網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第十四章單元設(shè)計(jì)

1、單元設(shè)計(jì)IPv6的配置本次課標(biāo)題：IPv6的配置授課班級(jí)上課時(shí)間周 月 日 第 節(jié)上課地點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)房 周 月 日 第 節(jié) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)房教學(xué)目的IP協(xié)議是因特網(wǎng)的關(guān)鍵協(xié)議。現(xiàn)在使用的IP（即IPv4）是在20世紀(jì)70年代末期設(shè)計(jì)的，從計(jì)算機(jī)本身的發(fā)展，因特網(wǎng)的規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率來(lái)看，IPv4已很不適用了。這里最主要的問(wèn)題是32位的IP地址不夠用，為此，IETF（The Internet Engineering Task Force）提出了下一代IP，即IPv6（Internet Protocol Version 6）。本章將講解IPv6在Windows Server 2003中的配置方法。教

2、學(xué)目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)；2掌握IPv6的配置方法。1了解為什么要使用IPv6；2掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)；3掌握IPv6的配置方法。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決方法重點(diǎn)：掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)、掌握IPv6的配置方法。難點(diǎn)：掌握IPv6地址結(jié)構(gòu)。解決辦法：通過(guò)案例輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。參考資料主教材：自編講義Windows Server 2003配置管理與應(yīng)用參考書(shū)目：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置、管理與應(yīng)用，吳怡主編，高等教育出版社出版社，第一版；參考書(shū)目：windows server 2003網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)訓(xùn)教程，王隆杰、梁廣民、楊名川等 主編，清華大學(xué)出版社出版社，第一版；參考書(shū)目：windows se

3、rver 2003，smartraining工作室 商宏圖李紅巖等主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版社，第一版；課前準(zhǔn)備：根據(jù)學(xué)生人數(shù)分組，每組兩臺(tái)機(jī)器。操作系統(tǒng)都為Windows Server 2003，10張Windows Server 2003的安裝光盤(pán)。步驟1：對(duì)本章進(jìn)行整體介紹（10分鐘）1先由教師對(duì)本章內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。講解：IP協(xié)議是因特網(wǎng)的關(guān)鍵協(xié)議?，F(xiàn)在使用的IP（即IPv4）是在20世紀(jì)70年代末期設(shè)計(jì)的，從計(jì)算機(jī)本身的發(fā)展，因特網(wǎng)的規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率來(lái)看，IPv4已很不適用了。這里最主要的問(wèn)題是32位的IP地址不夠用，為此，IETF（The Internet Engineering

4、 Task Force）提出了下一代IP，即IPv6（Internet Protocol Version 6）。本章將講解IPv6在Windows Server 2003中的配置方法。本章作為簡(jiǎn)單了解。步驟2：IPv6的學(xué)習(xí)（70分鐘）學(xué)習(xí)本章按照以下的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)和了解。1 提問(wèn)式引導(dǎo)學(xué)生：（1）為什么要使用IPv6？（2）IPv6的特點(diǎn)是什么？作為新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，與IPv4比較，IPv6具有以下新的特點(diǎn)：1更大的地址空間。IPv6把地址增大到了128位，而IPv4的地址只有32位。有了大量的可用地址，地址保留技術(shù)（例如NAT的部署）將不再是必須的。2靈活的頭部格式。IPv6使用了一種

5、全新的分組格式，且允許與IPv4在若干年內(nèi)共存。它使用了一系列固定格式的擴(kuò)展頭部并取代了IPv4中可變長(zhǎng)度的選項(xiàng)字段。IPv4包頭和IPv6包頭不能共同使用，并且IPv6協(xié)議與IPv4協(xié)議不逆向兼容。為了能識(shí)別和處理兩種包頭，主機(jī)或路由器必須同時(shí)裝有IPv4和IPv6。3簡(jiǎn)化了協(xié)議，加快了分組的轉(zhuǎn)發(fā)。如取消了頭部校驗(yàn)和字段，分片只在源站進(jìn)行而不在路由器上進(jìn)行。4內(nèi)置的安全性。對(duì)IPSec的支持是IPv6協(xié)議套件內(nèi)置的。這為網(wǎng)絡(luò)安全的需求提供了基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，并提高了不同IPv6實(shí)現(xiàn)之間的互操作性。IPSec對(duì)IPv4而言是可選的。5對(duì)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的更好支持。IPv6包頭中的新字段定義

6、了如何處理和識(shí)別通信。通過(guò)在IPv6包頭中使用“流標(biāo)號(hào)”字段，通信標(biāo)識(shí)允許路由器識(shí)別屬于流的數(shù)據(jù)包并為之提供特殊處理。流是從一個(gè)源到一個(gè)目標(biāo)的一系列數(shù)據(jù)包，所有屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)包都具有同樣的流標(biāo)號(hào)。因?yàn)樵贗Pv6包頭中標(biāo)識(shí)通信，所以即使在數(shù)據(jù)包有效負(fù)載使用IPSec加密時(shí)也很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)QoS的支持。6可擴(kuò)展性好。通過(guò)在IPv6包頭后添加擴(kuò)展包頭，可以擴(kuò)展IPv6來(lái)實(shí)現(xiàn)新功能。與IPv4包頭（只支持40字節(jié)的選項(xiàng)）不同，IPv6擴(kuò)展包頭的大小只受IPv6數(shù)據(jù)包的大小限制。（3）IPv6的地址結(jié)構(gòu)及類(lèi)型簡(jiǎn)單了解14.2.1 IPv6地址類(lèi)型目前的IPv4地址有3種類(lèi)型：?jiǎn)尾ィ╱nicast）地址

7、、多播（multicast）地址和廣播（broadcast）地址。IPv6地址雖然也是3種類(lèi)型，但是已經(jīng)有所改變，即單播地址、多播地址和任播（anycast）地址。1單播地址：就是傳統(tǒng)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的地址。送往一個(gè)單播地址的包將被傳送至該地址標(biāo)識(shí)的接口上。2多播地址：一組接口（一般屬于不同結(jié)點(diǎn)）的網(wǎng)絡(luò)地址。送往一個(gè)多播地址的包將被傳送至該組接口中的每一個(gè)接口上。在IPv6中去掉了廣播地址，主要是考慮到網(wǎng)絡(luò)中由于大量廣播包的存在，容易造成網(wǎng)絡(luò)的阻塞，而且由于網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)都要對(duì)這些大部分與自己無(wú)關(guān)的廣播包進(jìn)行處理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的性能也造成影響。IPv6將廣播看作是多播的一個(gè)特例。3任播地址：一組接口

8、（一般屬于不同結(jié)點(diǎn)）的網(wǎng)絡(luò)地址。這是IPv6增加的一種類(lèi)型。送往一個(gè)任播地址的包只被傳送至該組接口中的一個(gè)接口上，通常是根據(jù)路由協(xié)議對(duì)于距離的計(jì)算方法選擇“最近”的一個(gè)。14.2.2 IPv6地址表示1IPv6地址格式IPv4地址以“.”分隔的十進(jìn)制格式表示。32位地址沿8位邊界劃分。每組8位轉(zhuǎn)換成等價(jià)的十進(jìn)制，并用句點(diǎn)分隔。對(duì)于IPv6，128位地址用16位邊界劃分，每個(gè)16位塊轉(zhuǎn)換成4個(gè)4位的十六制數(shù)字，共8塊，用冒號(hào)分隔。其格式被稱(chēng)為冒號(hào)十六進(jìn)制格式，即：XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX其中X是一個(gè)十六進(jìn)制整數(shù)。例如：21DA:00D3:00

9、00:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A刪除每個(gè)16位中起始的0，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化IPv6表示。但是，每個(gè)信息塊至少要有一位。隨著前導(dǎo)零的刪除，地址表示變?yōu)椋?1DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A2零壓縮某些地址類(lèi)型中包含一系列的零。要進(jìn)一步簡(jiǎn)化IPv6地址的表示，冒號(hào)十六進(jìn)制格式中被設(shè)置為0的連續(xù)16位信息塊可以被壓縮為：（即雙冒號(hào)）。例如，地址FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2可以被壓縮為FE80:2AA:FF:FE9A:4CA2。地址FF02:0:0:0:0:0:0:2可以壓縮為FF02:2。零壓縮只能用于壓縮冒號(hào)十六進(jìn)制符號(hào)中一個(gè)

10、連續(xù)的16位塊，不能使用零壓縮來(lái)包括某個(gè)16位信息塊的一部分。例如，不能將FF02:30:0:0:0:0:0:5表示成FF02:3:5。零壓縮只能在給定地址中使用一次，否則，不能確定每個(gè)雙冒號(hào)（:）表示的0位的數(shù)量。3IPv6前綴前綴是地址的一部分，指出屬于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的地址位，類(lèi)似于IPv4中子網(wǎng)掩碼的作用。IPv6路由和子網(wǎng)標(biāo)識(shí)的前綴，與IPv4的“無(wú)類(lèi)別域中路由”（CIDR）表達(dá)法的表達(dá)方式一樣。IPv6前綴用address/prefix-length表達(dá)法書(shū)寫(xiě)。例如，21DA:D3:0:。IPv4實(shí)現(xiàn)通常用帶句點(diǎn)的十進(jìn)制表示，稱(chēng)為子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)前綴。IPv6中不使用子網(wǎng)掩碼，只支持前綴長(zhǎng)度

11、表達(dá)法。14.2.3 IPv6單播地址用戶(hù)常用的IPv6單播地址有可聚合的全局單播地址、鏈接本地地址、站點(diǎn)本地地址、特殊地址、兼容性地址等類(lèi)型。1可聚合的全局單播地址由001（二進(jìn)制）開(kāi)頭的可聚合全局單播地址，等價(jià)于公用IPv4地址。在IPv6的因特網(wǎng)上，它們是全局可路由的?？删酆系娜謫尾サ刂芬卜Q(chēng)為全局地址?？删酆系娜謫尾サ刂非?4位為前綴，后64位是惟一的接口標(biāo)識(shí)符。2鏈接本地地址鏈接本地地址在與同一個(gè)鏈接上的鄰居結(jié)點(diǎn)通信時(shí)由結(jié)點(diǎn)使用。鏈接本地地址等價(jià)于“自動(dòng)專(zhuān)用IP尋址（APIPA）”的IPv4地址（使用169.254.0.0/16前綴）。鏈接本地地址的作用域是本地鏈接。鏈接本地地址是

12、“鄰居探索”過(guò)程所需要的，即使沒(méi)有其他單播地址，它也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行配置。3站點(diǎn)本地地址站點(diǎn)本地地址等價(jià)于IPv4私有地址（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16）。如果沒(méi)有連到IPv6的因特網(wǎng)，在LAN中可以使用站點(diǎn)本地地址，而不寫(xiě)可聚合全局單播地址發(fā)生沖突。站點(diǎn)本地地址的作用域是該站點(diǎn)（組織的LAN網(wǎng)絡(luò)）。與鏈接本地地址不同，站點(diǎn)本地地址不會(huì)自動(dòng)得到配置，必須指派。站點(diǎn)本地地址的前綴總是FEC0:/48，之后是16位子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，利用它就可以在組織中創(chuàng)建子網(wǎng)，子網(wǎng)ID字段之后，是64位的接口ID字段，用來(lái)標(biāo)識(shí)子網(wǎng)上的特定接口。鏈接本地地址與站點(diǎn)本地地址主要用

13、于本地LAN。4特殊地址特殊的IPv6地址，包括未指定地質(zhì)和環(huán)回地址。（1）未指定地址未指定地址（0:0:0:0:0:0:0:0或:）僅用于表示某個(gè)地址不存在。它等價(jià)于IPv4未指定地址0.0.0.0。未指定地址通常被用作臨時(shí)性的數(shù)據(jù)包的源地址。未指定地址永遠(yuǎn)不會(huì)指派給某個(gè)接口或用作目標(biāo)地址。（2）環(huán)回地址（loopback）環(huán)回地址（0:0:0:0:0:0:0:1或:1）用于標(biāo)識(shí)環(huán)回接口，允許結(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送給自己。它等價(jià)于IPv4回路地址127.0.0.1。環(huán)回地址通常被用作測(cè)試。5兼容性地址為了能從IPv4遷移到IPv6，促進(jìn)兩種類(lèi)型主機(jī)的并存，定義了IPv4兼容地址和6to4地址。（1

14、）IPv4兼容地址IPv4兼容地址格式為0:0:0:0:0:0:w.x.y.z或:w.x.y.z，其中w.x.y.z是公用IPv4地址的句點(diǎn)十進(jìn)制表示，由通過(guò)IPv4結(jié)構(gòu)和IPv6通信的雙堆棧結(jié)點(diǎn)使用。當(dāng)IPv4兼容地址作為IPv6目標(biāo)使用時(shí)，IPv6通信將自動(dòng)用IPv4包頭封裝，并使用IPv4結(jié)構(gòu)發(fā)送給目標(biāo)。（2）6to46to4地址用于在兩個(gè)通過(guò)因特網(wǎng)并同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6的結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信。6to4地址通過(guò)組合前綴2002:/16和該結(jié)點(diǎn)的公用IPv4地址的32位構(gòu)成，形成一個(gè)48位前綴。例如，IPv4地址為131.107.0.1，則6to4地址前綴是2002:836B:1:/48

15、。14.2.4 IPv6組播地址多播地址識(shí)別多個(gè)接口。使用適當(dāng)?shù)亩嗖ヂ酚赏負(fù)?，將向多播地址發(fā)送的數(shù)據(jù)包可發(fā)送給該地址識(shí)別的所有接口。IPv6多播地址的前綴為FF00:/8，后112位為組ID，中間的兩個(gè)4位分別為標(biāo)志和作用域。IPv6很容易區(qū)分多播地址，因?yàn)樗偸且訤F開(kāi)始。多播地址不能被用作源地址。從FF01:到FF0F:的多播地址是保留的著名地址，用于識(shí)別站點(diǎn)本地和鏈接本地作用域的所用結(jié)點(diǎn)。在IPv4中，ARP請(qǐng)求被發(fā)送到MAC層次的廣播，擾亂了網(wǎng)絡(luò)段上的所有結(jié)點(diǎn)，包括不運(yùn)行IPv4的結(jié)點(diǎn)。IPv6使用“鄰居請(qǐng)求”消息執(zhí)行地址解析，但是，沒(méi)有使用本地鏈接作用域所用結(jié)點(diǎn)地址作為“鄰居請(qǐng)求”消

16、息目標(biāo)，因?yàn)檫@樣可能擾亂本地鏈接上的所有IPv6結(jié)點(diǎn)，所以使用“請(qǐng)求結(jié)點(diǎn)多播地址”。請(qǐng)求結(jié)點(diǎn)多播地址由前綴FF02:1:FF00:0/104和被解析的IPv6地址的最后24位地址組成。結(jié)點(diǎn)將偵聽(tīng)請(qǐng)求結(jié)點(diǎn)地址的多播通信，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于某一物理網(wǎng)絡(luò)適配器的接口，已經(jīng)和網(wǎng)絡(luò)適配器一起注冊(cè)了相應(yīng)的多播地址。使用請(qǐng)求結(jié)點(diǎn)多播地址的結(jié)果是，地址解析（通常發(fā)生在鏈接上）不需要使用擾亂所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的機(jī)制。在實(shí)踐中，因?yàn)橐蕴W(wǎng)MAC地址、IPv6接口ID和請(qǐng)求結(jié)點(diǎn)地址之間的關(guān)系，所以請(qǐng)求結(jié)點(diǎn)地址扮演偽單播地址的角色，以便實(shí)現(xiàn)非常有效的地址解析。14.2.5 IPv6任播地址一個(gè)任播地址識(shí)別多個(gè)接口。通過(guò)合適的路由拓

17、撲，目標(biāo)地址為任播地址的數(shù)據(jù)包將發(fā)送到該地址識(shí)別的路由距離最近的單個(gè)接口。多播地址用于一對(duì)多通信，發(fā)送到多個(gè)接口。任播地址用于一對(duì)組中的一（One to One of Many）通信，接收方只需是一組接口中的一個(gè)即可。為了易于發(fā)送到最近的任播組成員，路由結(jié)構(gòu)必須知道分配任播地址的接口以及按照路由度量的距離。目前，任播地址只用于目標(biāo)地址，并且只指派給路由器。任播地址從單播地址空間進(jìn)行分配。任播地址的作用域是指派任播地址的單播地址類(lèi)型的作用域。子網(wǎng)路由器任播地址是預(yù)定義的，也是必需的。子網(wǎng)路由器任播地址用于和連接遠(yuǎn)程子網(wǎng)的多個(gè)路由器中的一個(gè)進(jìn)行通信。14.2.6 主機(jī)地址安裝單個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器的IPv

18、4主機(jī)，有一個(gè)指派給該適配器的單獨(dú)IPv4地址。而一個(gè)IPv6主機(jī)通常有多個(gè)IPv6地址，即使只有單一的網(wǎng)絡(luò)接口。IPv6主機(jī)指派有以下單播地址：用于每個(gè)接口的鏈接本地地址。用于每個(gè)接口的單播地址（可以是站點(diǎn)本地地址和一個(gè)或多個(gè)全局地址）。用于回環(huán)（loopback）接口的回環(huán)地址:1）。IPv6主機(jī)通常在邏輯上是多主機(jī)的，因?yàn)樗鼈冎辽儆袃蓚€(gè)用于接收數(shù)據(jù)包的地址。每個(gè)主機(jī)有一個(gè)用于本地鏈接通信的鏈接本地地址、一個(gè)可路由的站點(diǎn)本地地址或全局地址。另外，每個(gè)主機(jī)都在以下多播地址偵聽(tīng)通信：結(jié)點(diǎn)本地作用域所有結(jié)點(diǎn)地址（FF01:1）。鏈接本地作用域所有結(jié)點(diǎn)地址（FF02:1）。每個(gè)接口上用于每個(gè)單播地址的請(qǐng)求的結(jié)點(diǎn)地址。每個(gè)接口上加入組的多播地址。14.2.7 IPv6接口標(biāo)識(shí)符IPv6地址的最后64位是對(duì)應(yīng)于IPv6地址的64位前綴得惟一接口標(biāo)識(shí)符。確定接口標(biāo)識(shí)符的方法如下：（1）RFC2373聲明，所有以001111開(kāi)頭的單播地址，必須使用派生自“擴(kuò)展惟一標(biāo)識(shí)（EUI-64）”地址的64位接口標(biāo)識(shí)符。64位EUI-64地址是由IEEE定義的。EUI-64地址或者被手工指派到網(wǎng)絡(luò)適配器，或者從48位的