第17章：IP版本6

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一种s shown in the figure, the routers installed by ISPs in other major geographies of the world can have a single route that matches all IPv6 addresses in North America. While hundreds of ISPs might be operating in north America, and hundreds of thousands of enterprise customers of those ISPs, and tens of millions of individual customers of those ISPs, all the public IPv6 addresses can be from one (or a few) very large address blocks—requiring only one (or a few) routes on the Internet routers in other parts of the world. Similarly, routers inside other ISPs in North America (for example, NA-ISP2, indicating North American ISP number 2 in the figure) can have one route that matches all address ranges assigned to NA-ISP2. And the routers inside NA-ISP1 just need to have one route that matches the entire address range assigned to Company1, rather than needing to know about all the subnets inside Company1.

除了将路由器的路由表保持较小之外，此过程还会导致Internet路由表的更改更少。例如，如果NA-ISP1与另一个企业客户签订了服务合同，则NA-ISP1可以在ARIN已分配给NA-ISP1的地址范围内分配另一个前缀。NA-ISP1网络（大多数Internet）之外的路由器不需要知道任何新路线，因为它们的现有路线已经与分配给新客户的地址范围匹配。NA-ISP2路由器（另一个ISP）已经具有与分配给NA-ISP1的整个地址范围匹配的路由，因此它们不需要更多的路线。同样，欧洲和南美ISP的路由器也已经有了一条行驶的路线。

虽然一般概念可能不太困难，但一个具体的例子可以帮助您。但是，在看到特定示例之前，它有助于了解如何编写IPv6地址和前缀。

表示IPv6地址的约定

IPv6惯例使用32个十六进制数字，分为8个四分之一的4个十六进制数字，以结肠分离，代表一个128位的IPv6地址。例如：

2340：1111：AAAA：0001：1234：5678：9ABC

每个十六进制数字代表4位，因此，如果您想检查二进制的地址，如果您记住表17-2中所示的值，转换相对容易。

表17-2十六进制/二进制转换图

编写或键入32个十六进制数字，虽然比使用128个二进制数字更方便，但仍然很痛苦。为了使事情变得容易一点，两次约定使您可以缩短IPv6地址必须键入的内容：

• 省略任何给定四重奏中的领先0。

• 用双结肠（：:)表示所有十六进制0s的连续四重奏，但仅在给定地址中发生一次。

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笔记- 对于IPv6，四重奏是IPv6地址中的一组4个十六进制数字。每个IPv6地址中有八个四重奏。

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例如，考虑以下地址。粗数字表示可以缩写地址的数字。

Fe00：0000：0000：0001：0000：0000：0000：0056

该地址有两个不同的位置，其中一个或多个四重奏具有4个十六进制0s，因此使用一个或另一个位置中的::缩写存在两个主要选项，用于缩写此地址。以下两个选项显示了两个最简短的有效缩写：

• Fe00：:1:0:0:0:56

• Fe00：0：0：1 :: 56

特别是，请注意::缩写，意思是“所有0的一个四重奏”，不能两次使用，因为这是模棱两可的。因此，缩写fe00 :: 1 :: 56是无效的。

编写IPv6前缀的约定

IPv6前缀代表连续IPv6地址的范围或块。代表地址范围的数字，称为字首，通常在IP路由表中可以看到，就像您在IPv4路由表中看到IP子网数字一样。

在更详细地检查IPv6前缀之前，查看与IPv4一起使用的几个术语很有帮助。IPv4地址可以使用任何一个都可以分析和理解分类的地址规则或无阶级的地址规则。（这本书和CCENT/CCNA ICND1官方考试认证指南两者在大多数情况下都使用类术语。）分类地址意味着IP地址或子网的分析包括一个类别网络号的想法，并具有地址的单独网络部分。最高部分图17-2回顾这些概念。

图17-2

IPv4无类和分类的地址和IPv6地址

考虑IPv4作为类别地址的地址，有助于充分理解网络中的某些问题。例如，在类似的地址中，书面值128.107.3.0/24表示16个网络位（因为地址在B类网络中）和8个主机位（因为掩码具有8个二进制0s），留下8个子网位。使用无类规则解释的相同值是指前缀128.107.3.0，前缀长度24.相同的子网/前缀，相同的含义，相同的路由器操作，相同的配置，这只是考虑数字含义的两种不同方法。

IPv6使用无类的地址视图，没有分类地址的概念。与IPv4一样，IPv6前缀列​​出了一些值，斜线，然后列出数字前缀长度。像IPv4前缀一样，数字的最后一部分（超出前缀的长度）由二进制0s表示。最后，可以使用与IPv4地址相同的规则来缩写IPv6前缀编号。例如，考虑以下IPv6地址，该地址分配给LAN上的主机：

2000：1234：5678：9ABC：1234：5678：9ABC：1111/64

此值表示完整的128位IP地址；实际上，您没有机会缩写此地址。但是， /64表示该地址所在的前缀（子网）是包含所有地址的子网，该子网以与地址相同的前64位开始。从概念上讲，它与IPv4地址是相同的逻辑。例如，地址128.107.3.1/24在前缀（子网）中，其前24位与地址128.107.3.1相同。

与IPv4一样，在编写或键入前缀时，前缀长度末端的位都是二进制0s。在上面显示的IPv6地址中，地址所在的前缀如下：

2000：1234：5678：9ABC：0000：0000：0000：0000/64

缩写时，这将是：

2000：1234：5678：9ABC ::/64

接下来，关于编写前缀规则之前的最后一个事实，然后再查看一些示例并继续前进。如果前缀长度不是16的倍数，则地址的前缀和主机部分之间的边界在四重奏内。在这种情况下，前缀值应在值的前缀部分中的最后一个八位位中列出所有值。例如，如果仅以A /64前缀长度显示的地址具有A /56前缀长度，则前缀将包括所有前3个四重奏（总计48位），以及第四个八位八位的前8位。现在，第四个八位位的最后8位（最后2个十六进制数字）现在应该是二进制0s。因此，按照惯例，将其余的第四个八位位安装在设置为二进制0s之后，如下所示：

2000：1234：5678：9A00::/56

以下列表总结了有关如何编写IPv6前缀的一些关键点：

• 前缀的值与组中的第一个数字的IP地址相同，如前缀长度所定义。

• 前缀长度数量的位数均为二进制0s。

• 可以使用与IPv6地址相同的规则来缩写前缀。

• 如果前缀长度不在四重奏边界上，请写下整个四重奏的值。

在这种情况下，示例肯定可以很有帮助。表17-3显示了几个样本前缀，其格式和简短的解释。

表17-3示例IPv6前缀及其含义

对于本惯例，几乎同样重要的是要注意哪些选项不允许。例如，不允许2 ::/3而不是2000 ::/3，因为它省略了八位钟的其余部分，并且设备无法分辨2 ::/3表示“ HEX 0002”或“ HEX 2000”。“在缩写IPv6地址或前缀时，只能在四重奏中引导0秒，而不落后0s。

现在您了解了有关如何表示IPv6地址和前缀的一些约定，一个特定示例可以显示ICANN的IPv6全局UNICAST IP地址分配策略如何允许在图17-1。

全局单播前缀分配示例

IPv6标准保留2000 ::/3前缀（当更充分的解释时）表示所有以二进制001或十六进制2或3的地址为全球单媒体地址。全球单媒体地址是已分配为公共和全球唯一IPv6地址的地址，允许使用这些地址的主机通过Internet进行通信而无需NAT。换句话说，这些地址符合如何为全球互联网实施IPv6的最纯粹设计。

图17-3显示一组前缀示例，该前缀可能导致公司（Company1）被分配为2340：1111：AAAA ::/48。

图17-3

Internet中的IPv6前缀分配

该过程始于拥有整个IPv6地址空间的ICANN，并将权利分配给注册表前缀2340 ::/12到其中一个RIR，在这种情况下（北美）。这意味着ARIN有权分配以十六位2340（二进制值0010 0011 0100）开头的任何IPv6地址。从角度来看，这是一个大量的地址-2¹¹⁶准确地说。

接下来，NA-ISP1要求Arin进行前缀分配。在Arin确保NA-ISP1符合某些要求之后，Arin可能会分配ISP前缀2340：1111 ::/32至na-isp1。这也是一个大团体-2⁹⁶地址确切。从角度来看，即使是最大的ISP，这个一个地址块也很可能是足够的公共IPv6地址，而没有ISP需要另一个IPv6前缀。

最后，Company1要求其ISP Na-ISP1进行IPv6前缀的分配。NA-ISP1分配Company1网站前缀2340：1111：AAAA ::/48，这再次是大量的地址-2⁸⁰在这种情况下。在下一段中，文本显示了Company1在该前缀中可以做什么，但首先检查图17-4，呈现与所示的相同概念图17-1，但现在显示了显示的前缀。

图17-4

IPv6全局路由概念

该图显示了北美以外的路由器的观点，北美另一个ISP的路由器以及其他ISP的其他路由器。北美以外的路由器可以使用前缀2340 ::/12的路线，知道ICANN将此前缀分配给仅由Arin使用。这条路线可以与北美分配的所有IPv6地址相匹配。NA-ISP2中的路由器是北美的示例替代ISP，需要一条路线2340：1111 ::/32，前缀分配给NA-ISP1。这条路线可以与NA-ISP1所有客户的所有数据包相匹配。在NA-ISP1内部，其路由器需要知道哪个NA-ISP1路由器要转发到该特定客户的数据包（在这种情况下为ISP-1），因此NA-ISP1的路由器内的路由列出了2340：2340：1111：AAAA/48。

子网全局单播IPv6地址在企业内部

原始的IPv4 Internet设计呼吁为每个组织分配一个类别的网络编号，企业通过子网将网络范围划分为较小的地址范围。同样的子网概念将从IPv4转移到IPv6，企业子网将其ISP分配给较小的前缀。在考虑IPv6子网概念时，您可以使用以下类似IPv4子网进行以下一般类比，以帮助理解该过程：

• ISP分配给企业的前缀，对于一个企业中的所有IPv6地址必须相同，就像地址的IPv4网络部分一样。

• 企业工程师扩展了前缀的长度，即借用主机位，以创建地址的子网部分。

• 最后/第三主要部分是地址的主机部分，称为接口ID在IPv6中，旨在唯一识别子网中的主机。

例如，图17-5显示了本章前几个图中显示的Company1企业网络的更详细的视图。IPv6需要多少个子网背后的设计概念与IPv4的设计概念相同：每个VLAN和每个串行链接都需要一个子网，并具有带有帧继电器子网的相同选项。在这种情况下，存在两个LAN和两个串行链接，因此Company1需要四个子网。

该图还显示了企业工程师如何将ISP（ /48）分配的前缀长度扩展到 /64，从而创建了地址结构的16位子网部分。/48前缀通常称为站点前缀，每个链接上使用的较长的前缀称为子网前缀。为了创建此额外的16位子网字段，工程师通过从IPv4地址的主机字段借用位选择子网掩码时使用与IPv4相同的概念。在这种情况下，将主机字段视为拥有80位的（因为ISP分配的前缀为48位长，留下80位），而设计的设计图17-5为子网字段借用16位，为主机场留下了64位。

图17-5

Company1需要四个子网

关于设计选择的数学数量可以帮助您对IPv6的规模提供一些视角。16位子网字段允许2¹⁶，或65,536个子网，除了最大的组织或公司以外的所有人外，所有人的杀伤力。（在IPv6中也不必担心零或广播子网！）主机字段似乎更加过大：2⁶⁴每个子网主机，每个子网的地址超过1,000,000,000,000,000。但是，这个大型主机或接口ID的一个充分的理由是地址的一部分，因为它允许自动IPv6地址分配功能之一正常运行，如“部分”。IPv6主机地址分配，“在本章的后面。