网络工程设计与系统集成第4版 课件 第7章 IPv6技术与系统集成

网络工程设计与系统集成杨威（第4版）NetworkEngineeringDesignandSystemIntegration（4ndEdition）问题思考Internet的IP协议版本有哪些？

你的电脑访问Internet时，电脑需要配置什么地址？如何解决Internet地址不够用问题？学习目标：（1）了解IPv6地址表示、地址配置、服务质量、域名解析及安全特性。（2）理解与熟悉Windows的IPv6地址设置，熟悉使用路由设备组成IPv6实验网的过程，基本掌握IPv6的动态路由RIPng配置，掌握IPv6静态路由配置和动态路由OSPFv3配置。（3）理解与熟悉IPv4/IPv6双栈校园网技术路线，基本掌握双栈网络路由配置方法。第7章IPv6技术与系统集成7.1IPv6技术概述7.2局域网IPv6路由配置7.3IPv4/IPv6校园网系统集第7章IPv6技术与系统集成7.1IPv6技术概述7.1.1IPv6地址表示

7.1.2IPv6地址配置

7.1.3IPv6服务质量

7.1.4IPv6域名解析

7.1.5IPv6安全特性

7.1.6IPv4向IPv6的过渡7.1.1IPv6地址表示2.IPv4地址转化为IPv6地址例如，ffff:等价于::ffff:c0a8:6402；但不等价于::和::c0a8:6402。ffff:格式是IPv4映像地址，不建议使用。::格式表示IPv4一致地址。IPv4地址可以很容易的转化为IPv6地址格式。例如，IPv4的一个地址为（十六进制为0xCACFAF06），它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:0000:CACF:AF06或者::CACF:AF06。同时，还可使用混合符号（IPv4-compatibleaddress），地址为::。3.IPv6地址分类及用途7.1.2IPv6地址配置IPv6支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。IPv6无状态地址自动配置方式是获得地址的关键，可以自动将IP地址分配给用户，即计算机连接到IPv6网络便可自动设设置地址.IPv6继承了IPv4的DHCP自动配置服务，称其为全状态自动配置.7.1.3IPv6服务质量IPv6的流控机制IPv6数据包的格式包含一个8位的业务流类别（Class）和一个新的20位的流标签（FlowLabel）。由于IPv6报头中新增加了字段“业务级别”和“流标记”，在传输过程中，中间的各节点就可以识别和分开处理任何IP地址流。从协议角度看，IPv6的优点体现在能提供不同水平的服务。在其它方面，IPv6也有助于改进服务质量，如支持“时时在线”连接，防止服务中断及提高网络性能等方面。IPv6报头简化

IPv6对数据报头作了简化，以减少处理器开销并节省网络带宽。IPv6的报头由一个基本报头和多个扩展报头构成，基本报头具有固定长度（40字节），放置所有路由器需要处理的信息。Internet上的绝大部分数据包是被路由器简单转发，固定长度的报头有助于加快路由速度。IPv4报头有15个域，IPv6报头有8个域；IPv4报头长度由IHL域指定，IPv6报头是固定40个字节。这使路由器在处理IPv6报头时显得更为轻松7.1.4IPv6域名解析IPv6域名正向解析

IPv6域名正向解析，有两种资源记录，即“AAAA”和“A6”记录。其中“AAAA”较早提出，它是对IPv4协议“A”记录的简单扩展。“A6”是在RFC2874<5>提出的。“A6”是将一个IPv6地址与多个“A6”记录建立联系，每个“A6”记录只包含了IPv6地址的一部分，这些部分组合后形成一个完整的IPv6地址。IPv6域名反向解析IPv6反向解析与IPv4的“PTR”一样，但地址表示形式有两种。一种是用“.”分隔的半字节16进制数字格式（NibbleFormat），低位地址在前，高位地址在后，域后缀是“IP7.INT.”。另一种是二进制串（Bit-string）格式，以“\[”开头，16进制地址（无分隔符，高位在前，低位在后）居中，地址后加“]”，域后缀是“IP7.ARPA.”3.IPv4与IPv6地址转换4.移动连接从地址空间角度讲，IPv6的移动协议足可以为地球上的每一个电器分配一个IP地址。这样，移动IPv6能够通过简单的扩展，满足大规模移动用户的需求，能在全球范围内解决有关网络和访问技术之间的移动性问题。为了全球范围内使用移动IPv6，在基于IPv6网络上增加了一个安全层。5.IPv6DNS设置建议每个DNS服务器必须是纯IPv4或双栈配置（如：IPv6地址：2001:250:c05:ff00::/2；IPv4地址：30/25），每个IPv6域名（如）必须至少有一个通过IPv4可访问的DNS服务器。纯IPv6DNS服务器，对所有DNS域数据库（包括根），都应该能够被IPv4和IPv6服务器访问。双栈域名系统（Dual-stackDNS），同时提供IPv4和IPv6网络用户的查询。局域网中大多数的IPv6客户端为Windows10系统。在Windows10系统下，域名解析，必须在UDP/IPv4环境下进行。Windows10系统的浏览器要升级为MicrosoftEdge版本

（64位正式版）及以上及以上

7.1.5IPv6安全特性IPv6协议内置安全机制，并且已经标准化。IPSec的主要功能是在网络层对数据分组提供加密和鉴别等安全服务，它提供了“认证”和“加密”安全机制。认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份，以及数据在传输过程中是否遭到改动。加密机制通过对数据进行编码来保证数据的机密性，以防数据在传输过程中被他人截获而失密。7.1.6IPv4向IPv6的过渡1.IPv4向IPv6的过渡阶段2.IPv4向IPv6的过渡方法双IP协议栈通信

基于IPv4隧道的IPv6技术7.2局域网IPv6路由设置7.2.1IPv6的静态路由7.2.2IPv6的动态路由RIPng7.2.3IPv6的动态路由OSPFv31．支持IPv6的Windows系统支持IPv6的Windows服务器操作系统有WindowsServer

2003/2008/2012/2016/2019等，支持IPv6的Windows个人计算机器操作系统有Windows

XP/Vista/7/10等。Windows

XP和WindowsServer

2003需手工安装IPv6，核心协议支持好。Windows

7/10和WindowsServer

2008/2012/2016/2019的IPv6协议默认安装，IPv6功能全面。Windows系统配置IPv6的方法有两种：IPv6命令和netsh命令。可以用命令查询和配置IPv6的接口、地址、高速缓存和路由。由于早期的WindowsXP和WindowsServer

2003均已被Windows10和WindowsServer

2008/2012/2016/2019更新，即无需手工安装IPv6协议栈。2.IPv6静态路由配置R1的Lo0接口连接子网“fec0:aaaa::1/64”，R1的Lo1接口连接子网“fec0:bbbb::1/64”，R2的Lo0接口连接子网“fec0:dddd::2/64”。R1的s0/0接口配置“fec0:cccc::1/64”，R2的s0/0接口配置“fec0:cccc::2/64”，以实现R1和R2连接。R1路由器IPv6配置R1(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R1(config)#interfaceloopback0//进入loopback0接口R1(config-if)#ipv6addressfec0:aaaa::1/64//配置IPv6地址R1(config)#interfaceloopback1//进入loopback1接口R1(config-if)#ipv6addressfec0:bbbb::1/64//配置IPv6地址R1(config)#interfaceserial0/0/0//进入serial0/0/0接口R1(config-if)#ipv6addressfec0:cccc::1/64//配置IPv6地址R1(config-if)#noshutdown//激活serial0/0/0接口R1(config)#ipv6routefec0:dddd::/64serial0/0/0//配置IPv6静态路由R2路由器IPv6配置R1(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R2(config)#interfaceloopback0//进入loopback0接口R1(config-if)#ipv6addressfec0:dddd::2/64//配置IPv6地址R2(config)#interfaceserial0/0/0//进入serial0/0/0接口R2(config-if)#ipv6addressfec0:cccc::2/64//配置IPv6地址R2(config-if)#noshutdown//激活serial0/0/0接口R2(config)#ipv6route::/0serial0/0/0//配置IPv6默认路由7.2.2IPv6动态路由RIPng该实验网由4台Cisco2801组成，R1和R2子网地址为fec0:12::1/64，R2和R3子网地址为fec0:23::1/64，R3和R4子网地址为fec0:34::1/64。R1的Lo0接口连接子网fec0:1111::1/64，R4的Lo0接口连接子网Lo0:fec0:4444::1/64。R1~R4互连采用IPv6的RIPng协议配置路由器R1R1(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R1(config)#ipv6routerripcisco//启用IPv6RIPng进程R1(config-rtr)#split-horizon//启用水平分割R1(config-rtr)#poison-reverse//启用毒化反转R1(config)#interfaceloopback0R1(config-if)#ipv6addressfec0:1111::1/64R1(config-if)#ipv6ripciscoenable//在接口上启用RIPngR1(config)#interfaceserial0/0/0R1(config-if)#ipv6addressfec0:12::1/64R1(config-if)#ipv6ripciscoenableR1(config-if)#ipv6ripciscodefault-informationoriginateR1(config-if)#noshutdownR1(config)#ipv6route::/0loopback0//配置默认路由配置路由器R2R2(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R2(config)#ipv6routerripcisco//启用IPv6RIPng进程R2(config-rtr)#split-horizon//启用水平分割R2(config-rtr)#poison-reverse//启用毒化反转R2(config)#interfaceserial0/0/0R2(config-if)#ipv6addressfec0:12::2/64R2(config-if)#ipv6ripciscoenableR2(config-if)#clockrate128000R2(config-if)#noshutdownR2(config)#interfaceserial0/0/1R2(config-if)#ipv6addressfec0:23::2/64R2(config-if)#ipv6ripciscoenableR2(config-if)#clockrate128000R2(config-if)#noshutdown配置路由器R3R3(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R3(config)#ipv6routerripcisco//启用IPv6RIPng进程R3(config-rtr)#split-horizon//启用水平分割R3(config-rtr)#poison-reverse//启用毒化反转R3(config)#interfaceserial0/0/0R3(config-if)#ipv6addressfec0:34::3/64R3(config-if)#ipv6ripciscoenableR3(config-if)#clockrate128000R3(config-if)#noshutdownR3(config)#interfaceserial0/0/1R3(config-if)#ipv6addressfec0:23::3/64R3(config-if)#ipv6ripciscoenableR3(config-if)#clockrate128000R3(config-if)#noshutdown配置路由器R4R4(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R4(config)#ipv6routerripcisco//启用IPv6RIPng进程R4(config-rtr)#split-horizon//启用水平分割R4(config-rtr)#poison-reverse//启用毒化反转R4(config)#interfaceloopback0R4(config-if)#ipv6addressfec0:4444::1/64R4(config-if)#ipv6ripciscoenableR4(config)#interfaceserial0/0/0R4(config-if)#ipv6addressfec0:34::4/64R4(config-if)#ipv6ripciscoenableR4(config-if)#clockrate128000R4(config-if)#noshutdown实验调试命令在R2上使用“showipv6route”命令，可检查动态路由信息。例如，“R::/0[120/2]viaFE80::C800:AFF:FE90:0,serial0/0/0”，“Rfec0:1111::/64[120/2]viaFE80::C800:AFF:FE90:0,serial0/0/0”，“Rfec0:34::/64[120/2]viaFE80::C802:AFF:FE90:0,serial0/0/1”，“Rfec0:4444::/64[120/2]viaFE80::C802:AFF:FE90:0,serial0/0/1”。从这些动态路由信息可看出，R1确实向IPv6RIPng网络注入了一条IPv6的默认路由，同时收到3条IPv6RIPng路由。所有IPv6RIPng路由的下一跳地址均为邻居路由器接口的“link-local”地址。使用“showipv6ripnext-hops”命令可查看RIPng的下一跳地址。使用“showipv6protocols”命令，可查看是否启动CiscoIPv6RIPng进程，同时在serial0/0/0和serial0/0/1接口上启用RIPng。使用“showipv6ripdatabase”命令，可查看RIPng数据库信息。使用“debugipv6rip”命令，可查看RIPng更新。7.2.3IPv6动态路由OSPFv3IPv6动态路由OSPFv3实验网由4台Cisco2801或RSR20-04组成，R1和R2组成Area1，子网地址为fec0:12::1/64；R2和R3组成Area0，子网地址为fec0:23::1/64；R3和R4组成Area2，子网地址为fec0:34::1/64。R1的g0/0接口连接子网fec0:1111::1/64，R4的s0/0/0接口连接数据通信服务器商的路由器（Interner）。R1~R4互连采用IPv6的OSPFv3协议配置路由器R1R1(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R1(config)#ipv6routerospf100//设置IPv6OSPFv3进程R1(config-rtr)#router-id//设置路由器IDR1(config)#interfaceserial0/0/0R1(config-if)#ipv6addressfec0:12::1/64R1(config-if)#ipv6ospf100area1//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R1(config-if)#noshutdownR1(config)#interfaceGigabitEthernet0/0R1(config-if)#ipv6addressfec0:1111::1/64R1(config-if)#ipv6ospf100area1//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R1(config-if)#noshutdown配置路由器R2R2(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R2(config)#ipv6routerospf100//设置IPv6OSPFv3进程R2(config-rtr)#router-id//设置路由器IDR2(config)#interfaceserial0/0/0R2(config-if)#ipv6addressfec0:12::2/64R2(config-if)#ipv6ospf100area1//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R2(config-if)#clockrate128000R2(config-if)#noshutdownR2(config)#interfaceserial0/0/1R2(config-if)#ipv6addressfec0:23::1/64R2(config-if)#ipv6ospf100area0//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R2(config-if)#clockrate128000R2(config-if)#noshutdown配置路由器R3R3(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R3(config)#ipv6routerospf100//设置IPv6OSPFv3进程R3(config-rtr)#router-id//设置路由器IDR3(config)#interfaceserial0/0/0R3(config-if)#ipv6addressfec0:34::1/64R3(config-if)#ipv6ospf100area1//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R3(config-if)#clockrate128000R3(config-if)#noshutdownR3(config)#interfaceserial0/0/1R3(config-if)#ipv6addressfec0:23::2/64R3(config-if)#ipv6ospf100area0//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R3(config-if)#clockrate128000R3(config-if)#noshutdown配置路由器R4R1(config)#ipv6unicast-routing//启用IPv6流量转发R1(config)#ipv6routerospf100//设置IPv6OSPFv3进程R1(config-rtr)#router-id//设置路由器IDR1(config-rtr)#default-informationoriginatemetric30metric-type2//向IPv6OSPFv3网络注入一条默认路由（::/0）R1(config)#interfaceserial0/0/0R1(config-if)#ipv6addressfec0:34::2/64R1(config-if)#ipv6ospf100area2//在接口上启用OSPFv3，宣告所在区域R1(config-if)#noshutdownR1(config)#ipv6route::/0serial0/0/1//配置默认路由实验调试命令用“showipv6route”，可查看OSPFv3的外部路由代码（OE1或OE2）、区间路由代码（OI），区域内路由代码（O）。例如，在R1上操作该命令，可看到“OE2::/0[110/30],tag1viaFE80::C802:AFF:FE90:0,serial0/0/0”；“OIfec0:34::/64[110/192]viaFE80::C802:AFF:FE90:0,serial0/0/0”；“OIfec0:23::/64[110/192]viaFE80::C802:AFF:FE90:0,serial0/0/0”。使用“showipprotocols”，可查看OSPFv3网络进程。使用“showipv6ospfdatabase”，可查看OSPFv3网络拓扑结构数据库。使用“showipv6ospfneighbor”，可查看路由的邻居。使用“showipv6ospfinterface”，可查看OSPFv3路由器接口基本信息，包括路由器ID、网络类型、计时器的值及邻居的数量等信息。实验调试命令使用“showipv6interface”，可查看IPv6的接口信息。例如，showipv6interfaceserial0/0/0，可查看serial0/0/0接口的IPv6信息。使用“showipv6route”，可查看IPv6路由表。在R1上使用该命令，可看到路由器R1上有一条IPv6静态路由“Sfec0:dddd::/64[1/0]via::,serial0/0/0”。在R2上使用该命令，可看到路由器R2上有一条IPv6默认路由“S::/0[1/0]via::,serial0/0/0”。使用“ping”命令，可检查IPv6网络的连通性。例如，pingipv6fec0:aaaa::1，检查R1路由器的loopback0接口状态；若结果中出现“!!!!!”，则表明该接口是通的。7.3IPv4/IPv6校园网系统集成7.3.1IPv4/IPv6校园网分析与设计7.3.2IPv6校园实验网系统集成7.3.3双栈校园网系统集成7.3.1IPv4/IPv6校园网分析与设计1.

IPv4/IPv6校园网需求分析2.双栈校园网架构设计有线/无线终端访问国内外IPv4/IPv6资源7.3.2IPv6校园实验网系统集成1．路由交换机的配置S8605E配置（1）建立VLAN数据库。在全局配置模式（config）下，使用“vlan1”命令设置VLAN1，使用“namevlan1”命令设置VLAN1的名称。重复该命令，所有VLAN设置完成。（2）设置VLAN网关IPv6地址。S8605EV6(config)#interfaceVLAN1;进入VALN1配置S8605EV6(config-if)#ipv6address2001:250:c05::1001/120;设置VLAN1网关地址S8605EV6(config-if)#ipv6enable;激活IPv6协议S8605EV6(config-if)#descriptionNetwork-device;描述VALN1的用途S8605EV6(config)#interfaceVLAN10;进入VALN10配置S8605EV6(config-if)#ipv6address2001:250:c05::1101/120;设置VLAN10网关地址S8605EV6(config-if)#ipv6enable;激活IPv6协议S8605EV6(config-if)#descriptionNetwork-Server;描述VALN10的用途（3）设置连接交换机的千兆光口为trunk模式。在全局配置模式下，使用“interfaceGigabitEthernet2/2”进入千兆光口（2槽/2口）配置状态，使用“switchportmodetrunk”命令设置该端口为VLAN的干道；使用“switchporttrunkallowedvlanall”命令设置Trunk口许可所有VLAL通过。（4）设置连接服务器的端口为access模式。每个AccessPort只能属于一个VLAN,它只传输属于这个VLAN的数据帧。在全局配置模式下，使用“interfaceGigabitEthernet3/1”进入千兆电口（3槽/1口）配置状态，使用“switchportmodeaccess”命令设置该端口为access模式；使用“switchportaccessvlan10”命令设置该端口归属vlan10。按照这两个命令，依次将连接服务器的端口设置在vlan10。S8605E配置

（5）设置连接IPv4/IPv6网络端口和路由。S8605E的千兆光口2/1设置为路由模式（noswitchport），该端口配置连接S8610E的IPv6地址为：2001:250:c05::6001/120。IPv6网到Pv4/IPv6双栈网的静态路由地址为：2001:205:C05::6000/102。具体配置如下：S8605EV6(config)#interfaceGigabitEthernet2/1S8605EV6(config-if)#noswitchportS8605EV6(config-if)#ipv6address2001:250:c05::6001/120S8605EV6(config-if)#ipv6enableS8605EV6(config-if)#ipv6route2001:205:C05::6000/102GigabitEthernet2/1S8605EV6(config-if)#descriptionLinktoS8610EG2/1 （6）设置连接IPv6外网端口和路由。S8605E的千兆光口2/2设置为路由模式（noswitchport），该端口配置连接IPv6外网的地址为：2001:250:c05::fff2/120。IPv6网到IPv6外网的缺省路由地址为：::/0。具体配置如下：S8605EV6(config)#interfaceGigabitEthernet2/2S8605EV6(config-if)#noswitchportS8605EV6(config-if)#ipv6address2001:250:c05::ffff2/120;设置端口IPv6地址S8605EV6(config-if)#ipv6enableS8605EV6(config-if)#ipv6route::/02001:250:c05::fff1/120;设置缺省路由S8605EV6(config-if)#descriptionLinktoIPv6外网二层交换机S2628G/S2652G设置（1）设置管理IP地址。trunk端口默认是VLAN1，设置VLAN1的IP地址，该地址与对应三层交换机VLAN1的IP（子网网关）是同一子网。在全局配置模式，使用“interfacevlan1”命令，进入Vlan1配置状态；使用“ipv6address2001:250:c05::1002/120”命令，设置Vlan1的IP地址。（2）建立VLAN数据库。在全局配置模式（config）下，使用“vlan10”命令设置VLAN10，使用“namevlan10”命令设置VLAN10的名称。重复该命令，所有VLAN设置完成。（3）设置千兆光口为trunk模式。在全局配置模式下，使用“interfaceGigabitEthernet0/1”进入千兆光口（0槽/1口）配置状态，使用“switchportmodetrunk”命令设置该端口为VLAN的干道；使用“switchporttrunkallowedvlanall”命令设置Trunk口许可所有VLAL通过。（4）设置10/100Mbps端口为access模式。在全局配置模式下，使用“interfaceFastbitEthernet0/1”进入百兆电口（0槽/1口）配置状态，使用“switchportmodeaccess”命令设置该端口为access模式；使用“switchportaccessvlan10”命令设置该端口归属vlan10。按照这两个命令，依次将连接PC机的端口设置在约定的vlan。（5）检测交换机的连通性，用ping命令检测各个VLAN的网关IP，若通则OK，若不通则返回以上各步检查配置参数，直至连通为止。IPv6域名解析DNS#/etc/sysconfig/network/#网络配置文件NETWORKING_IPv6=yesIPv6_DEFAULTGW=2001:250:c05::1001/120/#设置IPv6的网关#/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0/#网卡的配置文件DEVICE=eth0BOOTPROTO=staticONBOOT=yesTYPE=EthernetIPv6INIT=yesIPv6DDR=2001:250:c05::1002/120/#设置网卡地址（2）配置named.conf文件。DNS的主配置文件named.conf所在的路径及内容如下：#/var/named/chroot/etc/named.confoptions{ directory"/var/named";/#指定域名解析等文件的存放目录

dump-file"/var/named/data/named_stats.txt" listen-on{};/#支持IPv6的地址解析请求

listen-on-v6{2001:250:c05::1003/120;}; forwardfirst;/#指定前向DNS，当本机无法解析的域名，就