网络工程师HCIE-RS-ipv6第一节：IPv6地址（原理+实验）

曾经终败给现在 2022-12-20 11:10 213阅读 0赞

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*  IPV6技术
 *   *  1 IPv6地址
     *   *  1.1 IPv6 地址的表示方法
         *  1.2 IPV6地址的结构
         *  1.3 IPv6的地址分类
         *  1.4 IPv6单播地址
         *  1.5 IPv6组播地址
         *  1.6 IPv6任播地址
     *  2 实验
     *   *  2.1 任务要求
         *  2.2 配置
         *   *  1 基本配置
             *  2 IPv6 ISIS
             *   *  1 pe1,pe2,rr1,p1,asbr1,asbr2运行isis协议，各直连网段连入ISIS.配置各链路cost
                 *  2 IPV6路由渗透（为了防止IPv6路由的次优路径，在RR1上配置路由泄露，不泄露会导致IPv6 bgp 路由的下一跳不可达，后续的需求无法实现。
             *  3 IPv6 BGP
             *   *  1 ASBR1-ASBR3通过直连链路建立EBGP4+邻居。PE1,PE2,P1是RR1的IBGP4+客户端（已预配）
                 *  2 在ASBR1上将ISIS ipv6的路由导入BGP4+,只向ASBR3通告前缀为2000：EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DC00/120的路由（不能使用route-policy），将ASBR3的loopback0通告入BGP4+
                 *   *  1 配置聚合路由，对所有的邻居发布120的IPV6的路由
                     *  2 配置上述聚合路由后，ASBR3上还是会有127位的路由，通过前缀列表匹配120位的IPV6路由，针对ASBR3只发布该路由条目
                 *  3 PE1,PE2学习到ASBR3 loopback0的BGP4+明细路由
                 *   *  1 ASBR3通过BGP 宣告IPV6路由
                     *  2 拒绝部分汇总的路由（将DCA7这条拒绝汇总）
             *  4 请在PE1使能特性，确保PE1在启动过程中，PE2-ASBR3的IPv6ping无丢包

# IPV6技术 #

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址 \[1\] 。  
由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍 \[1\] 。  
互联网数字分配机构（IANA）在2016年已向国际互联网工程任务组（IETF）提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6，不再兼容IPv4。 \[2\]  
[http://www.test-ipv6.com/][http_www.test-ipv6.com],  
这个url可以简单的检测你的当前IP地址是否为ipv6地址，以及是否可以访问Ipv6地址。

## 1 IPv6地址 ##

### 1.1 IPv6 地址的表示方法 ###

IPv6 地 址 包 括 128 比 特 ， 由 冒 号 分 隔 的 32 位 十 六 进 制 数 表 示 。 比 如 ：  
**2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B**，这是 IPv6 地址的首选格式。  
为了书写方便，IPv6 还提供了压缩格式，以上述 IPv6 地址为例，具体压缩规则为：  
 每组中的前导“0”都可以省略，所以上述地址可写为：2031:0:130F:0:0:9C0:876A:130B。  
 地址中包含的连续两个或多个均为 0 的组，可以用双冒号“::”来代替，所以上述地 址又可以进一步简写为：2031:0:130F::9C0:876A:130B。  
**说明：**  
*需要注意的是，在一个 IPv6 地址中只能使用一次双冒号“::”，否则当计算机将压缩后的地址恢复成 128位时，无法确定每段中 0 的个数。*

### 1.2 IPV6地址的结构 ###

IPv6 地址:网络前缀+接口标识：  
 网络前缀：n 比特，相当于 IPv4 地址中的网络 ID  
 接口标识：128-n 比特，相当于 IPv4 地址中的主机 ID  
接口标识可通过三种方法生成：手工配置、系统通过软件自动生成或 IEEE EUI-64 规范生成。其中，EUI-64 规范自动生成最为常用。  
IEEE EUI-64 规范是将接口的 MAC 地址转换为 IPv6 接口标识的过程。MAC 地址的前 24 位（用 c 表示的部分）为公司标识，后 24 位（用 m 表示的部分）为扩展标 识符。高 7 位是 0 表示了 MAC 地址本地唯一。转换的第一步将 FFFE 插入 MAC 地址的公司 标识和扩展标识符之间，第二步将高 7 位的 0 改为 1 表示此接口标识全球唯一。在此种方式下，接口标识固定为64位，则网络前缀也固定为64位。

![EUI-64 规范示意图][EUI-64]  
例如：MAC 地址：00-0E-0C-82-C4-D4；转换后：020E:0CFF:FE:82:C4D4。  
这种由 MAC 地址产生 IPv6 地址接口标识的方法可以减少配置的工作量，尤其是当采用无状态地址自动配置时，只需要获取一个 IPv6 前缀就可以与接口标识形成 IPv6 地址。但是使用这种方式最大的缺点是任何人都可以通过二层 MAC 地址推算出三层 IPv6 地址。  
即获取128位Ipv6地址的工作量变为只需获取64位的网络前缀和48位的本机MAC地址，而接口标识可由MAC地址推算得出。

### 1.3 IPv6的地址分类 ###

IPv6 地址分为单播地址、任播地址（Anycast Address）、组播地址三种类型。和 IPv4 相比， **取消了广播地址类型**，以更丰富的组播地址代替，同时增加了任播地址类型。

### 1.4 IPv6单播地址 ###

IPv6 单播地址**标识了一个接口**，由于每个接口属于一个节点，因此每个节点的任何接口上的单播地址都可以标识这个节点。发往单播地址的报文，由此地址标识的接口接收。  
IPv6 定义了多种单播地址，目前常用的单播地址有：**未指定地址、环回地址、全球单播 地址、链路本地地址、唯一本地地址** 。  
 未指定地址  
IPv6 中的未指定地址即 0:0:0:0:0:0:0:0/128 或者::/128。该地址可以表示某个接口或者节点还没有 IP 地址，可以作为某些报文的源IP地址（例如在 NS 报文的重复地址检测中会出现）。 **由该地址发出的报文不会被路由设备转发。**  
 环回地址  
IPv6 中的环回地址即 0:0:0:0:0:0:0:1/128 或者::1/128。环回与 IPv4 中的 127.0.0.1 作用相同，主要用于**设备给自己发送报文**。（作为一台路由器的管理地址，为了方便管理，会为每一台路由器创建一个loopback接口，并在该接口上单独指定一个IP地址作为管理地址，管理员会使用该地址对路由器远程登陆（telnet）,该地址实际上起到了类似设备名称一类的功能。）该地址通常用来作为一个虚接口的地址（如 Loopback 接 口）。实际发送的数据包中不能使用环回地址作为源 IP 地址或者目的 IP 地址。  
 全球单播地址  
全球单播地址是带有全球单播前缀的 IPv6 地址，其作用类似于 IPv4 中的**公网地址**。这种 类型的地址允许路由前缀的聚合，从而限制了全球路由表项的数量。  
全球单播地址由全球路由前缀（Global routing prefix）、子网 ID（subnet ID）和接口标识（Interface ID）组成  
![全球单播地址格式][20201111213739636.png_pic_center]  
Global routing prefix：全球路由前缀。由提供商（Provider）指定给一个组织机构，通常全 球路由前缀至少为 48 位。目前已经分配的全球路由前缀的前 3bit 均为 001。  
Subnet ID：子网 ID。组织机构可以用子网 ID 来构建本地网络（Site）。子网 ID 通常最多 分配到第 64 位。子网 ID 和 IPv4 中的子网号作用相似。  
Interface ID：接口标识。用来标识一个设备（Host）。  
 链路本地地址  
链路本地地址是 IPv6 中的应用范围受限制的地址类型，只能在连接到同一本地链路的节 点之间使用。它使用了特定的本地链路前缀 FE80::/10（最高 10 位值为 1111111010），同时将 接口标识添加在后面作为地址的低 64 比特。  
**当一个节点启动 IPv6 协议栈时，启动时节点的每个接口会自动配置一个链路本地地址（其 固定的前缀+EUI-64 规则形成的接口标识）。这种机制使得两个连接到同一链路的 IPv6 节点不 需要做任何配置就可以通信。所以链路本地地址广泛应用于邻居发现，无状态地址配置等应用。**  
以链路本地地址为源地址或目的地址的 IPv6 报文不会被路由设备转发到其他链路。

![链路本地地址格式][20201111214235906.png_pic_center]  
 唯一本地地址 唯一本地地址是另一种应用范围受限的地址，它仅能在一个站点内使用。由于本地站点地  
址的废除（RFC3879），唯一本地地址被用来代替本地站点地址（RFC4193）。 唯一本地地址的作用类似于 IPv4 中的私网地址，任何没有申请到提供商分配的全球单播  
地址的组织机构都可以使用唯一本地地址。唯一本地地址只能在本地网络内部被路由转发而不 会在全球网络中被路由转发。![唯一本地地址格式][20201111214402246.png_pic_center]  
Prefix：前缀；固定为 FC00::/7。  
L：L 标志位；值为 1 代表该地址为在本地网络范围内使用的地址；值为 0 被保留，用于 以后扩展。  
Global ID：全球唯一前缀；通过伪随机方式产生（RFC4193）。 Subnet ID：子网 ID；划分子网使用。  
Interface ID：接口标识。 唯一本地地址具有如下特点：  
 具有全球唯一的前缀（虽然随机方式产生，但是冲突概率很低）。  
 可以进行网络之间的私有连接，而不必担心地址冲突等问题。  
 具有知名前缀（FC00::/7），方便边缘路由器进行路由过滤。  
 如果出现路由泄漏，该地址不会和其他地址冲突，不会造成 Internet 路由冲突。  
 应用中，上层应用程序将这些地址看作全球单播地址对待。  
 独立于互联网服务提供商 ISP（Internet Service Provider）。

### 1.5 IPv6组播地址 ###

IPv6 的组播与 IPv4 相同，用来标识一组接口，一般这些接口属于不同的节点。一个节点 可能属于 0 到多个组播组。发往组播地址的报文被组播地址标识的所有接口接收。  
一个 IPv6 组播地址由前缀，标志（Flag）字段、范围（Scope）字段以及组播组 ID（Global ID）4 个部分组成：  
 前缀：IPv6 组播地址的前缀是 FF00::/8（1111 1111）。  
 标志字段（Flag）：长度 4bit，目前只使用了最后一个比特（前三位必须置 0），当该 位值为 0 时，表示当前的组播地址是由 IANA 所分配的一个永久分配地址；当该值为1 时，表示当前的组播地址是一个临时组播地址（非永久分配地址）。  
 范围字段（Scop）：长度 4bit，用来限制组播数据流在网络中发送的范围，该字段取 值和含义的对应关系如图 14-1-5 所示。  
 组播组 ID（Global ID）：长度 112bit，用以标识组播组。目前，RFC2373 并没有将所 有的 112 位都定义成组标识，而是建议仅使用该 112 位的最低 32 位作为组播组 ID， 将剩余的 80 位都置 0。这样每个组播组 ID 都映射到一个唯一的以太网组播 MAC 地 址（RFC2464）。  
![IPv6 组播地址格式][IPv6]  
 被请求节点组播地址  
被请求节点组播地址通过节点的单播或任播地址生成。当一个节点具有了单播或任播地址， 就会对应生成一个被请求节点组播地址，并且加入这个组播组。一个单播地址或任播地址对应 一个被请求节点组播地址。该地址主要用于邻居发现机制和地址重复检测功能。  
IPv6 中没有广播地址，也不使用 ARP。但是仍然需要从 IP 地址解析到 MAC 地址的功能。 在 IPv6 中，这个功能通过邻居请求 NS（Neighbor Solicitation）报文完成。当一个节点需要解 析某个 IPv6 地址对应的 MAC 地址时，会发送 NS 报文，该报文的目的 IP 就是需要解析的 IPv6 地址对应的被请求节点组播地址；只有具有该组播地址的节点会检查处理。  
被请求节点组播地址由前缀 FF02::1:FF00:0/104 和单播地址的最后 24 位组成。

### 1.6 IPv6任播地址 ###

任播地址标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。目标地址是任播地址的数据包将发 送给其中路由意义上最近的一个网络接口。  
任播地址设计用来在给多个主机或者节点提供相同服务时提供冗余功能和负载分担功能。

目前，任播地址的使用通过共享单播地址方式来完成。将一个单播地址分配给多个节点或者主 机，这样在网络中如果存在多条该地址路由，当发送者发送以任播地址为目的 IP 的数据报文 时，发送者无法控制哪台设备能够收到，这取决于整个网络中路由协议计算的结果。这种方式 可以适用于一些无状态的应用，例如 DNS 等。  
IPv6 中没有为任播规定单独的地址空间，任播地址和单播地址使用相同的地址空间。目 前 IPv6 中任播主要应用于移动 IPv6。在 6to4 中继中也使用了任播前缀（2002:c058:6301::）  
*说明：  
IPv6 任播地址仅可用被分配给路由设备，不能应用于主机。任播地址不能作为 IPv6 报文的源地址。*  
 子网路由器任播地址 子网路由器任播地址是已经定义好的一种任播地址（RFC3513）。发送到子网路由器任播  
地址的报文会被发送到该地址标识的子网中路由意义上最近的一个路由器。所有路由器都必须 支持子网任播地址。子网路由器任播地址用于节点需要和远端子网上所有路由器中的一个（不 关心具体是哪一个）通信时使用。例如，一个移动节点需要和它的“家乡”子网上的所有移动 代理中的一个进行通信。  
子网路由器任播地址由 nbit 子网前缀标识子网，其余用 0 填充。  
![子网路由器任播地址格式][2020111121500327.png_pic_center]

## 2 实验 ##

### 2.1 任务要求 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 2.2 配置 ###

#### 1 基本配置 ####

所有设备的接口ipv6地址。按照图中配置（除了PE1-RR1的逻辑接口之外，已预配置）。  
ipv6地址前缀：2000：EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD

**PE1**  
interface Ip-Trunk1  
ipv6 enable  
ipv6 address 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:1300/127  
**RR1**  
interface Ip-Trunk1  
ipv6 enable  
ipv6 address 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:1301/127

#### 2 IPv6 ISIS ####

##### 1 pe1,pe2,rr1,p1,asbr1,asbr2运行isis协议，各直连网段连入ISIS.配置各链路cost #####

**PE1**  
isis 1  
ipv6 enable topology ipv6//拓扑类型为IPv6拓扑，即在IPv6拓扑上使能ISIS进程的IPv6  
interface GigabitEthernet0/0/0  
isis ipv6 enable 1  
isis ipv6 cost 20  
其他接口类似，注意需要配置loopback0接口，但此接口不配置cost.其他路由器的配置类似。

##### 2 IPV6路由渗透（为了防止IPv6路由的次优路径，在RR1上配置路由泄露，不泄露会导致IPv6 bgp 路由的下一跳不可达，后续的需求无法实现。 #####

**RR1/P1**  
isis 1  
ipv6 import-route isis level-2 into level-1  
**验证方法：**  
在PE1上查看路由表，检查去往各个设备的环回口的明细路由，说明配置成功。  
\[PE1\]dis ipv6 routing-table protocol isis | inclu 2000  
Public Routing Table : ISIS  
Summary Count : 11

ISIS Routing Table’s Status : < Active >  
Summary Count : 11

Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:2400 PrefixLength : 127

Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:3400 PrefixLength : 127

Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:3500 PrefixLength : 127

Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:4600 PrefixLength : 127

Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:5600 PrefixLength : 127

**Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA2 PrefixLength : 128  
Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA3 PrefixLength : 128  
Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA4 PrefixLength : 128  
Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA5 PrefixLength : 128  
Destination : 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA6 PrefixLength : 128**

#### 3 IPv6 BGP ####

##### 1 ASBR1-ASBR3通过直连链路建立EBGP4+邻居。PE1,PE2,P1是RR1的IBGP4+客户端（已预配） #####

**PE1/PE2/P1/ASBR2**  
bgp 100  
ipv6-family unicast  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA3 enable  
**ASBR1**  
bgp 100  
ipv6-family unicast  
aggregate 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DC00 120 suppress-policy asbrloop  
back  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:5701 enable  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA3 enable  
**RR1**  
bgp 100  
ipv6-family unicast  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA5 enable  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA5 reflect-client  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA6 enable  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA6 reflect-client  
**验证方法**  
\[RR1-bgp\]dis bgp ipv6 peer

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

\[ASBR1-bgp\]dis bgp ipv6 peer//ASBR1分别和RR1/ASBR3建立EBGP邻居关系![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

##### 2 在ASBR1上将ISIS ipv6的路由导入BGP4+,只向ASBR3通告前缀为2000：EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DC00/120的路由（不能使用route-policy），将ASBR3的loopback0通告入BGP4+ #####

###### 1 配置聚合路由，对所有的邻居发布120的IPV6的路由 ######

**ASBR1**  
bgp 100  
ipv6-family unicast  
import-route isis 1  
aggregate 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DC00 120 detail-suppressed//抑制明细路由

###### 2 配置上述聚合路由后，ASBR3上还是会有127位的路由，通过前缀列表匹配120位的IPV6路由，针对ASBR3只发布该路由条目 ######

**ASBR1**  
ip ipv6-prefix 1 index 10 permit 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DC00 120 gre  
ater-equal 120 less-equal 120  
bgp 100  
ipv6-family unicast  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:5701 ipv6-prefix 1 export

##### 3 PE1,PE2学习到ASBR3 loopback0的BGP4+明细路由 #####

###### 1 ASBR3通过BGP 宣告IPV6路由 ######

**ASBR3**  
bgp 200  
ipv6-family unicast  
network 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA7 128

###### 2 拒绝部分汇总的路由（将DCA7这条拒绝汇总） ######

**ASBR1**  
ip ipv6-prefix asbrloopback index 10 permit 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:D  
CA7 128  
route-policy asbrloopback deny node 10  
if-match ipv6 address prefix-list asbrloopback  
route-policy asbrloopback permit node 20  
ipv6-family unicast  
aggregate 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DC00 120 suppress-policy asbrloop  
back//通过调用route-policy来抑制明细，如果在route-policy里面deny掉的不做抑制，如果permit路由，完成抑制。  
peer 2000:EAD8:99EF:CC3E:B2AD:9EFF:32DD:DCA3 next-hop-local

#### 4 请在PE1使能特性，确保PE1在启动过程中，PE2-ASBR3的IPv6ping无丢包 ####

**PE1**  
isis 1  
set-overload on-startup wait-for-bgp

[http_www.test-ipv6.com]: http://www.test-ipv6.com/
[EUI-64]: /images/20221120/5aa72278b3c042f1843c1fd6deca129b.png
[20201111213739636.png_pic_center]: /images/20221120/d66b969726ac4b609e46036a726e5eb3.png
[20201111214235906.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201111214235906.png#pic_center
[20201111214402246.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201111214402246.png#pic_center
[IPv6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201111214652801.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[2020111121500327.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020111121500327.png#pic_center
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201111230620513.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201111230710115.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODEzODU3,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center