第7章-IPv6网络设计课件.ppt
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- IPv6 网络 设计 课件
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1、 2019年年底,国务院常务会议明确了我国发展下一代互联年年底,国务院常务会议明确了我国发展下一代互联网的主要目标和路线图:网的主要目标和路线图:2019年年底前,开展年年底前,开展IPv6网络小网络小规模商用试点,形成成熟的商业模式和技术演进路线;规模商用试点,形成成熟的商业模式和技术演进路线;2019-2019年,开展大规模部署和商用,实现年,开展大规模部署和商用,实现IPv4与与IPv6主流业务互通。主流业务互通。本章重点7.1 IPv6概述概述7.2 IPv6地址设计地址设计7.3 部署部署IPv6的总体设计原则的总体设计原则7.4 IPv6路由配置路由配置7.5 IPv6过渡技术过渡
2、技术71 IPv6IPv6是因特网协议第六版本的简写,它代表全新的互联网是因特网协议第六版本的简写,它代表全新的互联网技术规范。技术规范。IPv6最显著的特征是通过采用最显著的特征是通过采用128位的地址空间替代位的地址空间替代IPv4的的32位地址空间来提高下一代因特网的地址容量。位地址空间来提高下一代因特网的地址容量。从从20世纪世纪90年代初,年代初,IETF开始开始“下一代网络互连协议下一代网络互连协议”(IPng)的研究,至)的研究,至2019年年9月正式形成月正式形成IPv6的核心协议。的核心协议。IPv6是下一代网络的必然发展方向。是下一代网络的必然发展方向。CNGI的部署,将推
3、动我国成为全球的部署,将推动我国成为全球IPv6产业的引擎。产业的引擎。IPv6网络网络设计设计P21712 IPv6的新特点1巨大的地址空间巨大的地址空间 2高效的层次寻址及路由结构高效的层次寻址及路由结构 3移动性移动性4内置的安全特性内置的安全特性5服务质量服务质量6即插即用的配置即插即用的配置P22IPv6网络网络设计设计713 IPv6的报头格式 IPv6数据报文有一个数据报文有一个40字节的基本首部(字节的基本首部(Base Header)。其后可允许有零个或多个扩展首部(。其后可允许有零个或多个扩展首部(Extension Header),再后面是数据,再后面是数据P24基本首部
4、基本首部扩展首部扩展首部1 1扩展首部扩展首部n n数数 据据选选 项项选选 项项图图1-13 IPv61-13 IPv6数据报文的一般形式数据报文的一般形式IPv6网络网络设计设计IPv6的基本首部 下图是下图是IPv6基本首部的格式。每个基本首部的格式。每个IPv6数据报文都从基本数据报文都从基本首部开始。首部开始。IPv6基本首部的不少字段可以和基本首部的不少字段可以和IPv4首部中的字段首部中的字段直接对应。直接对应。P24版本版本优先级优先级流流 标标 号号净负荷长度净负荷长度下一个首部下一个首部跳数限制跳数限制源主机源主机IPv6IPv6地址地址(1616字节)字节)目的主机目的主
5、机IPv6IPv6地址地址(1616字节)字节)比特比特 0 4 8 16 310 4 8 16 31图图1-14 IPv61-14 IPv6数据报文基本首部的格式(数据报文基本首部的格式(4040字节长)字节长)IPv6网络网络设计设计IPv6的报头格式分析版本(版本(Version):版本字段的长度为):版本字段的长度为4位,它指明了协议位,它指明了协议版本号,对版本号,对IPv6该字段总是该字段总是6。优先级(优先级(Priority):这个):这个8位字段可以为包赋予不同的类型位字段可以为包赋予不同的类型或优先级。或优先级。流标(流标(Flow Label):流标字段是):流标字段是I
6、Pv6的新增字段。的新增字段。净负荷长度(净负荷长度(Payload Length):这个):这个16位字段表明了有位字段表明了有效载荷长度。效载荷长度。下一个首部(下一个首部(Next Header):在):在IPv6中,扩展首部插在中,扩展首部插在IP报头和传输层报头当中。这类扩展首部包括验证、加密和分报头和传输层报头当中。这类扩展首部包括验证、加密和分片功能。片功能。P24IPv6网络网络设计设计IPv6的报头格式分析跳数限制(跳数限制(Hop Limit):此字段用来防止数据报文在网络):此字段用来防止数据报文在网络中无限期地存在。中无限期地存在。源站源站IP地址(地址(Source
7、Address):该字段指明了始发主机):该字段指明了始发主机的起始地址,其长度为的起始地址,其长度为128位。位。目的站目的站IP地址(地址(Destination Address):该字段指明了传):该字段指明了传输信号的目标地址,其长度为输信号的目标地址,其长度为128位。位。P25IPv6网络网络设计设计72 IPv6地址设计IPv6地址表示方法地址表示方法IPv6地址分类地址分类IPv6地址分配地址分配IPv6网络网络设计设计P2172 1 IPv6地址表示IPv6地址支持地址支持3种表示形式:种表示形式:(1)标准形式。)标准形式。由于由于IPv6地址多达地址多达128位,为了便于
8、记忆,通常是用冒分位,为了便于记忆,通常是用冒分16进制法表示,即进制法表示,即X:X:X:X:X:X:X:X。例:例:fec0:ffe0:c512:4ab0:000a:aa12:0000:3cc3(2)压缩形式。)压缩形式。例:例:fec0:ff0c:0:0:e1c1或或fec0:0:0:0:ff0c:e1c1。(3)兼容)兼容IPv4的表示形式。的表示形式。例:例:0:0:0:0:0:0:218.197.12.101或或:218.197.12.101IPv6网络网络设计设计P21IPv6地址表示综合举例例例7-1,地址,地址2019:0000:0000:00d8:0000:0000:142
9、8:57ab的的如下写法中:如下写法中:(1)2019:0000:0000:00d8:0000:1428:57ab、(2)2019:0:0:0:d8:0:1428:57ab、(3)2019:0:0:d8:1428:57ab、(4)2019:d8:0:0:1428:57ab都是合法的地址。都是合法的地址。(5)2019:d8:1428:57ab是非法的。是非法的。IPv6网络网络设计设计P2172 2 IPv6地址类型1单播(单播(unicast)地址)地址(1)链路本地地址:)链路本地地址:Link-Local Address(2)本地站点地址:)本地站点地址:Unique Local Add
10、ress(3)可聚合全球地址:)可聚合全球地址:Aggregatable Global Address(4)回环地址)回环地址2任播(任播(anycast)地址)地址 目标地址是任播地址的数据包将发送给其路由意义上最近的目标地址是任播地址的数据包将发送给其路由意义上最近的一个网络接口。一个网络接口。3多播(多播(multicast)地址)地址 IPv6多播地址相当于多播地址相当于IPv4中的中的224.0.0.0,前缀码为,前缀码为FF0 x:/8IPv6网络网络设计设计P21链路本地地址结构链路本地地址只在一条链路中有效,也不能被路由,链路本链路本地地址只在一条链路中有效,也不能被路由,链路
11、本地地址可以看作地地址可以看作IPv6中的二层地址,与数据链路层地址作中的二层地址,与数据链路层地址作用相似。用相似。自动生成的链路本地地址,有默认的特殊格式,是以自动生成的链路本地地址,有默认的特殊格式,是以FE80:/10(1111 1110 10)打头,再加)打头,再加54个个0和和EUI-64来填来填充的。充的。IPv6网络网络设计设计P21EUI64转换步骤MAC地址共长度为地址共长度为48位,而要填充位,而要填充64位的位的EUI-64,还少,还少16位。完整的位。完整的EUI-64转换方法是将转换方法是将MAC地址的地址的48位平均分成位平均分成两部分,前面两部分,前面24位,后
12、面位,后面24位,然后在中间补上位,然后在中间补上FFFE(16位),再将第位),再将第7位取反。位取反。IPv6网络网络设计设计P21本地站点地址本地站点地址是单播中一种受限制的地址,只在一个站点内本地站点地址是单播中一种受限制的地址,只在一个站点内使用,不会默认启用。使用,不会默认启用。IPv6中的本地站点地址作用相当于中的本地站点地址作用相当于IPv4中的私有地址。中的私有地址。本地站点地址前缀为本地站点地址前缀为FEC0:/10,其后的,其后的54比特用于子网比特用于子网ID,最后,最后64位用于主机位用于主机ID。IPv6网络网络设计设计P21可聚合全球地址可聚合全球单播地址相当于可
13、聚合全球单播地址相当于IPv4的公网地址,可以在全网的公网地址,可以在全网范围内正常路由。范围内正常路由。每个可聚合全球单播每个可聚合全球单播IPV6地址由地址由3部分组成:由部分组成:由ISP商指定商指定给一个组织机构的可聚合前缀,至少是给一个组织机构的可聚合前缀,至少是/48前缀;站点(子前缀;站点(子网)利用网)利用ISP分配的分配的/48前缀,就可以将网络分为前缀,就可以将网络分为65535个子个子网(每网(每49到到64位:位:216);主机位使用第);主机位使用第65位到位到128位,称位,称为接口标识符。为接口标识符。IPv6网络网络设计设计P217.2.3 IPv6地址规划(1
14、)根据)根据IPV6工作组的建议,工作组的建议,IPV6网络设备全局互联地址采网络设备全局互联地址采用用/48或或/64的地址块。的地址块。IPV6网络设备的网络设备的LOOPBACK地址采用地址采用/128的地址。的地址。(2)主机地址)主机地址为了与为了与EUI-64格式兼容,主机地址通常使用剩下的全部格式兼容,主机地址通常使用剩下的全部64位。位。(3)子网地址)子网地址虽然虽然IPv6并不建议划分子网,但并不建议划分子网,但IPv6仍然可以通过指定前仍然可以通过指定前缀长度来划分子网。缀长度来划分子网。IPv6网络网络设计设计P21IPv6地址规划实例例例7-2,在一个局域网内有,在一
15、个局域网内有500台主机,台主机,10个个VLAN,每个,每个VLAN分配一个子网,分配一个子网,ISP分配的前缀码为分配的前缀码为fec0:/48,请问,请问一下地址如何配置和使用:一下地址如何配置和使用:(1)主机地址)主机地址fec0:0:0:0001:1/64 fec0:0:0:1:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF/64fec0:0:0:0002:1/64 fec0:0:0:2:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF/64fec0:0:0:000a:1/64 fec0:0:0:A:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF/64(2)子网地址)子网地址fec0:0:0:1:/64、f
16、ec0:0:0:2:/64、fec0:0:0:a:/64(3)路由器接口地址)路由器接口地址fec0:0:0:1:1/64、fec0:0:0:2:1/64、fec0:0:0:a:1/64IPv6网络网络设计设计P21IPv6地址规划实例例例7-2,在一个局域网内有,在一个局域网内有500台主机,台主机,10个个VLAN,每个,每个VLAN分配一个子网,分配一个子网,ISP分配的前缀码为分配的前缀码为fec0:/48,请问,请问一下地址如何配置和使用:一下地址如何配置和使用:(1)主机地址)主机地址fec0:0:0:0001:1/64 fec0:0:0:1:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF
17、/64fec0:0:0:0002:1/64 fec0:0:0:2:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF/64fec0:0:0:000a:1/64 fec0:0:0:A:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF/64(2)子网地址)子网地址fec0:0:0:1:/64、fec0:0:0:2:/64、fec0:0:0:a:/64(3)路由器接口地址)路由器接口地址fec0:0:0:1:1/64、fec0:0:0:2:1/64、fec0:0:0:a:1/64IPv6网络网络设计设计P2173 部署IPv6的总体设计原则1IPv6网络建设的原则网络建设的原则 IPv6网络需要全面支持网络需要全面支持I
18、Pv6协议,并具有支持协议,并具有支持IPv6和和IPv4协协议的接入能力。议的接入能力。IPv6网络的设计应该本着以下几个原则进行:网络的设计应该本着以下几个原则进行:(1)经济性:节省成本,充分利用现有的)经济性:节省成本,充分利用现有的IPv4网络和设备;网络和设备;(2)实用性;网络可以提供各种类型用户的)实用性;网络可以提供各种类型用户的IPv6接入;接入;(3)可用性:网络不能是一个空网,需要支持一定的基本业务;)可用性:网络不能是一个空网,需要支持一定的基本业务;(4)先进性:开通和试验一些具有)先进性:开通和试验一些具有IPv6特点的业务。特点的业务。P25IPv6网络网络设计
19、设计7.3.2 IPv6路由协议的选择(1)外部网关协议)外部网关协议IPv6网关协议只能使用网关协议只能使用BGP4+,由,由RFC2858、RFC2545定义定义(2)内部网关协议)内部网关协议RIPng(RFC2080),同),同RIPv2特性基本相同,一般在较小的特性基本相同,一般在较小的网络中应用网络中应用IS-ISv6(单拓扑结构和多拓扑结构)(单拓扑结构和多拓扑结构)单拓扑结构的单拓扑结构的IS-IS只支持单个只支持单个SPF算法,多拓扑结构的算法,多拓扑结构的IS-IS可可以支持多个以支持多个SPF算法算法OSPFv3(RFC2740),专为),专为IPv6协议设计德路由协议,
20、不能协议设计德路由协议,不能交换交换IPv4路由信息。路由信息。P25IPv6网络网络设计设计7.3.3 IPv6路由器的选择(1)稳定性和可靠性)稳定性和可靠性现行的现行的IPv4路由器都可以通过在线升级相关的软硬件,使之从路由器都可以通过在线升级相关的软硬件,使之从只支持只支持IPv4过渡到支持双协议栈。过渡到支持双协议栈。(2)性能)性能 (3)功能)功能支持双协议栈,既支持手工隧道,也支持多种的自动隧道方式支持双协议栈,既支持手工隧道,也支持多种的自动隧道方式;边缘路由器应具有支持边缘路由器应具有支持NAT-PT和和Mobile IPv6的能力。的能力。(4)品牌为王)品牌为王P25I
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