理解IPv6的地址分類

1、理解IPv6的地址分類IPv4分為A、B、C、D、E五類，而IPv6突破了IPv4類別劃分。IPv6被分為本地鏈路地址、IPv6本地站點(diǎn)地址、IPv6全球單播地址、IPv4過(guò)渡IPv6兼容地址、IPv6基于EUI-64接口標(biāo)識(shí)符地址。下面分別對(duì)上述地址進(jìn)行描述。IPv6本地鏈路地址IPv6本地鏈路地址，類似于IPv4中APIPA（Automatic Private IP Addressing，自動(dòng)專用IP尋址）所定義的地址169.254.0.0/16。首先說(shuō)明一下IPv4中APIPA（AutomaticPrivate IP Addressing，自動(dòng)專用IP尋址）地址會(huì)在什么樣的情況下產(chǎn)生和使

2、用。比如：在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中配置了DHCP服務(wù)器，為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的客戶機(jī)提供IP地址分配，如果某天DHCP服務(wù)器故障，無(wú)法為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的客戶機(jī)提供IP地址分配，此時(shí)客戶主機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)APIPA地址。該地址在一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)范圍內(nèi)可以保證主機(jī)之間的通信，但是APIPA地址是不可以完成路由通信。而IPv6本地鏈路地址的作用在于發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)和在無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置中鏈路本地上節(jié)點(diǎn)之間的通信。并且只能在連接到同一本地鏈路的節(jié)點(diǎn)之間通訊，不能跨路由器進(jìn)行通訊和路由轉(zhuǎn)發(fā)，具體如何理解IPv6的本地鏈路地址，首先要理解IPv6所定義的鏈路、站點(diǎn)、與全局的意義。如圖12.26所示：IPv6的鏈路相當(dāng)于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中連接在一個(gè)二層交換

3、機(jī)的主機(jī)鏈路，更明確的一種說(shuō)法是鏈路處于同一個(gè)廣播域，如果從IPv4的角度來(lái)理解可以理解成IPv6的鏈路就是在同一子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)。所以IPv6的本地鏈路地址，只能在IPv6的本地鏈路中使用，如鏈路A與鏈路B中的IPv6主機(jī)使用本地鏈路地址在各自的鏈路上通信，但是不可以使用本地鏈路地址完成鏈路A與鏈路B之間的通信，這與IPv4中的APIPA（Automatic Private IP Addressing，自動(dòng)專用IP尋址地址）類似。注意：發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)：類似于CISCO的CDP。無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置：指不能通過(guò)DHCP獲取地址，也沒(méi)有手工的配置IPv6地址。對(duì)于IPv6本地鏈路地址的配置，當(dāng)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上啟

4、動(dòng)了IPv6協(xié)議棧，如在Cisco網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口下使用IPv6 enable命令，此時(shí)就會(huì)在該接口下自動(dòng)配置一個(gè)本地鏈路地址, 如FE80:02D0:BCFF:FEA6:6C01。如圖12.27所示，表示IPv6本地鏈路地址的前綴為固定的FE80:/10，而默認(rèn)情況下從11bit到64bit設(shè)置為0，而剩下的64bit，就使用接口的MAC地址擴(kuò)展為64位進(jìn)行填充標(biāo)識(shí)。而接口MAC地址原本是48位，如何將48位的MAC地址擴(kuò)展為64位進(jìn)行填充的原理在本小節(jié)的后面“IPv6基于EUI-64地址接口標(biāo)識(shí)符的配置”有詳細(xì)描述。IPv6本地站點(diǎn)地址IPv6本地站點(diǎn)地址，只能在IPv6所定義的一個(gè)站點(diǎn)內(nèi)使

5、用，站點(diǎn)的概念如圖12.26所示，鏈路A與鏈路B都處于同一個(gè)站點(diǎn)內(nèi)，IPv6本地站點(diǎn)地址類似于IPv4環(huán)境RFC1918所定義的“私有IP地址”，如10.0.0.0/8.，172.16.0.0/16-172.31.255.255/16和192.168.0.0/16。所以IPv6本地站點(diǎn)地址是不能應(yīng)用到了internet上，而只能使用在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。既然此類IPv6的本地站點(diǎn)地址只能用在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，難道是為了做NAT，代理企業(yè)內(nèi)部上網(wǎng)？但是我們知道IPv6完全有足夠的IP地址空間為每一個(gè)用戶去分配一個(gè)用于internet的地址，并且IPv6環(huán)境中的NAT技術(shù)是用來(lái)解決IPv4與IPv6過(guò)渡兼容

6、的問(wèn)題，而不是代理私有專用網(wǎng)絡(luò)IP訪問(wèn)Internet。那IPv6本地站點(diǎn)地址的作用是什么呢？如下所示的一些基本作用描述。n用于企業(yè)內(nèi)部打印機(jī)、共享文件等常見(jiàn)服務(wù)n為企業(yè)內(nèi)部服務(wù)器，客戶機(jī)分配IP地址，限制訪問(wèn)internet。n為企業(yè)內(nèi)部交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、無(wú)線接入點(diǎn)分配IP地址n用于遠(yuǎn)程管理企業(yè)內(nèi)部服務(wù)器、路由器等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備n沒(méi)有獲取全球可聚合單播地址的組織機(jī)構(gòu)，可使用IPv6的本地站點(diǎn)地址進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)注意：IPv6的本地鏈路地址與本地站點(diǎn)地址的重大區(qū)別：本地鏈路地址只能在同一個(gè)二層鏈路中完成通信，不可被路由。而本地站點(diǎn)地址是可能路由的。對(duì)于IPv6本地站點(diǎn)地址的配置，必須通過(guò)DHCPv6進(jìn)行

7、地址的分配、無(wú)狀態(tài)的前綴公告、或者手工的進(jìn)行輸入，如FEC0:FECC:2:1/10。本地站點(diǎn)地址是由固定10bit地址前綴FEC0:/10、54bit子網(wǎng)標(biāo)識(shí)以及64bit的擴(kuò)展MAC地址組成。如圖12.28所示。注意：對(duì)于圖12.28本地站點(diǎn)地址格式是按照二進(jìn)制的方式進(jìn)行劃分的，切忌不要以十六進(jìn)制的方式來(lái)進(jìn)行分析。如FEC0:/10其實(shí)真正固定的部分按二進(jìn)制計(jì)算是1111 1110 11，而不是十六進(jìn)制FEC0。54bit子網(wǎng)標(biāo)識(shí)指可提供254=65535個(gè)不同的子網(wǎng)。IPv6全球單播地址IPv6全球單播地址指用于internet上的地址，類似于IPv4的“公有”IP地址，如202.202

8、.1.1/30。而IPv6全球單播地址是IPv6尋址結(jié)構(gòu)當(dāng)中最重要的部分，該尋址結(jié)構(gòu)使用了嚴(yán)格的路由前綴聚合，目的在于限制全球internet的路由表的規(guī)模。而一個(gè)IPv6地址是由提供商提供的48bit的路由前綴、組織機(jī)構(gòu)使用16bit劃分子網(wǎng)以及64bit接口標(biāo)識(shí)符組成，如下圖12.29IPv6全球單播地址格式所示。注意：接口標(biāo)識(shí)符：指64bit的MAC地址（未來(lái)網(wǎng)絡(luò)適配器的MAC地址），或者是基于48bit MAC地址擴(kuò)展為64bit。在全球單播地址中，規(guī)定如2001:BCFF:FEA6:/48表示一個(gè)IPv6路由前綴，2001:BCFF:FEA6:6C01:/64表示一個(gè)IPv6子網(wǎng)前綴

9、。對(duì)于IPv6全球單播地址的配置，也有一定的規(guī)定和要求，其子網(wǎng)前綴必須為2000：/3，指的是在IPv6的前3bit，必須為二進(jìn)制的001。而二進(jìn)制換化為十六進(jìn)制，需要4bit的二進(jìn)制數(shù)，所以IPv6全球單播地址的從左到右的第一字段的變化范圍為“0010”到“0011”，換化為十六進(jìn)制變化范圍就為2到3。那么如下圖12.30所示，表示IPv6全球單播地址的范圍。IPv4過(guò)渡IPv6兼容地址IPv4兼容IPv6地址是一種IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)的兼容過(guò)渡機(jī)制，用于在主機(jī)或者路由器上，自動(dòng)創(chuàng)建IPv4隧道保證在IPv4網(wǎng)絡(luò)上能傳遞IPv6數(shù)據(jù)包,如下圖12.31所示。而IPv4過(guò)渡IPv6兼容地址格

10、式主要由前綴高位為96bit二進(jìn)制0組成，其它32比特以十進(jìn)制的IPv4地址組成。如IPv4地址202.202.1.1對(duì)應(yīng)的IPv4過(guò)渡IPv6兼容地址就應(yīng)該為0000:0000:0000:0000:0000:0000:202.202.1.1（壓縮后為:202.202.1.1）。如下圖12.32所示。IPv6基于EUI-64接口標(biāo)識(shí)符地址在前面的各種地址表示方法中多次提到64位擴(kuò)展MAC填充地址、接口標(biāo)識(shí)符等。在這里將詳細(xì)討論。IPv6地址中由于地址格式較長(zhǎng)，且書(shū)寫(xiě)復(fù)雜，由于MAC本身就具備全球范圍的唯一性，所以為了方便常常會(huì)利用接口的MAC地址來(lái)填充IPv6地址后64bit，但是現(xiàn)默認(rèn)接口的

11、MAC地址只有48bit，那么怎么去填充為64bit(EUI-64)的呢？如給出一個(gè)子網(wǎng)前綴為2001:/64，給出的MAC地址為ca00.02a8.0038，那么對(duì)應(yīng)的IPv6地址應(yīng)該是多少呢？請(qǐng)參考如下圖12.33所示，怎么將48bit的MAC地址填充到IPv6的后64bit中的具體過(guò)程。IPv6環(huán)回地址IPv6環(huán)回地址類似于IPv4地址127.0.0.1，其作用在于測(cè)試本地設(shè)備的TCP/IP協(xié)議簇是否被正確安裝，而通過(guò)該地址發(fā)出的數(shù)據(jù)是不會(huì)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸。而IPv6的環(huán)回地址全格式為0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001，壓縮格式為:1。IPv6未指

12、定地址IPv6未指定地址是指沒(méi)有給任何接口分配單播地址，如當(dāng)IPv6主機(jī)的IPv6地址是需要從DHCPv6獲取，那么當(dāng)IPv6主機(jī)向DHCPv6服務(wù)器發(fā)起地址請(qǐng)求或者由DAD(地址沖突檢測(cè))發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，所使用的源地址就為“IPv6未指定地址”。而該地址的全格式為0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000，壓縮格式為：。IPv6組播地址IPv6組播地址類似于IPv4組播地址224.0.0.0/3，其作用是源節(jié)點(diǎn)發(fā)送單個(gè)數(shù)據(jù)包，而該數(shù)據(jù)包可以到達(dá)多個(gè)目標(biāo)地址。IPv6的任意播地址任意播地址，也叫做泛播地址，是一個(gè)只能分配給路由的IPv6的地址。只能做通信的目標(biāo)地址使用。而且嚴(yán)格的說(shuō)，他是屬于IPv6單播地址的一個(gè)集合，要非常明確的識(shí)別一個(gè)IPv6地址到底是單播地址還是任意播地址是不可能的。對(duì)任意播地址的定義：指示從一個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包到任意播組中的最近節(jié)點(diǎn)的任意播地址，所以任意播也被稱為最近點(diǎn)發(fā)現(xiàn)或最近路由發(fā)現(xiàn)。而最近點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)則是通過(guò)如網(wǎng)絡(luò)距離、路由選路等。最終到達(dá)最近目標(biāo)地址。在IPv6中使用任意播地址的應(yīng)用很少，移動(dòng)IPV6技術(shù)的應(yīng)用就必須使用任意播地址。但是這不是本