为IP v6划分子网

以下内容摘自笔者编著的《网管员必读——超级网管经验谈》（第2版）一书。

3.8 为IP v6划分子网

在对IP v6 地址空间进行子网划分时，需要使用子网划分技术，以一种允许将剩余地址空间的摘要和委派路由到IP v6 Intranet 的不同部分的方式，为48 位全局地址前缀划分16 位子网ID 字段。不过，目前因为IP v6 技术本身都没有普及使用，加上IP v6 地址数本身就非常庞大，所以对IP v6 地址进行子网划分，在目前来说可能还没有得到实质应用，也没有什么需求。在此介绍这一新IP 地址协议下的子网划分方法，纯是为了各位进行积累考虑的。

不需要以任何特定的方式进行子网划分。此处介绍的子网划分技术假定是通过使用子网ID 字段的高序位划分其地址空间的可变部分来进行子网划分的。虽然此方法有助于分层寻址和路由，但此方法并不是非用不可。例如，在只有少数子网的小型组织中，可以通过为子网编号（从0 开始），轻松地为全局地址创建平面寻址空间。

对于全局地址，Internet 编号分配机构（IANA ）或ISP 会分配一个前48 位均为固定位的IP v6 地址前缀。若要对48 位全局地址前缀的子网ID 字段进行子网划分，需要执行一个包含两步的过程：

（1 ）确定用于子网划分的位数。

（2 ）枚举出新的子网网络前缀。

3.8.1 确定用于子网划分的位数

用于子网划分的位数决定着可以分配给的网络各部分（基于地理区划或部门分类）的新子网网络前缀的可能的数量。在分层路由基础结构中，必须确定在层次结构的各层需要的网络前缀数，进而确定各层需要的位数。为层次结构的各层选择的位越多，拥有的用于枚举层次结构最后一层中的单个子网的位越少。

例如，可以实施一个包含两层的层次结构来反映地理/ 部门结构，4 位用于地理层，6 位用于部门层。这一方案允许16 个地理区域，各个区域中的各个部门只占剩余的子网划分空间的6 （16 - 6 - 4 ）位，或者说每个部门只有64 （= 2 ⁶ ）个子网。

在层次结构中任何给定的层上，许多位已被层次结构中的上一层固定了（ f ），许多位被用来在层次结构中的当前层进行子网划分（ s ），还有许多位留给层次结构中的下一层使用（ r ）。下面这个等式始终成立： f+ s+ r = 16 。图3-6 显示了这种关系。

图3-6  对全局IP v6 地址的子网ID 字段进行子网划分

3.8.2 枚举子网网络前缀

根据用于子网划分的位数，必须列出新的子网网络前缀，可以使用下面两种主要方法之一：

l         使用子网ID 和递增值的十六进制表示形式来枚举新的子网网络前缀。

l         使用子网ID 和递增值的十进制表示形式来枚举新的子网网络前缀。

这两种方法产生的结果相同，都会生成子网网络前缀的一个枚举列表。

要使用十六进制方法创建子网网络前缀的枚举列表，请执行以下步骤：

（1 ）根据为子网划分选择的位数 s 和进行子网划分的网络前缀的前缀长度 m ，计算以下各值：

l         f = m-48 ： f 是子网ID 中已固定的位的数目。

l         n = 2 ^s ： n 是将获得的网络前缀的数目。

l         I = 2 ^{16- （f+s ）} ： i 是以十六进制表示的各个连续子网ID 之间的递增值。

l         P = m+s ：P 是新的子网网络前缀的前缀长度。

（2 ）创建一个包含 n 行、两列的表。第一列存放网络前缀编号（从1 开始），第二列存放新的子网网络前缀。

（3 ）将使用新的前缀长度的原始网络前缀放在第一行的第二列中。例如，根据进行子网划分的子网ID 的十六进制值 F ，子网网络前缀为[48 位前缀]: F::/ P 。

（4 ）将站点本地地址或全局地址的子网ID 部分中的值加上 i ，将结果放在下一行的第二列中。例如，在第二行中，子网前缀为[48 位前缀]: F+ i::/ P 。

（5 ）重复步骤4 ，直到完成该表。

【示例16 】对全局地址前缀3FFE:FFFF:0:C000::/51 进行3 位子网划分。

首先计算前缀数量值、递增值和新前缀长度值。起始值是 F=0xC000 ， s=3 ， m=51 ，因此 f=51-48=3 。前缀的数量是8 （ n=2 ³ ）。递增值是0x400 （ i=2 ^{16- （3+3 ）}=1024=0x400 ）。新的前缀长度是54 （ P=51+3 ）。

接下来，构造一个包含8 行的表，如表3-20 所示。将3FFE:FFFF:0:C000::/54 放在网络前缀1 所在的那一行的第二列，然后让网络前缀的子网ID 部分依次递增0x400 ，将结果分别填入后面的各行中。

表 3-20   使用十六进制技术对 3FFE:FFFF:0:C000::/51 进行 3 位子网划分

网络前缀	子网网络前缀
1	3FFE:FFFF:0:C000::/54
2	3FFE:FFFF:0:C400::/54
3	3FFE:FFFF:0:C800::/54
4	3FFE:FFFF:0:CC00::/54
5	3FFE:FFFF:0:D000::/54
6	3FFE:FFFF:0:D400::/54
7	3FFE:FFFF:0:D800::/54
8	3FFE:FFFF:0:DC00::/54

要使用十进制方法创建子网网络前缀的枚举列表，请执行以下步骤：

（1 ）根据用于子网划分的位数 s 、进行子网划分的网络前缀的前缀长度 m 和进行子网划分的子网ID 的十六进制值 F ，计算以下各值：

l         f = m-48 ： f 是子网ID 中已固定的位的数目。

l         n = 2 ^s ： n 是将获得的网络前缀的数目。

l         I = 2 ^{16- （f+s ）} ： i 是各个连续子网ID 之间的递增值。

l         P = m+ s ：P 是新的子网网络前缀的前缀长度。

l         D = F 的十进制表示形式

（2 ）创建一个包含 n 行、三列的表。第一列存放网络前缀编号（从1 开始），第二列存放新的子网网络前缀的子网ID 部分的十进制表示形式，第三列存放新的子网网络前缀。

（3 ）将子网ID 的十进制表示形式（ D ）放在第一行的第一列，将子网前缀[48 位前缀]: F::/ P 放在第一行的第二列。

（4 ）用子网ID 十进制表示形式的值加上 i ，将结果放在下一行的第二列。例如，第二行的子网ID 的十进制表示形式是 D+ i 。

（5 ）在第三列中，将子网ID 的十进制表示形式转换为十六进制，并构造前缀[48 位前缀]:[ SubnetID]::/ P 。例如，在第二行中，子网网络前缀为[48 位前缀]:[ D+ i （转换为十六进制）]::/ P 。

（6 ）重复步骤4 和5 ，直到完成该表。

【示例17 】对站点本地网络前缀3FFE:FFFF:0:C000::/51 进行3 位子网划分。

首先计算前缀数量值、递增值、新前缀长度值和起始子网ID 十进制表示形式。我们的起始值是 F=0xC000 ， s=3 ， m=51 ，这样 f=51-48=3 。前缀数量是8 （ n=2 ³ ）。递增值是1024 （ i=2 ^{16- （3+3 ）} ）。新的前缀长度是54 （ P=51+3 ）。起始子网ID 的十进制表示形式是49152 （D=0xC000=49152 ）。

接下来，构造一个包含8 行的表，如表1-20 所示。将49192 放在网络前缀1 所在的那一行的第一列，将3FFE:FFFF:0:C000::/54 放在该行的第二列。让网络前缀的子网ID 部分（第四个十六进制块）依次递增1024 ，然后将结果转换为十六进制并分别填入后面的各行中。

表 3-21   使用十进制技术对 3FFE:FFFF:0:C000::/51 进行 3 位子网划分

网络前缀	子网 ID 的十进制表示形式	子网网络前缀
1	49192	3FFE:FFFF:0:C000::/54
2	50176	3FFE:FFFF:0:C400::/54
3	51200	3FFE:FFFF:0:C800::/54
4	52224	3FFE:FFFF:0:CC00::/54
5	53248	3FFE:FFFF:0:D000::/54
6	54272	3FFE:FFFF:0:D400::/54
7	55296	3FFE:FFFF:0:D800::/54
8	56320	3FFE:FFFF:0:DC00::/54