的網路模型。

  5.由於IPv4地址分配雜亂無章，沒有層次性，網路設備需要維護龐大的路由表項。

  6.IPv4包頭過於複雜，使得網路節點處理的效率不高。

 

IPV6的好處：

  1、超大的地址空間

  2、全球可達性，不需要再用NAT

  3、全球重新部署，有規劃，易於實現聚合

  4、能自動配置，實現即插即用

  5、方便的進行重編址

  6、包頭簡單，通過擴展包頭技術可實現以後的新技術擴展

 

ipv4 路由轉發的時候，ip包會改變checksum(校驗和) 和TTL(每經過一個路由器TTL值減一)

ipv6 只變TTL，沒有校驗和

 

CPU現在無法實現128位的轉發。

最好只是64位的。

 

·Theoretical limit: 4.3 billion  (十億)   43億

  Practical limit  : 250 million  (百萬)   2.5億

 

  Over 420 million Internet in Y2001

  (less than 10% of the worldwide population)

 

 

沒有廣播，組播代替廣播。所以沒有ARP。

IPv4中的廣播(broadcast)可以導致網路性能的下降甚至廣播風暴(broadcast storm).在IPv6中,就不存在廣播這一概念了,取而代之的是組播(multicast)和任意播(anycast),任意播也稱為泛播.

 

IPV6在乙太網中的協議ID值是0x86DD

 

＜IPV6地址的表示方法＞

·IPv4  點分十進位      32bit

  IPv6  冒號分十六進位  128bit

 

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000=>::

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001=>0:0:0:0:0:0:0:1=>::1

2001:0000:0000:1234:0000:0000:0567:00ff=>2001::1234:0:0:567:ff   只能有一個::

fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009=>fe80::9

 

 

URL的IPV6地址表示

   為了區分IPV6地址中的冒號和埠號前的冒號，要把IPV6地址用[]括起來

   <www.example.net:8080/index.html>

   <https:[2001:410:0:1:250:fcee:e450:33ab]:8443/abc.html>

 

IPV6中掩碼的表示：

在IPV6中掩碼只能使用CIDR表示法

 

2001:410:0:1::45ff/128

2001:410::1/64

 

註意：在IPV6中沒有廣播地址和網路號保留地址

 

------------------------------------------------------------------------------------------

 

＜IPV6的地址類型＞

可分為三大類：

1、單播地址

2、組播地址

3、任意播地址

 

單播--Unicast : one to one

·單播地址用於一對一的連接

·IPv6單播地址有以下六種類型：

 

　1－Aggregate Global Unicast Address   2xxx:xxxxx/3  -  3FFF: :FFFF

                                       2001::/16  IPV6網際網路地址

                                       2002::/16  6to4過渡地址

  2－Link Local Address　　　           FE80::/10   (前10位以FE80開頭)

  3－Site Local Address (Private)       FEC0::/10

  4－Unspecified Address　　            0:0:0:0:0:0:0:0/128 => ::/128

  5－Loopback Address 　　　            0:0:0:0:0:0:0:1/128 => ::1/128

　6－IPv4 Compatible Address            ::192.168.30.1  => ::C0A8:1E01

 

以下是一些單播地址的具體說明：

1、可聚合全球單播地址Aggregate global unicast address

 

由IANA分配的可在全球路由的公網IP地址

 

目前已分配的首碼：2000::/3     占用了12.5%的IPV6地址空間

2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000--3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

 

這個首碼中總共包含8192個/16的首碼

目前實際用於IPV6網際網路運作的首碼：2001::/16

2002::/16 為使用6-TO-4過渡機制的節點保留

3ffe::/16 用於6bone測試目的的首碼

 

2、本地鏈路地址：link-local address

當在一個節點啟用IPV6，啟動時節點的每個介面自動生成一個link-local address

其首碼64位為標準指定的，其後64位按EUI-64格式來構造

註意：在本鏈路上，路由表中看到的下一跳都是對端的Link Local地址,不是公網IP地址

 

首碼：FE80::/10

範圍：只能在本地鏈路使用，不能在子網間路由

 

為何需要link-local--在一個介面可以配置很多IPv6地址，所以學習路由就有可能出現很多下一跳。

所以出現Link Local地址唯一標識一個節點。在本地鏈路看到下一跳都是對端的Link Local地址。

在網路重新編址過程中，節點和路由器的Link Local地址不會發生變化，可以很容易地做一個修改，不用擔心網路不可達。

 

R1（config-if）#ipv6 address FE80:0:0:0:0123:0456:0789:0abc link-local   手工指定link-local地址

 

3、本地站點地址：site-local address

IPV6的私網地址，就像IPV4中的私網保留地址一樣

只占用到整個IPV6地址空間的0.1%

 

首碼：FEC0::/10  其後的54比特用於子網ID  最後64位用於主機ID

範圍：只能在本站點內使用，不能在公網上使用

 

例如：在本地分配十個子網

1、FEC0:0:0:0001::/64

2、FEC0:0:0:0002::/64

3、FEC0:0:0:0003::/64

10、FEC0:0:0:000A::/64

 

本地站點地址被設計用於永遠不會與全球IPV6網際網路進行通信的設備，比如：印表機、內部網伺服器、網路交換機等

 

4、未指定地址Unspecified address

 

形式：0:0:0:0:0:0:0:0

表示地址未指定，或者在寫預設路由時代表所有路由

 

5、迴環地址Loopack address

 

形式：0:0:0:0:0:0:0:1

同IPV4中127.0.0.1地址的含義一樣，表示節點自已

 

6、內嵌IPV4地址的IPV6地址  IPv4 Compatible Address

1、IPV4相容的IPV6地址--用於在IPV4網路上建立自動隧道，以傳輸IPV6數據包。

   其中高96bit設為0，後面跟32bit的IPV4地址

   0000:0000:0000:0000:0000:0000:206.123.31.2

   0000:0000:0000:0000:0000:0000:ce7b:1f02

 

   由於這種機制不太好，現在已經不再使用，轉而採用更好的過渡機制

 

2、映射IPV4的IPV6地址--僅用於擁有IPV4和IPV6雙協議棧節點的本地範圍

   其中高80bit設為0,後16bit設為1，再跟IPV4地址

   0000:0000:0000:0000:0000:ffff:206.123.31.2

   0000:0000:0000:0000:0000:ffff:ce7b:1f01

 

EUI-64格式：擴展惟一標識符

在IPV6中，無狀態自動配置機制使用EUI-64格式來自動配置IPV6地址

所謂無狀態自動配置是指在網路中沒有DHCP伺服器的情況下，允許節點自行配置IPV6地址的機制。

 

EUI-64的構造規則--根據介面的MAC地址再加上固定的首碼來生成一個IPV6的地址

 

工作原理：自動將48bit的乙太網MAC地址擴展成64bit，再掛在一個64bit的首碼後面，組成一個IPV6地址

 

一、將48位的MAC地址從中間分開，插入一個固定數值FFFE

    0050:3EE4:4C00-->0050:3EFF:FEE4:4C00

 

二、將第7個比特位反轉，如果原來是0，就變為1,如果原來是1，就變為0

    0050:3EFF:FEE4:4C00-->0250:3EFF:FEE4:4C00

 

三、加上首碼--FE80::0250:3EFF:FEE4:4C00  這就是一個完整的IPV6地址

 

反轉的原因：

　　在MAC地址中，第7比特為1表示本地管理，為0表示全球管理

　　在EUI-64格式中，第7位為1表示全球惟一，為0表示本地惟一

 

組播地址Multicast

在IPV6中沒有廣播，用組播來代替

 

首碼：FF00::/8   占用了0.38%的IPV6地址空間

         

      1111    1111    4bit       4bit

     ｜→固定值←｜|→標誌←| |→範圍←|

 

 

下麵是一些組播指定地址：

FF02::1    all nodes   在本地鏈路範圍的所有節點

FF02::2    all routers 在本地鏈路範圍的所有路由器

FF02::5    all ospf routers

FF02::9    all rip routers 所有運行RIP的路由器

FF02::A    all eigrp routers 所有運行eigrp的路由器

FF05::2                在一個站點範圍內的所有路由器

 

＜IPV6的基本命令＞

 

R1（config）#ipv6 unicast-routing    在路由器上開啟IPV6路由功能

R1（config-if）#ipv6 enable        在介面下啟用IPV6，會自動生成一個link-local地址

R1（config-if）#ipv6 address 2001::1/64   指定一個IP地址，配置後會自

show ipv6 interface e0    顯示IPV6介面的信息，包括IPV6地址，link-local地址，加入的組播地址及被請求節點組播地址

IPV6的路由：

 

<靜態路由>

建議寫法：

ipv6 route 2001::/64 2001::2 下一跳地址

 

<RIP>--ripng

在IPV6中使用UDP521埠，在IPV4中是520埠

使用組播地址：FF02::9

操作半徑15跳

 

ipv6 unicast-routing

ipv6 router rip ABC  必須要有一個進程號

int s1/0

  ipv6 rip ABC enable   必須進入介面下開啟介面的RIP

   

Show ipv6 route

Show ipv6 route rip

 

 

<OSPF>

在IPV6中使用的是OSPFV3版

 

R1(config)#Ipv6 router ospf 110

R1(config-router)#Router-id 2.2.2.2  註意：必須使用一個類似IPV4地址的標識，必須手工指定，不能自動選

R1(config)#Int s0

R1(config-if)#Ipv6 ospf 110 area 0   也是在介面下宣告

R1(config)#Int lo0

R1(config-if)#Ipv6 ospf 110 area 0  環回口依然是主機路由，128位，可通過改網路類型來改動

 

Show ipv6 route ospf

 

＜PAP認證＞以明文方式發送密碼

 

·PAP認證(PPP Password Authentication Protocol)：

　主機和路由器之間，PAP是單向認證

　路由器之間，PAP是雙向認證

 

1）在介面下啟用PPP封裝:

　R2/R4(config-if)#encapsulation ppp

 

2）建立本地用戶資料庫，用戶名＆密碼

　R2(config)#username R4 password R4 對方必須這個用戶名和密碼發給我才行

　R4(config)#username R2 password R2

 

3）在介面下啟用PAP認證：

　R2/R4(config-if)#ppp authentication pap

　

4）發送對方為自己建立的用戶名＆密碼：

　R2(config-if)#ppp pap sent-username R2 password R2

 

 

＜CHAP認證＞(Challenge Handshake Authentication Protocol)

 

1）在R2和R4的Serial0:

　R2/R4(config-if)#encapsulation ppp

 

2）建立用戶名＆密碼：

　用戶名：對方的hostname（完全一致，區分大小寫）

　密　碼：雙方要一致（註意空格，區分大小寫）

　R2(config)#username R4 password cisco

　R4(config)#username R2 password cisco

 

3）在介面啟用CHAP認證：

　R2/R4(config-if)#ppp authentication chap


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