[CCNA图文笔记]-32-IPv6实例详解
引言
这篇文章简单的介绍一下IPv6技术,涉及IPv6的表示格式(格式和IPv4有很大不同)、在Cisco路由接口上配置IPv6地址(普通静态配置和静态EUI-64配置)、IPv6静态和动态路由配置,最后会介绍一个IPv4到IPv6过渡阶段的技术(IPv6-Over-IPv4隧道)。
文章目录
- 0×1.IPv6概述
- a.IPv6地址格式
- b.IPv6地址类型
- 0×2.Cisco路由器配置IPv6地址
- a.手工静态配置
- b.静态EUI-64配置
- 0×3.IPv6路由配置实例
- a.如何配置IPv6静态路由
- b.如何配置IPv6 RIPng
- 0×3.配置IPv6-Over-IPv4隧道实例
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:
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;
/*完整版的IPv6地址*/ 2001:3CA1:010F:001A:121B:0000:0000:0010 /* * 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, * 第七个和第八个分组因为全部是0,但必须保留一位数字, * 所以保留一个0,但这还不是最简写形式。 */ 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。
/*完整版的IPv6地址*/ 2001:3CA1:010F:001A:121B:0000:0000:0010 /*去除前导零并将连续的零位合并。*/ 2001:3CA1:10F:1A:121B::10 /*另一个完整的IPv6地址*/ 2001:0000:0000:001A:0000:0000:0000:0010 /* * 可以看到虽然第二组和第三组也是连续的零位, * 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。 * 这个地址还可以简写成这样2001::1A:0:0:0:10。 */ 2001:0:0:1A::10 /* * 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, * 然后就能推测出双冒号代表了多少个连续的零位分组。 * 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。 */ /* * 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, * 注意最后一组,不能去除1后面的那个0。 */ 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:

R1配置:
R1(config)#int s 0/0 /* * 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: * "2008:0012:0012:0012:0000:0000:0000:0001/64" */ R1(config-if)#ipv6 address 2008:12:12:12::1/64 R1(config-if)#no shut R1(config-if)#end
R2配置:
R2(config)#int s 0/1 R2(config-if)#ipv6 address 2008:12:12:12::2/64 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#end /*Ping测试,Ping一下R1*/ R2#ping 2008:12:12:12::1 !!!!! /*成功Ping通*/ /*查看IPv6路由表*/ R2#show ipv6 route IPv6 Routing Table - 4 entries Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, R - RIP, B - BGP U - Per-user Static route .... C 2008:12:12:12::/64 [0/0] via ::, Serial0/1 L 2008:12:12:12::2/128 [0/0] via ::, Serial0/1 L FE80::/10 [0/0] via ::, Null0 L FF00::/8 [0/0] 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。

R1配置:
R1(config)#int s 0/0 /* * 静态EUI-64的配置方法,前64位手工指定, * 后64位地址使用eui-64地址来代替。 */ R1(config-if)#ipv6 add 2008:12:12:12::/64 eui-64 R1(config-if)#no shut R1(config-if)#end
R2配置:
R2(config)#int s 0/1 R2(config-if)#ipv6 add 2008:12:12:12::/64 eui-64 R2(config-if)#no shut 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:
R2#show ipv6 interface s 0/1 Serial0/1 is up, line protocol is up /*这个接口的链路本地地址*/ IPv6 is enabled, link-local address is FE80::CE01:6FF:FE04:10 /*这个地方显示的就是我们配置的静态EUI-64地址*/ Global unicast address(es): 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:

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:
/*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*/ R1(config)#ipv6 unicast-routing /*配置与R2相连的串口IPv6地址*/ R1(config)#int s 0/0 R1(config-if)#ipv6 add 2008:12:12:12::1/64 R1(config-if)#no shut /*在R1的lo0接口上配置了4个IPv6地址*/ R1(config)#int lo 0 R1(config-if)#ipv6 add 2008:1:1:8::1/64 R1(config-if)#ipv6 add 2008:1:1:9::1/64 R1(config-if)#ipv6 add 2008:1:1:A::1/64 R1(config-if)#ipv6 add 2008:1:1:B::1/64 R1(config-if)#no shut R1(config-if)#exit /* * 使用默认路由指向R2, * 其中的"::/0"等同于"0:0:0:0:0:0:0:0/0"。 */ R1(config)#ipv6 route ::/0 2008:12:12:12::2 R1(config)#end
R2配置:
R2(config)#ipv6 unicast-routing R2(config)#int s 0/0 R2(config-if)#ipv6 add 2008:12:12:12::2/64 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#int s 0/1 R2(config-if)#ipv6 add 2008:23:23:23::2/64 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#exit /*指向R3回环接口的静态路由*/ R2(config)#ipv6 route 2008:3:3:3::/64 2008:23:23:23::3 /* * 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, * 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, * 将他们转换成二进制就是: * 8=10 00 * 9=10 01 * A=10 10 * B=10 11 * 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。 */ R2(config)#ipv6 route 2008:1:1:8::/62 2008:12:12:12::1 R2(config)#end
R3配置:
R3(config)#ipv6 unicast-routing R3(config)#int s 0/1 R3(config-if)#ipv6 add 2008:23:23:23::3/64 R3(config-if)#no shut R3(config-if)#int lo 0 R3(config-if)#ipv6 add 2008:3:3:3::1/64 R3(config-if)#no shut R3(config-if)#exit /*使用默认静态路由指向R2*/ R3(config)#ipv6 route ::/0 2008:23:23:23::2 R3(config)#end /*测试Ping R1回环接口任意一个IP都可以通*/ R3#ping 2008:1:1:A::1 !!!!!
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:
/*删除上一个实例中配置的默认路由*/ R1(config)#no ipv6 route ::/0 /*启用RIPng协议,后面的test1是自定义的名称,只具有本地意义*/ R1(config)#ipv6 router rip test1 R1(config-rtr)#exit R1(config)#int lo 0 /*和IPv4的RIP不同,RIPng是直接在接口下开启RIPng*/ R1(config-if)#ipv6 rip test1 enable R1(config-if)#int s 0/0 R1(config-if)#ipv6 rip test1 enable R1(config-if)#end
R2配置:
R2(config)#no ipv6 route 2008:1:1:8::/62 R2(config)#no ipv6 route 2008:3:3:3::/64 R2(config)#ipv6 router rip test2 R2(config-rtr)#int s 0/0 R2(config-if)#ipv6 rip test2 enable R2(config-if)#int s 0/1 R2(config-if)#ipv6 rip test2 enable R2(config-if)#end
R3配置:
R3(config)#no ipv6 route ::/0 R3(config)#ipv6 router rip test3 R3(config-rtr)#int s 0/1 R3(config-if)#ipv6 rip test3 enable R3(config-if)#int lo 0 R3(config-if)#ipv6 rip test3 enable R3(config-if)#end
网络收敛后,在R3上查看IPv6路由表:
R3#show ipv6 route IPv6 Routing Table - 12 entries Codes: C - Connected, L - Local, S - Static, R - RIP, B - BGP U - Per-user Static route /*这四条R开头的是R1的回环接口路由条目*/ R 2008:1:1:8::/64 [120/3] via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1 R 2008:1:1:9::/64 [120/3] via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1 R 2008:1:1:A::/64 [120/3] via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1 R 2008:1:1:B::/64 [120/3] via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1 C 2008:3:3:3::/64 [0/0] via ::, Loopback0 L 2008:3:3:3::1/128 [0/0] via ::, Loopback0 /*这里是R1和R2相连的那个网段的路由条目*/ R 2008:12:12:12::/64 [120/2] via FE80::CE01:DFF:FE4C:10, Serial0/1 C 2008:23:23:23::/64 [0/0] via ::, Serial0/1 L 2008:23:23:23::3/128 [0/0] via ::, Serial0/1 L FE80::/10 [0/0] via ::, Null0 L FF00::/8 [0/0] via ::, Null0 /* * RIPng的条目和RIP有很大不同,其中跳数比IPv4下运行RIP多1, * 在默认情况下,进入路由表之前RIPng度量值就已经加了1。 * * 另外,via地址不是邻居的接口IPv6地址, * 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, * 是使用FE80::/64前缀加上EUI-64地址得到的。 */
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:

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:
/*开启IPv6路由支持*/ R1(config)#ipv6 unicast-routing R1(config)#int lo 0 R1(config-if)#ipv6 add 2008:1:1:1::1/64 R1(config-if)#no shut R1(config-if)#int s 0/0 R1(config-if)#ip add 12.1.1.1 255.255.255.0 R1(config-if)#no shut R1(config-if)#exit /*配置去往R2的IPv4默认路由*/ R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2 /*创建一个隧道接口,0是隧道号*/ R1(config)#int tunnel 0 /*隧道的源IP地址是R1的s0/0*/ R1(config-if)#tunnel source 12.1.1.1 /* * 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, * 隧道的源和目的必须是路由可达的(IPv4的路由可达)。 */ R1(config-if)#tunnel destination 23.1.1.3 /* * 配置隧道模式,ipv6ip就是IPv6-Over-IPv4模式, * 也就是将IPv6的包封装在IPv4的包中。 */ R1(config-if)#tunnel mode ipv6ip /*给隧道接口配置一个IPv6地址*/ R1(config-if)#ipv6 add 2008:13:13:13::1/64 R1(config-if)#exit /*配置IPv6默认路由,指向R3上的隧道接口地址*/ R1(config)#ipv6 route ::/0 2008:13:13:13::3 R1(config)#end
R2配置:
R2(config)#int s 0/0 R2(config-if)#ip add 12.1.1.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#int s 0/1 R2(config-if)#ip add 23.1.1.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#end
R3配置:
R3(config)#ipv6 unicast-routing R3(config)#int s 0/1 R3(config-if)#ip add 23.1.1.3 255.255.255.0 R3(config-if)#no shut R3(config-if)#int lo 0 R3(config-if)#ipv6 add 2008:3:3:3::3/64 R3(config-if)#no shut R3(config-if)#exit R3(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 23.1.1.2 R3(config)#int tunnel 0 R3(config-if)#tunnel source 23.1.1.3 R3(config-if)#tunnel destination 12.1.1.1 R3(config-if)#tunnel mode ipv6ip R3(config-if)#ipv6 add 2008:13:13:13::3/64 R3(config-if)#exit /*配置IPv6默认路由,指向R1上的隧道接口地址*/ R3(config)#ipv6 route ::/0 2008:13:13:13::1 R3(config)#end
配置完成后在R3上面Ping测试:
/*Ping R1的隧道地址,成功*/ R3#ping 2008:13:13:13::1 !!!!! /*Ping R1的回环接口地址,成功*/ R3#ping 2008:1:1:1::1 !!!!! /*Ping R1的串口地址,成功*/ R3#ping 12.1.1.1 !!!!!
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。