网络操作系统第十四章单元设计

1、单元设计IPv6的配置本次课标题：IPv6的配置授课班级上课时间周 月 日 第 节上课地点网络系统机房 周 月 日 第 节 网络系统机房教学目的IP协议是因特网的关键协议。现在使用的IP（即IPv4）是在20世纪70年代末期设计的，从计算机本身的发展，因特网的规模和网络的传输速率来看，IPv4已很不适用了。这里最主要的问题是32位的IP地址不够用，为此，IETF（The Internet Engineering Task Force）提出了下一代IP，即IPv6（Internet Protocol Version 6）。本章将讲解IPv6在Windows Server 2003中的配置方法。教

2、学目标能力（技能）目标知识目标1掌握IPv6地址结构；2掌握IPv6的配置方法。1了解为什么要使用IPv6；2掌握IPv6地址结构；3掌握IPv6的配置方法。重点难点及解决方法重点：掌握IPv6地址结构、掌握IPv6的配置方法。难点：掌握IPv6地址结构。解决办法：通过案例辅助学生学习。参考资料主教材：自编讲义Windows Server 2003配置管理与应用参考书目：计算机网络配置、管理与应用，吴怡主编，高等教育出版社出版社，第一版；参考书目：windows server 2003网络管理实训教程，王隆杰、梁广民、杨名川等 主编，清华大学出版社出版社，第一版；参考书目：windows se

3、rver 2003，smartraining工作室 商宏图李红岩等主编，机械工业出版社出版社，第一版；课前准备：根据学生人数分组，每组两台机器。操作系统都为Windows Server 2003，10张Windows Server 2003的安装光盘。步骤1：对本章进行整体介绍（10分钟）1先由教师对本章内容进行简单介绍。讲解：IP协议是因特网的关键协议。现在使用的IP（即IPv4）是在20世纪70年代末期设计的，从计算机本身的发展，因特网的规模和网络的传输速率来看，IPv4已很不适用了。这里最主要的问题是32位的IP地址不够用，为此，IETF（The Internet Engineering

4、 Task Force）提出了下一代IP，即IPv6（Internet Protocol Version 6）。本章将讲解IPv6在Windows Server 2003中的配置方法。本章作为简单了解。步骤2：IPv6的学习（70分钟）学习本章按照以下的几个问题进行学习和了解。1 提问式引导学生：（1）为什么要使用IPv6？（2）IPv6的特点是什么？作为新一代互联网协议，与IPv4比较，IPv6具有以下新的特点：1更大的地址空间。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，地址保留技术（例如NAT的部署）将不再是必须的。2灵活的头部格式。IPv6使用了一种

5、全新的分组格式，且允许与IPv4在若干年内共存。它使用了一系列固定格式的扩展头部并取代了IPv4中可变长度的选项字段。IPv4包头和IPv6包头不能共同使用，并且IPv6协议与IPv4协议不逆向兼容。为了能识别和处理两种包头，主机或路由器必须同时装有IPv4和IPv6。3简化了协议，加快了分组的转发。如取消了头部校验和字段，分片只在源站进行而不在路由器上进行。4内置的安全性。对IPSec的支持是IPv6协议套件内置的。这为网络安全的需求提供了基于标准的解决方案，并提高了不同IPv6实现之间的互操作性。IPSec对IPv4而言是可选的。5对服务质量（QoS）的更好支持。IPv6包头中的新字段定义

6、了如何处理和识别通信。通过在IPv6包头中使用“流标号”字段，通信标识允许路由器识别属于流的数据包并为之提供特殊处理。流是从一个源到一个目标的一系列数据包，所有属于同一个流的数据包都具有同样的流标号。因为在IPv6包头中标识通信，所以即使在数据包有效负载使用IPSec加密时也很容易实现对QoS的支持。6可扩展性好。通过在IPv6包头后添加扩展包头，可以扩展IPv6来实现新功能。与IPv4包头（只支持40字节的选项）不同，IPv6扩展包头的大小只受IPv6数据包的大小限制。（3）IPv6的地址结构及类型简单了解14.2.1 IPv6地址类型目前的IPv4地址有3种类型：单播（unicast）地址

7、、多播（multicast）地址和广播（broadcast）地址。IPv6地址虽然也是3种类型，但是已经有所改变，即单播地址、多播地址和任播（anycast）地址。1单播地址：就是传统的一个网络接口的地址。送往一个单播地址的包将被传送至该地址标识的接口上。2多播地址：一组接口（一般属于不同结点）的网络地址。送往一个多播地址的包将被传送至该组接口中的每一个接口上。在IPv6中去掉了广播地址，主要是考虑到网络中由于大量广播包的存在，容易造成网络的阻塞，而且由于网络中各结点都要对这些大部分与自己无关的广播包进行处理，对网络结点的性能也造成影响。IPv6将广播看作是多播的一个特例。3任播地址：一组接口

8、（一般属于不同结点）的网络地址。这是IPv6增加的一种类型。送往一个任播地址的包只被传送至该组接口中的一个接口上，通常是根据路由协议对于距离的计算方法选择“最近”的一个。14.2.2 IPv6地址表示1IPv6地址格式IPv4地址以“.”分隔的十进制格式表示。32位地址沿8位边界划分。每组8位转换成等价的十进制，并用句点分隔。对于IPv6，128位地址用16位边界划分，每个16位块转换成4个4位的十六制数字，共8块，用冒号分隔。其格式被称为冒号十六进制格式，即：XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX其中X是一个十六进制整数。例如：21DA:00D3:00

9、00:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A删除每个16位中起始的0，可以进一步简化IPv6表示。但是，每个信息块至少要有一位。随着前导零的删除，地址表示变为：21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A2零压缩某些地址类型中包含一系列的零。要进一步简化IPv6地址的表示，冒号十六进制格式中被设置为0的连续16位信息块可以被压缩为：（即双冒号）。例如，地址FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2可以被压缩为FE80:2AA:FF:FE9A:4CA2。地址FF02:0:0:0:0:0:0:2可以压缩为FF02:2。零压缩只能用于压缩冒号十六进制符号中一个

10、连续的16位块，不能使用零压缩来包括某个16位信息块的一部分。例如，不能将FF02:30:0:0:0:0:0:5表示成FF02:3:5。零压缩只能在给定地址中使用一次，否则，不能确定每个双冒号（:）表示的0位的数量。3IPv6前缀前缀是地址的一部分，指出属于网络标识的地址位，类似于IPv4中子网掩码的作用。IPv6路由和子网标识的前缀，与IPv4的“无类别域中路由”（CIDR）表达法的表达方式一样。IPv6前缀用address/prefix-length表达法书写。例如，21DA:D3:0:。IPv4实现通常用带句点的十进制表示，称为子网掩码的网络前缀。IPv6中不使用子网掩码，只支持前缀长度

11、表达法。14.2.3 IPv6单播地址用户常用的IPv6单播地址有可聚合的全局单播地址、链接本地地址、站点本地地址、特殊地址、兼容性地址等类型。1可聚合的全局单播地址由001（二进制）开头的可聚合全局单播地址，等价于公用IPv4地址。在IPv6的因特网上，它们是全局可路由的。可聚合的全局单播地址也称为全局地址。可聚合的全局单播地址前64位为前缀，后64位是惟一的接口标识符。2链接本地地址链接本地地址在与同一个链接上的邻居结点通信时由结点使用。链接本地地址等价于“自动专用IP寻址（APIPA）”的IPv4地址（使用169.254.0.0/16前缀）。链接本地地址的作用域是本地链接。链接本地地址是

12、“邻居探索”过程所需要的，即使没有其他单播地址，它也会自动进行配置。3站点本地地址站点本地地址等价于IPv4私有地址（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16）。如果没有连到IPv6的因特网，在LAN中可以使用站点本地地址，而不写可聚合全局单播地址发生冲突。站点本地地址的作用域是该站点（组织的LAN网络）。与链接本地地址不同，站点本地地址不会自动得到配置，必须指派。站点本地地址的前缀总是FEC0:/48，之后是16位子网标识符，利用它就可以在组织中创建子网，子网ID字段之后，是64位的接口ID字段，用来标识子网上的特定接口。链接本地地址与站点本地地址主要用

13、于本地LAN。4特殊地址特殊的IPv6地址，包括未指定地质和环回地址。（1）未指定地址未指定地址（0:0:0:0:0:0:0:0或:）仅用于表示某个地址不存在。它等价于IPv4未指定地址0.0.0.0。未指定地址通常被用作临时性的数据包的源地址。未指定地址永远不会指派给某个接口或用作目标地址。（2）环回地址（loopback）环回地址（0:0:0:0:0:0:0:1或:1）用于标识环回接口，允许结点将数据包发送给自己。它等价于IPv4回路地址127.0.0.1。环回地址通常被用作测试。5兼容性地址为了能从IPv4迁移到IPv6，促进两种类型主机的并存，定义了IPv4兼容地址和6to4地址。（1

14、）IPv4兼容地址IPv4兼容地址格式为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地址的句点十进制表示，由通过IPv4结构和IPv6通信的双堆栈结点使用。当IPv4兼容地址作为IPv6目标使用时，IPv6通信将自动用IPv4包头封装，并使用IPv4结构发送给目标。（2）6to46to4地址用于在两个通过因特网并同时运行IPv4和IPv6的结点之间进行通信。6to4地址通过组合前缀2002:/16和该结点的公用IPv4地址的32位构成，形成一个48位前缀。例如，IPv4地址为131.107.0.1，则6to4地址前缀是2002:836B:1:/48

15、。14.2.4 IPv6组播地址多播地址识别多个接口。使用适当的多播路由拓扑，将向多播地址发送的数据包可发送给该地址识别的所有接口。IPv6多播地址的前缀为FF00:/8，后112位为组ID，中间的两个4位分别为标志和作用域。IPv6很容易区分多播地址，因为它总是以FF开始。多播地址不能被用作源地址。从FF01:到FF0F:的多播地址是保留的著名地址，用于识别站点本地和链接本地作用域的所用结点。在IPv4中，ARP请求被发送到MAC层次的广播，扰乱了网络段上的所有结点，包括不运行IPv4的结点。IPv6使用“邻居请求”消息执行地址解析，但是，没有使用本地链接作用域所用结点地址作为“邻居请求”消

16、息目标，因为这样可能扰乱本地链接上的所有IPv6结点，所以使用“请求结点多播地址”。请求结点多播地址由前缀FF02:1:FF00:0/104和被解析的IPv6地址的最后24位地址组成。结点将侦听请求结点地址的多播通信，因为对应于某一物理网络适配器的接口，已经和网络适配器一起注册了相应的多播地址。使用请求结点多播地址的结果是，地址解析（通常发生在链接上）不需要使用扰乱所有网络结点的机制。在实践中，因为以太网MAC地址、IPv6接口ID和请求结点地址之间的关系，所以请求结点地址扮演伪单播地址的角色，以便实现非常有效的地址解析。14.2.5 IPv6任播地址一个任播地址识别多个接口。通过合适的路由拓

17、扑，目标地址为任播地址的数据包将发送到该地址识别的路由距离最近的单个接口。多播地址用于一对多通信，发送到多个接口。任播地址用于一对组中的一（One to One of Many）通信，接收方只需是一组接口中的一个即可。为了易于发送到最近的任播组成员，路由结构必须知道分配任播地址的接口以及按照路由度量的距离。目前，任播地址只用于目标地址，并且只指派给路由器。任播地址从单播地址空间进行分配。任播地址的作用域是指派任播地址的单播地址类型的作用域。子网路由器任播地址是预定义的，也是必需的。子网路由器任播地址用于和连接远程子网的多个路由器中的一个进行通信。14.2.6 主机地址安装单个网络适配器的IPv

18、4主机，有一个指派给该适配器的单独IPv4地址。而一个IPv6主机通常有多个IPv6地址，即使只有单一的网络接口。IPv6主机指派有以下单播地址：用于每个接口的链接本地地址。用于每个接口的单播地址（可以是站点本地地址和一个或多个全局地址）。用于回环（loopback）接口的回环地址:1）。IPv6主机通常在逻辑上是多主机的，因为它们至少有两个用于接收数据包的地址。每个主机有一个用于本地链接通信的链接本地地址、一个可路由的站点本地地址或全局地址。另外，每个主机都在以下多播地址侦听通信：结点本地作用域所有结点地址（FF01:1）。链接本地作用域所有结点地址（FF02:1）。每个接口上用于每个单播地址的请求的结点地址。每个接口上加入组的多播地址。14.2.7 IPv6接口标识符IPv6地址的最后64位是对应于IPv6地址的64位前缀得惟一接口标识符。确定接口标识符的方法如下：（1）RFC2373声明，所有以001111开头的单播地址，必须使用派生自“扩展惟一标识（EUI-64）”地址的64位接口标识符。64位EUI-64地址是由IEEE定义的。EUI-64地址或者被手工指派到网络适配器，或者从48位的