[CCNA图文笔记]-32-IPv6实例详解

0×1.IPv6概述
a.IPv6地址格式
IPv6地址一共有128位长度（IPv4一共是32位长度），每16位为一个分组，每个16位分组写成4个十六进制数，一共分为8组，中间用冒号分隔，下面举个例子：
1

2001:3CA1:010F:001A:121B:0000:0000:0010

上面这个就是一个完整的IPv6地址格式，一共用冒号分为8组，每组4个十六进制数，每个十六进制数占4位，那么4个十六进制数字就是4X4=16位，即每组是16位，8组就是128位。
从上面这个例子看起来IPv6地址非常冗长，不过IPv6有下面几种简写形式：
1）IPv6地址中每个16位分组中前导零位可以去除做简化表示，但每个分组必须保留一位数字，请看下面的例子；
1

/完整版的IPv6地址/

2

2001:3CA1:010F:001A:121B:0000:0000:0010

3

4

/*

5

• 简写去除前导0简写形式，可以看到第三个和第四个分组去除了前导0，

6

• 第七个和第八个分组因为全部是0，但必须保留一位数字，

7

• 所以保留一个0，但这还不是最简写形式。

8

*/

9

2001:3CA1:10F:1A:121B:0:0:10

2）可以将冒号十六进制格式中相邻的连续零位合并，用双冒号表示"::"，并且双冒号在地址格式中只能出现一次，请看下面的例子。
01

/完整版的IPv6地址/

02

2001:3CA1:010F:001A:121B:0000:0000:0010

03

04

/去除前导零并将连续的零位合并。/

05

2001:3CA1:10F:1A:121B::10

06

07

/另一个完整的IPv6地址/

08

2001:0000:0000:001A:0000:0000:0000:0010

09

10

/*

11

• 可以看到虽然第二组和第三组也是连续的零位，

12

• 但双冒号只能在IPv6的简写中出现一次，运用到了后面更长的连续零位上。

13

• 这个地址还可以简写成这样2001::1A:0:0:0:10。

14

*/

15

2001:0:0:1A::10

16

17

/*

18

• 需要将上面这个地址还原也很简单，只要看存在数字的分组有几个，

19

• 然后就能推测出双冒号代表了多少个连续的零位分组。

20

• 一共有5个保留了数字的分组，那么连续冒号就代表了3个连续的零位分组。

21

*/

22

23

/*

24

• 需要注意的是，只有前导零位可以去除，如果这个地址写成下面这样就是错误的，

25

• 注意最后一组，不能去除1后面的那个0。

26

*/

27

2001:0:0:1A::1 /这是错误的写法/

b.IPv6地址类型
IPv6中的地址有单播地址（Unicast）、组播地址（Multicast）、任意播地址（Anycast）除此之外还包含一些特殊的地址，下面是几个主要的地址介绍。
1）全局单播地址
全局单播地址是全球可路由的，可以分配给任何个人和机构，IANA组织当前规定全局单播地址是2000::/3，然后IANA再将这个地址空间逐级分下去，/23是注册机构前缀，/32是ISP运营商前缀，/48是站点前缀，/64是子网前缀。
注意，IPv6中没有广播地址。
2）组播地址
IPv6组播地址的格式是FF00::/8，其作用与IPv4中的组播地址相同。
3）私有地址
IPv6中的私有地址和IPv4的私有地址意义相同，都是用作本地使用，只具有本地意义，IPv6中有两种私有地址： 链路本地地址（Link-local addresses）——当两个支持IPv6特性的路由器直连时，直连的接口会自动给自己分配一个链路本地地址，其主要作用是在没有管理员配置时设备就能互相通信。链路本地地址中的前10bit是FE80（转换成二进制就是1111 1110 10，一共十位），后54bit全0，最后64bit是EUI-64地址（稍后会介绍到），也就是说链路本地地址的前缀是FE80::/64。站点本地地址（Site-local addresses）——站点本地地址现在已经被废除。出于历史原因，这里还是简单的介绍一下，站点本地地址的前10bit是FEC0,后54位是0，最后64位是EUI-64地址，因为IPv6地址空间很大，所以这种类型的私有地址没有了存在的必要。
4）回环地址
IPv6中只有一个回环地址"0:0:0:0:0:0:0:1"，简写成"::1"，IPv6的回环地址功能和IPv4的127.0.0.0/8网段的回环地址功能是一样的。
5）不确定地址
IPv4中的不确定地址是用"0.0.0.0"表示，在IPv6中不确定地址使用"0:0:0:0:0:0:0:0"表示，简写成"::"。
0×2.Cisco路由器配置IPv6地址
a.手工静态配置
在GNS3中用一个小实例来简单演示一下的IPv6手工静态配置（必须在模拟器中给每个路由器添加至少一个快速以太网模块，否则两端会无法ping通，稍后介绍为什么），请看下图，R1-2是c3640路由，连线与IPv6地址配置如图所示：

图1

R1配置：
1

R1(config)#
int
s 0/0

2

/*

3

• 后面的/64代表子网掩码位，这是简写形式，这个地址的完整形式应该是:

4

"2008:0012:0012:0012:0000:0000:0000:0001/64"

5

*/

6

R1(config-if)#
ipv6
address
2008:12:12:12::1/64

7

R1(config-if)#
no
shut

8

R1(config-if)#
end

R2配置：
01

R2(config)#
int
s 0/1

02

R2(config-if)#
ipv6
address
2008:12:12:12::2/64

03

R2(config-if)#
no
shut

04

R2(config-if)#
end

05

06

/Ping测试，Ping一下R1/

07

R2#
ping
2008:12:12:12::1

08

09

!!!!! /成功Ping通/

10

11

/查看IPv6路由表/

12

R2#
show
ipv6
route

13

IPv6 Routing Table - 4 entries

14

Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, R - RIP, B - BGP

15

U - Per-user Static
route

16

....

17

C 2008:12:12:12::/64 [0/0]

18

via ::, Serial0/1

19

L 2008:12:12:12::2/128 [0/0]

20

via ::, Serial0/1

21

L FE80::/10 [0/0]

22

via ::, Null0

23

L FF00::/8 [0/0]

24

via ::, Null0

b.静态EUI-64配置
首先还是通过一个实例来配置一下EUI-64，然后再介绍EUI-64是怎么得来的。
注意：在GNS3中配置EUI-64的时候，必须给两个路由添加上至少一个快速以太网接口。这是GNS3的缺陷，因为真实路由器默认都是存在以太网接口的，而GNS3中的设备默认是没有模块的，而EUI-64地址需要使用以太网接口的MAC地址。

图2

R1配置：
1

R1(config)#
int
s 0/0

2

/*

3

• 静态EUI-64的配置方法，前64位手工指定，

4

• 后64位地址使用eui-64地址来代替。

5

*/

6

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:12:12:12::/64 eui-64

7

R1(config-if)#
no
shut

8

R1(config-if)#
end

R2配置：
1

R2(config)#
int
s 0/1

2

R2(config-if)#
ipv6
add
2008:12:12:12::/64 eui-64

3

R2(config-if)#
no
shut

4

R2(config-if)#
end

配置完成后，查看一下R2的S0/1接口到底被分配了一个什么样的地址：
1

R2#
show
ipv6
interface
s 0/1

2

Serial0/1 is up, line protocol is up

3

/这个接口的链路本地地址/

4

IPv6 is enabled, link-local
address
is FE80::CE01:6FF:FE04:10

5

6

/这个地方显示的就是我们配置的静态EUI-64地址/

7

Global unicast
address
(es):

8

2008:12:12:12:CE01:6FF:FE04:10, subnet is 2008:12:12:12::/64 [EUI]

从上面的输出中可以看到R2的S0/1接口的IPv6地址是：
2008:12:12:12:CE01:6FF:FE04:10/64
这个地址的前64位是我们手动指定的（2008:12:12:12），后面64位（CE01:6FF:FE04:10）是按照下面的方法得到的：
假设给路由器的fa1/0配置静态EUI-64地址，fa1/0接口的MAC地址是（CE0106040010），前64位我们指定了（2008:12:12:12），后面的64位会使用这个接口的MAC地址最中间插入FFFE得出（CE0106 FFFE 040010），用冒号按4位十六进制一组分隔就是（CE01:06FF:FE04:0010），写成简写形式就是（CE01:6FF:FE04:10）,这就是上面的IPv6地址的由来。
但是细心的朋友可能发现了，我们配置的R1和R2之间的连线是串行线路s0/0-s0/1，串行接口是没有MAC地址的，实际上，串行接口上配置IPv6地址时，串行接口会使用路由器上接口号最小的那个以太网接口的MAC地址来计算EUI-64地址（这就是为什么要在GNS3中给R1和R2分别添加一个fa1/0接口的原因，经过测试，GNS3中如果不添加这个以太网接口，两边的路由会出现"链路本地地址"冲突的情况。也就是说，在GNS3中路由器没有添加以太网接口时，默认情况下会两边使用相同的MAC地址计算EUI-64地址，这种情况在真实环境是不会发生的）
0×3.IPv6路由配置实例
a.如何配置IPv6静态路由
使用GNS3配置下面的拓扑，R1、R2、R3上面都必须添加一个以太网接口，这是GNS3的缺陷，上面"静态EUI-64配置"中已经解释过：

图3

上图中，R1开启了一个回环接口，这个回环接口下配置了4个IPv6地址，和IPv4不同的是，IPv6在一个接口下配置多个IP地址的时候不需要添加Secondary参数；R3也开启了一个回环接口；在R1和R3上使用默认路由指向R2，在R2上使用路由汇聚，将去往R1回环接口的4个IPv6地址汇聚成一条静态路由，R2上另外一条静态路由去往R3的回环接口。请看下面的配置：
R1配置：
01

/到目前为止c3640路由默认不支持IPv6路由，需要用下面的命令开启/

02

R1(config)#
ipv6
unicast-routing

03

04

/配置与R2相连的串口IPv6地址/

05

R1(config)#
int
s 0/0

06

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:12:12:12::1/64

07

R1(config-if)#
no
shut

08

09

/在R1的lo0接口上配置了4个IPv6地址/

10

R1(config)#
int
lo
0

11

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:1:1:8::1/64

12

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:1:1:9::1/64

13

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:1:1:A::1/64

14

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:1:1:B::1/64

15

R1(config-if)#
no
shut

16

R1(config-if)#
exit

17

18

/*

19

• 使用默认路由指向R2，

20

• 其中的
  "::/0"
  等同于
  "0:0:0:0:0:0:0:0/0"
  。

21

*/

22

R1(config)#
ipv6
route
::/0 2008:12:12:12::2

23

R1(config)#
end

R2配置：
01

R2(config)#
ipv6
unicast-routing

02

R2(config)#
int
s 0/0

03

R2(config-if)#
ipv6
add
2008:12:12:12::2/64

04

R2(config-if)#
no
shut

05

R2(config-if)#
int
s 0/1

06

R2(config-if)#
ipv6
add
2008:23:23:23::2/64

07

R2(config-if)#
no
shut

08

R2(config-if)#
exit

09

10

/指向R3回环接口的静态路由/

11

R2(config)#
ipv6
route
2008:3:3:3::/64 2008:23:23:23::3

12

13

/*

14

• 指向R1回环接口的汇聚静态路由，路由的汇聚和IPv4是一样的，

15

• R1的回环接口上面的4个IPv6地址中的8、9、A、B都是十六进制数，

16

• 将他们转换成二进制就是:

17

• 8=10 00

18

• 9=10 01

19

• A=10 10

20

• B=10 11

21

• 二进制中前面两位是相同的，所以前缀长度64减去后面两位不同的，就是62了。

22

*/

23

R2(config)#
ipv6
route
2008:1:1:8::/62 2008:12:12:12::1

24

R2(config)#
end

R3配置：
01

R3(config)#
ipv6
unicast-routing

02

R3(config)#
int
s 0/1

03

R3(config-if)#
ipv6
add
2008:23:23:23::3/64

04

R3(config-if)#
no
shut

05

R3(config-if)#
int
lo
0

06

R3(config-if)#
ipv6
add
2008:3:3:3::1/64

07

R3(config-if)#
no
shut

08

R3(config-if)#
exit

09

/使用默认静态路由指向R2/

10

R3(config)#
ipv6
route
::/0 2008:23:23:23::2

11

R3(config)#
end

12

13

/测试Ping R1回环接口任意一个IP都可以通/

14

R3#
ping
2008:1:1:A::1

15

!!!!!

配置完成后全网测试都能Ping通。不要关闭这个实验，我们在这个实验的基础上继续配置下面的RIPng动态路由。
b.如何配置IPv6 RIPng
RIPng（Routing Information Protocol Next Generation，RIP下一代版本），是针对IPv6的RIP版本，和RIPv2非常相似，是一个距离矢量的路由协议，最大跳数是15，使用水平分隔和毒性反转来阻止路由环路。RIPng使用多播地址"FF02::9"作为目的更新地址，发送更新使用UDP协议的521端口。
在上面（图3）实例的基础上，删除R1、R2、R3上面配置的静态路由，然后配置RIPng。
R1配置：
01

/删除上一个实例中配置的默认路由/

02

R1(config)#
no
ipv6
route
::/0

03

04

/启用RIPng协议，后面的test1是自定义的名称，只具有本地意义/

05

R1(config)#
ipv6
router
rip
test1

06

R1(config-rtr)#
exit

07

08

R1(config)#
int
lo
0

09

10

/和IPv4的RIP不同，RIPng是直接在接口下开启RIPng/

11

R1(config-if)#
ipv6
rip
test1
enable

12

R1(config-if)#
int
s 0/0

13

R1(config-if)#
ipv6
rip
test1
enable

14

R1(config-if)#
end

R2配置：
1

R2(config)#
no
ipv6
route
2008:1:1:8::/62

2

R2(config)#
no
ipv6
route
2008:3:3:3::/64

3

R2(config)#
ipv6
router
rip
test2

4

R2(config-rtr)#
int
s 0/0

5

R2(config-if)#
ipv6
rip
test2
enable

6

R2(config-if)#
int
s 0/1

7

R2(config-if)#
ipv6
rip
test2
enable

8

R2(config-if)#
end

R3配置：
1

R3(config)#
no
ipv6
route
::/0

2

R3(config)#
ipv6
router
rip
test3

3

R3(config-rtr)#
int
s 0/1

4

R3(config-if)#
ipv6
rip
test3
enable

5

R3(config-if)#
int
lo
0

6

R3(config-if)#
ipv6
rip
test3
enable

7

R3(config-if)#
end

网络收敛后，在R3上查看IPv6路由表：
01

R3#
show
ipv6
route

02

IPv6 Routing Table - 12 entries

03

Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, R - RIP, B - BGP

04

U - Per-user Static
route

05

06

/这四条R开头的是R1的回环接口路由条目/

07

R 2008:1:1:8::/64 [120/3]

08

via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1

09

R 2008:1:1:9::/64 [120/3]

10

via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1

11

R 2008:1:1:A::/64 [120/3]

12

via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1

13

R 2008:1:1:B::/64 [120/3]

14

via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1

15

16

C 2008:3:3:3::/64 [0/0]

17

via ::, Loopback0

18

L 2008:3:3:3::1/128 [0/0]

19

via ::, Loopback0

20

21

/这里是R1和R2相连的那个网段的路由条目/

22

R 2008:12:12:12::/64 [120/2]

23

via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1

24

C 2008:23:23:23::/64 [0/0]

25

via ::, Serial0/1

26

L 2008:23:23:23::3/128 [0/0]

27

via ::, Serial0/1

28

L FE80::/10 [0/0]

29

via ::, Null0

30

L FF00::/8 [0/0]

31

via ::, Null0

32

33

/*

34

• RIPng的条目和RIP有很大不同，其中跳数比IPv4下运行RIP多1，

35

• 在默认情况下，进入路由表之前RIPng度量值就已经加了1。

36

37

• 另外，via地址不是邻居的接口IPv6地址，

38

• 而是邻居接口的本地链路地址，本地链路地址上文已经介绍过，

39

• 是使用FE80::/64前缀加上EUI-64地址得到的。

40

*/

0×4.配置IPv6-Over-IPv4隧道实例
下图中，R1和R3上开启了回环接口来模拟IPv6网络，R1-R2-R3相连的串行接口运行的是IPv4网络，各设备IP地址如图所示：

图4

Ps：同上面几个实例一样，一定不要忘记在GNS3中给各个路由添加一个以太网接口，虽然这里并没有使用这个以太网接口，但是链路本地地址的EUI-64部分需要这个以太网接口的MAC地址。
对于这样的拓扑结构，两端运行的是IPv6网络，中间是IPv4网络，可以使用一种叫做Tunneling（隧道）的技术，来实现两端的IPv6网络能够跨越IPv4网络进行通信：
R1配置：
01

/开启IPv6路由支持/

02

R1(config)#
ipv6
unicast-routing

03

R1(config)#
int
lo
0

04

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:1:1:1::1/64

05

R1(config-if)#
no
shut

06

R1(config-if)#
int
s 0/0

07

R1(config-if)#
ip
add
12.1.1.1 255.255.255.0

08

R1(config-if)#
no
shut

09

R1(config-if)#
exit

10

11

/配置去往R2的IPv4默认路由/

12

R1(config)#
ip
route
0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2

13

14

/创建一个隧道接口，0是隧道号/

15

R1(config)#
int
tunnel
0

16

17

/隧道的源IP地址是R1的s0/0/

18

R1(config-if)#
tunnel
source
12.1.1.1

19

20

/*

21

• 隧道的目的IP地址是R3的s0/1,为了保证隧道两端能够正常通信,

22

• 隧道的源和目的必须是路由可达的（IPv4的路由可达）。

23

*/

24

R1(config-if)#
tunnel
destination
23.1.1.3

25

26

/*

27

• 配置隧道模式,ipv6ip就是IPv6-Over-IPv4模式，

28

• 也就是将IPv6的包封装在IPv4的包中。

29

*/

30

R1(config-if)#
tunnel
mode
ipv6ip

31

32

/给隧道接口配置一个IPv6地址/

33

R1(config-if)#
ipv6
add
2008:13:13:13::1/64

34

R1(config-if)#
exit

35

36

/配置IPv6默认路由，指向R3上的隧道接口地址/

37

R1(config)#
ipv6
route
::/0 2008:13:13:13::3

38

R1(config)#
end

R2配置：
1

R2(config)#
int
s 0/0

2

R2(config-if)#
ip
add
12.1.1.2 255.255.255.0

3

R2(config-if)#
no
shut

4

R2(config-if)#
int
s 0/1

5

R2(config-if)#
ip
add
23.1.1.2 255.255.255.0

6

R2(config-if)#
no
shut

7

R2(config-if)#
end

R3配置：
01

R3(config)#
ipv6
unicast-routing

02

R3(config)#
int
s 0/1

03

R3(config-if)#
ip
add
23.1.1.3 255.255.255.0

04

R3(config-if)#
no
shut

05

R3(config-if)#
int
lo
0

06

R3(config-if)#
ipv6
add
2008:3:3:3::3/64

07

R3(config-if)#
no
shut

08

R3(config-if)#
exit

09

R3(config)#
ip
route
0.0.0.0 0.0.0.0 23.1.1.2

10

R3(config)#
int
tunnel
0

11

R3(config-if)#
tunnel
source
23.1.1.3

12

R3(config-if)#
tunnel
destination
12.1.1.1

13

R3(config-if)#
tunnel
mode
ipv6ip

14

R3(config-if)#
ipv6
add
2008:13:13:13::3/64

15

R3(config-if)#
exit

16

/配置IPv6默认路由，指向R1上的隧道接口地址/

17

R3(config)#
ipv6
route
::/0 2008:13:13:13::1

18

R3(config)#
end

配置完成后在R3上面Ping测试：
01

/Ping R1的隧道地址，成功/

02

R3#
ping
2008:13:13:13::1

03

!!!!!

04

05

/Ping R1的回环接口地址，成功/

06

R3#
ping
2008:1:1:1::1

07

!!!!!

08

09

/Ping R1的串口地址，成功/

10

R3#
ping
12.1.1.1

11

!!!!!

IPv6-Over-IPv4隧道实验完成，两端的IPv6网络可以穿越IPv4网络进行通信，总结一下，在IPv6-Over-IPv4隧道中，首先必须保证IPv4的路由可达，在此基础上，在IPv6边界路由上配置Tunnel，源为本地边界路由的出口IPv4地址，目的为目标IPv6边界路由的接收口IPv4地址，这两个IPv4地址必须IPv4路由可达，在此基础上再配置隧道IPv6地址，只要两端配置的IPv6地址在同一个网段中，就好像两个IPv6边界路由之间是使用一条专线直连一样，再使用IPv6的静态路由或开启路由协议即可。
这篇文章所讲解的IPv6知识只是IPv6技术的冰山一角，希望可以起到一个抛砖引玉的作用。