网络通信技术应用 课件 2.7 IPv6地址设计与静态路由

IPv6地址设计与静态路由IPv6地址设计与静态路由IPv6地址、IPv6数据报与直连路由IPv6地址设计与思科静态路由IPv6地址设计与华为静态路由实验7一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由1.IPv6地址的表示及蕴含的信息IPv6地址有128位(bits)，用冒号间隔十六进制数表示。先将IPv6地址划分为8组，每组16位（2Bytes）、再用4位十六进制数表示，中间用“:”隔开，如：6f01:12fc:770:5d0:5555:0:afe0:34e等。IPv6可以采用零压缩技术，地址中连续多个0，可用双冒号“::”表示，如：fe80:2c::bcd8。但每一个IPv6地址只可以使用一次零压缩符号::。一个IPv6也是由网络前缀和主机号组成的。IPv6地址也有伴随掩码，掩码是一个128位的二进制数，通常用网络前缀长度来表示，用“/xx”表示，xx是十进制数。若网络前缀长度为120，则掩码是1......100000000（连续120个1，后面8个0），其网络前缀（掩码）可以表示为/120。例如，IPv6地址和网络前缀：10::1/64，aa::1/126，8800::2/96等。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由例如，IPv6地址和网络前缀：10::1/64，aa::1/126，8800::2/96等。特别要注意，IPv6地址用十六进制数表示，但网络前缀长度（掩码）却用十进制数表示。上述IPv6地址10::1/64，10::1是十六进制数，64是十进制数；8800::2/96中的8800::2是十六进制树，96是十进制数。千万不要将十六进制数的地址理解或读成十进制数，也不要将十进制的网络前缀长度理解或读成十六进制数！一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由一个IPv6地址和网络前缀长度，蕴含了所在IP地址块的8项信息（以a1::78/120为例）：（1）该IPv6地址的主机号的位数，IPv6地址a1::78/120中的主机号位数为128-120=8（位）（2）该IPv6地址所在地址块共计拥有的IPv6地址数。譬如一个IPv6地址a1::78/120，其所在地址块共有28=256个地址。（3）该IPv6地址所在地址块共计拥有可指派的IPv6地址数。比第（1）项少2个，譬如a1::78/120所在地址块的可指派地址数是256-2=254（个）。（4）该地址块的网络地址。就是将IPv6地址和掩码（前缀位数都化成二进制数，再作“位与”运算，结果就是网络地址。譬如a1::78/120所在地址块的网络地址是a1::。（5）该地址块的广播地址。将IPv6地址中的主机号全变为1（二进制）的新IPv6地址，就是广播地址。譬如a1::78/120所在地址块的广播地址是a1::ff。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由（6）该地址块的IP地址范围。写出从最小IP地址（网络地址）到最大IP地址（广播地址）即可，譬如a1::78/120所在地址块的IP地址范围是a1::~a1::ff。（7）该地址块可指派的IP地址范围。将IP地址范围中最小IP地址、最大IP地址去掉即可。譬如a1::78/120所在地址块的可指派IP地址范围是a1::1~a1::fe。（8）所在地址块的表示，用网络地址/前缀位数表示。譬如，IPv6地址a1::78/120所在的地址块是a1::/120。特别当网络前缀为/126时，该地址块共计拥有4个IPv6地址、2个可指派的IPv6地址。譬如，a1::8/126地址块，拥有的4个地址分别是

a1::8、a1::9、a1::a和a1::b，该地址块拥有的2个可指派地址是a1::9/126、a1::a/126。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由2.华为IPv6地址配置与IPv6数据报、直连路由（1）华为IPv6地址配置命令①启动IPv6协议

ipv6

//系统视图下执行②接口IPv6地址配置

interface

x/x或

int

x/x//从系统视图进入接口视图，x/x可以是路由器接口，也可以是VLAN虚接口ipv6enable

//接口下将ipv6使能ipv6address

xx::xx:xM//给接口配置ipv6地址，M是网络前缀长度undoshut

//激活该接口，路由器的接口默认未激活displayipv6routing-table//显示IPv6路由表内容一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由（2）IPv6数据报截获与分析用华为交换机和3台主机组成的简单网络如图2-7-1所示。主机PC3、PC4和PC5的IPv6地址和网络前缀设计如图中所示，主机IPv6地址配置界面如图1-9-2。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由打开PC3的命令界面，输入ipconfig命令查看IP地址等参数，如图2-7-2(a)所示，可以看到，除了我们配置的1a::3地址和/96前缀位数，还有一个fe80::5689:98ff:fe81:e22的地址，这是IPv6无状态(ND)自动配置的链路本地地址。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由在PC3的DOS命令界面，用ping命令分别检测fe80::5689:98ff:fe81:e22和PC5的地址1a::5，通信结果如图2-7-2(b)、2-7-2(c)所示。同时，在交换机LSW1的e0/0/1接口右击，在弹出的快捷菜单中选择“开始抓包”，会通过wireshark抓取流经LSW1的e0/0/1接口的IPv6数据报，如图2-7-3所示。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由从图2-7-3可以看到以太帧、IPv6报文如下信息：

选中的是第32以太帧，帧首部的类型字段（第13、14字节）值为0x86dd，说明这个以太帧的数据部分是IPv6报文（若第13、14字节值为0x0800，则是IPv4报文）；

这个IPv6报文的基本首部长度是40字节；IPv6报文的数据部分是ICMPv6报文（协议号58）；

报文转发的跳数限制是255跳；

这个报文源IPv6地址是1a::3、目的IPv6地址是1a::5。IPv6报文的组成是IP协议规定的，与采用什么路由器、交换机做实验无关。

做实物实验时，常常也采用wireshark进行抓包。先在实验计算机上运行wireshark，在wireshark主界面上选择网卡，再点击wireshark主工具栏的“开始捕获分组”按钮

即可一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由（3）路由器IPv6直连路由将华为路由器路由器与2台主机组成图2-7-4所示简单网络。的每一个接口连接一个不同的网络，所以路由器每一个接口须配置一个属于不同网络的IPv6地址。路由器就能通过这个接口地址，采用“位与”运算法计算出这个接口的直连网络，从而自动获得路由器所有的直连网络（网络地址/xx）。该图中主机IP地址等参数按图1-9-2界面配置，路由器的参数配置如下。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由R1配置命令:syssysnameR1ipv6intg0/0/1ipv6enableipv6addaa::196undoshutintg0/0/2ipv6enableipv6addbb::196undoshut配置完成以后，dispipv6rout(或displayipv6routing-table)查看本路由器的路由，如图2-7-5上图所示。可以看到，R1路由器上有2条直连(Direct)路由：直连网络AA::/96在接口G0/0/1，直连网络BB::/96在接口G0/0/2，直连路由的开销(cost)值为0。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由在R1的命令界面还可以用dispcurr查看到接口等参数如图2-7-5左下图，在R1命令界面还可以用ping命令检测与直连网络的主机通信，如图2-7-5右下图所示。在华为路由器上ping一个IPv6地址的命令格式是：pingipv6xx::xx:x。在R1直连路由支持下，只要PC1和PC2配置好了IPv6地址和gw，就可以相互通信了，如图2-7-6所示。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由（4）三层交换机IPv6直连路由三层交换机同样可以有IPv6直连路由。与路由器不一样的地方是三层交换机一般不直接给物理接口配置IP地址，而是先给某一个VLAN虚接口配置IP地址，再将该VLAN指派给某一物理接口。将华为三层交换机LSW2(S5700型)与三台主机(PC8、PC9、PC10)连接如图2-7-7所示。先将主机参数按图配置好。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由将交换机划分为vlan9和vlan10两个广播域，其中g0/0/1、g0/0/2为access接口，允许vlan9帧通过；g0/0/3为access接口，允许vlan10的帧通过。LSW2配置命令:ipv6vlan9vlan10intvlan9ipv6enableipv6add2ab::1120intvlan10ipv6enableipv6add2cc::1120intg0/0/1portlink-typeaccportdefaultvlan9intg0/0/2portlink-typeaccportdefaultvlan9intg0/0/3portlink-typeaccportdefaultvlan10q一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由在三层交换机LSW2上用dispvlan查看到vlan的分布情况，如图2-7-8所示。用dispipv6rout(displayipv6routing-table)命令查看器路由表，如图2-7-9左图所示。从图2-7-9左图所示路由表中，可以看到该三层交换机自动得到了2条直连网络（2ab::/120,2cc::/120）的路由。从PC8检测到PC10（IP地址2cc::a）的通信畅通，如图2-7-9右图所示。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由3、思科(锐捷)IPv6地址配置、直连路由与IPv6数据报（1）思科(锐捷)IPv6地址配置命令格式①启动IPv6单播路由命令ipv6unicast-routing

//全局模式下执行②接口IPv6地址配置与激活命令interfacexx/x//从全局模式进入到接口模式，//可以是路由器的接口，也可以是三层交换机的vlan虚拟接口ipv6enable

//接口ipv6使能ipv6address

xx::xx:xx/M//给当前接口配置IPv6地址，M:网络前缀长度noshut

//激活路由器接口，交换机接口不需激活（默认已激活）showipv6route//显示路由表的内容，特权模式下一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由（2）思科（锐捷）路由器直连路由、IPv6数据报用一台2811的思科路由器R1与两台主机建立一个IPv6直连网络，如图2-7-10左。主机PC1、PC2的IP等参数按图2-7-10左图所示配置好。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由路由器R1的配置命令如下（全局模式）：ipv6unicast-routingintfa0/0ipv6enableipv6addc11::1/120noshutintfa0/1ipv6enableipv6addc22::1/120noshut在R1上用showipv6route可查看到路由器自动获得的ipv6直连网络(c11::/120,c22::/120)的路由，如图2-7-10右图所示。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由在PC1的DOS命令界面里运行ipv6config命令，可以查看到主机的ipv6单播地址和链路本地地址等参数，如图2-7-11左所示；从PC1pingPC2(c22::b)，也是畅通的，如图2-7-11右所示。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由下面学习在PacketTracer的仿真调试模式中抓包。在PacketTracer界面的右下方的RealTime(实时)/Simulation(仿真)调试按钮，点选Simulation按钮，图2-7-12右下角的（1）；接着点击EditFilter(编辑过滤器)，如图2-7-12中的（2）；在出现的协议过滤对话框中点选IPv6选项，在该选项下只选择捕获ICMPv6协议报文，如图2-7-12中的（3）。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由然后打开PC1的DOS界面，输入命令pingc22::b回车，再单击PacketTracer仿真调试的“AutoCapture/Play”按钮，即开始抓取所选协议的一系列报文，如图2-7-13(a)所示。从抓取到的数据包中，点选一个数据包，如图2-7-13(b)所示，我们来解读一下：从上往下看，首先这是一个EthernetII帧，帧首部有源MAC地址和目的MAC地址，还有协议TYPE（0x86dd），说明帧的数据部分是IPv6报文；从中间部分看，IPv6数据报基本首部的主要信息都显示出来了，可以看到源IP地址为C11::A、目的IP地址为C22::B，下一个协议代号0x3a（十进制数58）表示IP报文的数据部分是ICMPv6报文等信息；下面一行显示了ICMPv6的EchoMessage报文。一、IPv6地址、IPv6数据报与直连路由需要说明，这是用思科的仿真软件做实验时抓的数据包。实物实验用专门抓包软件（如wireshark等）进行抓包。二、IPv6地址设计与思科静态路由1.IPv6地址设计、配置与检测IPv6地址的设计前提是确定有哪些设备（路由器、交换机、主机等）和设备的数量，画一个网络原理图，用通信线路将所有的设备连接起来；再概要设计IPv6地址块（子网），如果有一些预先的规定，则地址块设计要符合规定；然后设计设备具体的接口IPv6地址。譬如，图2-7-14左图所示网络连接图。先给该网络概要设计其IPv6地址块。根据IP协议原则：路由器每一个接口应该分别连接不同的网络（子网），主机与路由器接口相连接时双方的IP地址应属于同一个网络（子网），两路由器相连接的接口IP地址应属于同一个网络（子网）。然后设计路由器每一个接口的地址、每一台主机的IP地址和默认网关。二、IPv6地址设计与思科静态路由根据IPv6协议，规划一个IPv6网络（子网）就是规划一个IPv6地址块。按照上述分析，给图2-7-14左图所示网络初步规划4个IP地址块（地址块1、地址块2、地址块3、地址块4），如图2-7-14右图所示。由于左图已经给出PC1、PC2、Server1以及R1的g0/0接口具体的IPv6地址。通过位与运算可以计算出每一地址块的网络地址，于是分别写出这4个地址块（子网）如下所示：地址块1aa::/96，地址块2bb::/96，地址块3cc::/126，地址块4ab::/96，再来为两台路由器的接口（除了R1的g0/0接口）设计IPv6地址。二、IPv6地址设计与思科静态路由先给R1的g0/1接口设计IPv6地址。我们分析地址块1（aa::/96），因网络前缀长度为96，IPv6地址中主机号为32位，同一个地址块内每一个IPv6地址的网络前缀都相同、主机号都不相同，整个地址块1的IPv6地址范围是aa::~aa::ffff:ffff，可指派的IPv6地址范围是aa::1~aa::ffff:fffe。可以在这个地址块1可指派IPv6地址范围内任选一个IPv6地址赋给R1的g0/1接口，我们选最小可指派的IPv6地址（aa::1/96）给R1的g0/1接口，同时设定主机PC1的gw(默认网关)也是aa::1。同理，给R2的g0/1接口设计IPv6地址bb::1/96，同时设定PC2的gw也为bb::1；给R1的g0/2接口设计IPv6地址ab::1/96，同时设定Server1的gw也为ab::1/96；再给R2路由器的g0/0接口设计的IPv6地址为cc::2/126（因为地址块cc::/126只有2个可指派IPv6地址cc::1、cc::2，其中cc::1已用）。IPv6地址设计好以后的网络图，如图2-7-15所示。二、IPv6地址设计与思科静态路由IPv6地址检测。设计好IPv6地址后，将所有IPv6地址在设备上配置好并激活接口，要进行以下两步检测：（1）同一个网络（地址块）内，所有的设备应能互相ping通；（2）同一台路由器所有直连网络内的设备应该能互相ping通。如有不通，要认真检查问题出在哪里，及时解决。无论在主机DOS命令界面里，还是在路由器的特权模式下，使用ping?????命令可完成通信检测。二、IPv6地址设计与思科静态路由2.思科（锐捷）路由器IPv6静态路由设计在完成第1步IPv6地址设计与配置以后，一台路由器直连网络里的主机，与非直连网络的主机还是无法通信的。譬如图2-7-15所示的网络里，PC2与Server1、PC2与PC1都是不通的。采用IPv6静态路由可以解决这个路由问题。（1）思科（锐捷）IPv6静态路由命令格式如下（全局模式下）：

ipv6route

??????/xxnexthop|intername[costs]其中：?????是IPv6地址块的网络地址xx网络前缀位数

nexthop

下一跳路由器的IPv6地址

intername

接口名，只有点对点链路接口(如serial接口等)才可以，以太接口不可以使用costs路由开销值（取值范围：1~254），可选项当??????/xx形式为::/0时的静态路由，思科(锐捷)叫ipv6默认路由，默认路由命令格式：ipv6route::/0nexthop|intername[costs]二、IPv6地址设计与思科静态路由（2）思科（锐捷）IPv6静态路由应用对于图2-7-15所示的IPv6网络，在完成第1步IPv6地址的配置以后，在PC2上pingPC1或Server1不通，如图2-7-16(a)所示，图中aa::a8是PC1的IPv6地址。二、IPv6地址设计与思科静态路由在全局模式时，给R1配置IPv6静态路由命令：ipv6routebb::/96cc::2在全局模式时，给R2配置IPv6静态路由命令：ipv6routeaa::/96cc::1ipv6routeab::/96cc::1或者，只给R2配置一条IPv6默认路由命令：ipv6route::/0cc::1

配置好两路由器ipv6静态路由命令以后，分别用showipv6route命令查看路由表，可以看到刚配置好的静态路由（略）。

路由器获得非直连网络的ipv6静态路由以后，再在PC2上pingPC1或Server1，就畅通了，如图2-7-16(b)所示。三、IPv6地址设计与华为静态路由1.IPv6地址设计、配置与检测IPv6地址设计与2.7.2节讲的一样。稍有不同的是华为路由器上使用通信检测命令格式为pingipv6?????命令，才可以进行通信检测。采用华为路由器和三层交换机设计如图2-7-17(a)所示的IPv6网络，IPv6地址、VLAN等都已设计。三、IPv6地址设计与华为静态路由给图2-7-17(a)里的路由器R1和三层交换机LSW1配置命令如下。AR1的配置命令：

sysnameAR1//路由器改名ipv6//启动ipv6协议intg0/0/1//进入接口g0/0/1ipv6enable//接口下ipv6使能ipv6add23a::1126//给接口配置ipv6地址undoshutintg0/0/2ipv6enableipv6add21a::164undoshutqLSW1的配置命令：vlan22vlan100qipv6intvlan22ipv6enableipv6add22b::164undoshutintvlan100ipv6enableipv6add23a::2126undoshutintg0/0/1portlink-typeaccportdefaultvlan100intg0/0/2portlink-typeaccportdefaultvlan22三、IPv6地址设计与华为静态路由这时，同一个网络内IPv6设备能互相ping通