1、 本科毕业设计 （ 20 届） 企业级网络 IPv6 网络设计 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 IPv4 是目前广泛使用的互联网 IP 技术， IPv6 则是下一代的 IP 协议，注入了许多新的内容。随着互联网技术的不断发展， IP 协议将慢慢从 IPv4 过渡到IPv6。文件传输协议是互联网上广泛使用的在远程计算机系统和本地计算机系统之间传输文件的标准。 本文 介绍了 IPv6 的基本概念以及基本使用方法，其中包括 IPv6 地址表示方法， IPv6 地址类型， IPv6 地址配置技术。还介绍了 IPv6 的路由协议 RIP
2、ng及 OSPFv3 的概念，实现了 IPv6 的 RIPng 和 OSPFv3 的实际组网配置。介绍了几种常见的 IPv4 到 IPv6 的过渡技术，实现了 IPv4/IPv6 双协议栈和隧道技术配置，实现了 IPv6 的访问控制列表的在组网中使用。 关键词： IPv6；隧道技术；双协议栈； IPv6 路由协议 - 2 - Abstract IPv4 is currently the extensive use of Internet IP technology,IPv6 is the next generation of the IP protocol,injection of many
3、new content. With the continuous development of Internet technology,the IP protocol will slowly from IPv4 transition to IPv6.File transfer protocol is used widely on the Internet in the remote computer system and the local computer system is transmitted between documentation standards. This paper in
4、troduces the basic concept and basic IPv6 use method， Including IPv6 address says method,IPv6 address type ， IPv6 address configuration technology ， also introduced IPv6 routing protocol RIPng and OSPFv3 concept,realized the OSPFv3 IPv6 RIPng and the actual network configuration，introduces several c
5、ommon IPv4 to IPv6 transitional technology， realized IPv4 / IPv6 double protocol stack and tunnel technical configuration realized the access control list IPv6 in networking in use. Key Words: ipv6; tunnel technical; dual stack; ipv6 routing protocol- 1 - 目 录 1 引言 .1 1.1 IPV6 的简介及设计目标 .1 1.2 本文的主要工作
6、和内容 .2 2 IPV6 相关技术背景与简介 .3 2.1 IPV6 基本概念 .3 2.1.1 IPv6 地址表示方法 .4 2.1.2 IPv6 地址类型 .5 2.1.3 IPv6 地址配置技术 .6 2.2 IPV6 的路由协议 RIPNG及 OSPFV3 的概念 .7 2.2.1 IPv6 的 RIPng .7 2.2.2 IPv6 的 OSPFv3 .7 2.3 几种常见的 IPV4 到 IPV6 的过渡技术 .8 2.3.1 IPv4/IPv6 双协议栈技术 .8 2.3.2 隧道技术 .9 2.4 IPV6 的访问控制列表 .9 3 IPV6 配置 . 11 3.1 IPV6
7、 路由协议 RIPNG配置 . 11 3.2 IPV6 路由协议 OSPFV3 配置 .15 3.3 IPV4 到 IPV6 的过渡 .22 3.3.1 手动隧道 .22 3.3.2 GRE 隧道 .24 4 总 结 .27 参考文献 .28 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 1 配置命令清单 .29 - 1 - 1 引言 随着互联网的发展， Internet 逐渐地进入了千家万户，它成了人们日常生活中必不可少的一部 分，它改变了人们的生活方式，加快了信息的传递，从而改善和提高了人们的生活质量。人们可以在互联网上吸取资源，享受各种服务，做各种人们想做的事。在我们享受 Internet 的
8、同时， Internet 也发生了巨大的变化。 1.1 IPv6 的 简介 及设计目标 在过去的十多年中，基于 IPv4 的 Internet 发展非常迅猛，已经深入到人们生活的每一个角落。但 IPv4 协议是几十年前为几百台计算机组成的网络而设计的，目前运行在计算机数目庞大的 Internet 网络中已经面临各种各样的问题。IPv4 是一个非常成功的协议，它本身也经 受住了 Internet 上从数量很少的计算机发展到目前上亿台计算机互联的考验。但协议是几十年前基于当时的网络规模而设计的，在今天看来， IPv4 的设计者们对于 Internet 的估计和预想显得很不充分。随着 Interne
9、t 的扩张和新应用的不断推出， IPv4 越来越显示出它的局限性。 IP 地址空间耗尽的过程使人们认识到：需要设计一个新的协议来替代目前的 IPv4，并且这个协议不是仅仅以扩大地址空间为最终目标。现在是一个修正IPv4 编址方案的好机会。 为了解决互联网发展过程中遇到的问题，早在 20 世纪 90 年代初期，互联网工 程任务组 IETF 就开始着手下一代互联网协议 IPng（ IP-the next generation）的制定工作。 IETF 在 RFC1550 里进行了征求新 IP 协议的呼吁，并公布了新协议需要实现的主要目标 1： 1）支持几乎无限大的地址空间； 2） 减少 路由表的大小
10、，使路由器能能更快地处理数据包； 3）提供更好的安全性，实现 IP 级的安全； 4）支持多种服务类型，并支持组播； 5） 支持自动地址配置，允许主机不更改地址实现异地漫游； - 2 - 6） 允许新、旧协议共存一段时间； 7） 协议必须支持可移动主机和网络 IPv6 将现有的 IP 地址长度增加到 128 位， IPv6 地址长度的增加，增加了IPv6 的地址数量，这个地址的数量空间，对于地球表面的每平方米，都将有超过 1000 个 IPv6 地址。这将满足伴随着网络智能设备的出现而对地址增长的需求， IPv6 的即插即用功能，能自动配置用户的地址，这样避免了手工配置的低效率，在自动配置过程中
11、路由器发挥了巨大的作用， IPv6 除了可以有效地解决互联网地址枯竭的危机外，还能大幅度提升互联网网络性能。 IPSec 是 IP 的一个组成部分，也是 IPv4 的一个可选扩展协议。为了加强互联网的安全性，防止例如企业或机构网络遭 到攻击、机密数据被窃取等不幸事件的发生， IPv6 包含了一套用于保护 IP 通信的 IP 安全协议（ IPSec）。除此之外 IPv6 支持多播功能，是一种可以将一种信息传递给所有已登记了欲接收该消息主机的功能，可以同时传递数据给大量的用户， IPv6 还可以利用必选的 RSVP 功能，用户可以在沿源点到目的地的路由器上预留带宽，可以提供具有服务质量的图像和其他
12、实业业务的实现创造条件 2。 1.2 本文的主要工作和内容 本文 介绍了 IPv6 的基本概念以及基本使用方法，其中包括 IPv6 地址表示方法， IPv6 地址类型， IPv6 地址配置 技术。还介绍了 IPv6 的路由协议 RIPng及 OSPFv3 的概念，实现了 IPv6 的 RIPng 和 OSPFv3 的实际组网配置。介绍了几种常见的 IPv4 到 IPv6 的过渡技术，实现了 IPv4/IPv6 双协议栈和隧道技术配置，实现了 IPv6 的访问控制列表的在组网中使用。 - 3 - 2 IPv6 相关技术背景与简介 近年来互联网在各个 领域 内得到了空前的发展，人们对信息资源的开发
13、和利用进入了一个全新的阶段。作为计算机网络的祖父 ARPANET 和其后继的 Internet 标准的网络层 协议 -IP 的当前形式 (IPv4) 已越来越捉襟见 肘： IP地址资源越来越紧张，路由表越来越庞大，路由速度越来越慢等。地址生命期预测工作组预言，因特网的公有 IPv4 地址将在公元 2005 2011 年之间用完。虽然各方面都在研究一些补救的 方法 ，如用地址翻译 (NAT) 来缓解 IP 地址的紧张，用无类域间路由选择 (CIDR) 来改善路由性能等，但这些方法只能给 IPv4一些喘息的余地，并不能完全解决其先天的不足，很明显 IPv4 己来日不多了，除了上述的技术问题外，还有
14、其他重大问题隐藏在背后。起初因特网的使用者主要 是大学、高技术工业以及政府部门，随着 90 年代中期对 因特网的不断膨胀，它已被更多的人使用，尤其是有着不同需求的人们。首先，上千万拥有无线便携机的人可以用它来 与其企业网保持联系；其次，随着计算机、通信、娱乐业的不断交叉融合，可能不久的将来世界上的每一台电视机都会成为因特网的一个节点，从而导致上亿台机器用于视频点播；还有，计算机将不断地微型化，计算机无处不在，如被安装在胸章、标签、选票、电灯开关 高安全性 恒温箱等内。在这些环境下，系统必须支持即插即用、实时通信、低功耗、容易管理等，很明显 IP 必须进一步发展且更具灵活性 3。 本章主要介绍了
15、 IPv6, DHCPv6, IPv6 路由协议 RIPng 及 OSPFv3, 几种 IPv4 到 IPv6 的过渡技术 ,IPv6访问控制列表的一些概念。 2.1 IPv6 基本概念 IPv6 是 Internte Protocol Version 的缩写，其中 Intener Protocol 译为“互联网协议”。 IPv6 是 IETF（互联网工程任务组， Interner Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本 IP 协议（ IPv4）的下一代 IP 协议。目前 IP协议的版本号是 4（简称为 IPv4），它的下一代版本就是 IPv64。 目前得全球因特
16、网所采用的 协议 是 TCP/IP 协议族的核心协议。 IPv6 正处- 4 - 于不断发展和完善的过程中，它在 不久 的将来将取代目前被广泛使用的 IPv4。每一个人将拥有更多 IP 地址。 2.1.1 IPv6 地址表示方法 IPv4 地址是用点隔开的 4 段十进制数来表示的，例如 192.168.1.1。 IPv6 的地址有 128 位字长，根据在 RFC2373（ IPv6 Addressing Architecture）中的定义，IPv6 地址有 3 中格式，即首选格式、压缩表示和内嵌 IPv4 地址的 IPv6 地址 5。 1）首选格式 其实， IPv6 的 128 位地址是每 1
17、6 位划分为一段，每段被转换为一个 4 位十六进制数，并用冒号隔开。这种表示方法叫冒号十六进制表示法。下面是一个二进制的 128 位 IPv6 地址： 001000000000000100000100000100000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111 将其划分为每 16 位一段： 0010000000000001,0000010000010000,0000000000000000,0000000000000001,00000000000
18、00000,0000000000000000,0000000000000000,0100010111111111 将 每 段 转 换 为 十 六 进 制 数 ， 并 用 冒 号 隔 开 ： 2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff 这就是 RFC2373 中定义的首选格式。 2）压缩表示 我们发现上面这个 IPv6 地址中有好多 0，有的甚至一段中都是 0，表示起来比较麻烦，可以将不必要的 0 去掉，上述地址可以表示为 5： 2001:410:0:1:0:0:0:45ff 这任然比较麻烦，为了更 方便 书写， RFC2373 中规定 :当地址存在一个或多个
19、连续的 16 比特为 0 字符时，为了缩短地址长度，用 :（两个冒号）表示，但一个 IPv6 地址中只允许有一个 :。 因此上述地址又可以表示为： 2001:410:0:1:45ff 根据这个规则下列地址是非法的（应用了多个：） : :AAAA:1； 3ffe:1010:2A2A:1 - 5 - 3）内嵌 IPv4 地址的 IPv6 地址 这其实是过渡机制中使用的一种特殊表示方法。在这种方法中， IPv6 地址的 第一部分使用十六进制表示，而 IPv4 地址部分是十进制格式。例如： 0:0:0:0:0:0:192.168.1.2 或者 :192.168.1.2 0:0:0:0:0:FFFF:1
20、92.168.1.2 或者 :FFFF:192.168.1.2 2.1.2 IPv6 地址类型 IPv4 地址有单播 组播 广播等几种。与 IPv4 地址分类方法相类似的是，IPv6 地址有不同种类型，包括单播组播和任播（ Anycast）。 IPv6 取消了广播类型，因为在 IPv4 中广播数据占用了大量的网络资源，降低了网络利用率， 所以在 IPv6 中取消了广播， IPv6 用多播地址替代了所有形式的 IPv4 广播地址 6。 1） 单播 地址 IPv6 中的单播概念和 IPv4 中的单播概念是类似的，寻址到单播地址的数据包最终会被发送到一个惟一的接口。与 IPv4 单播地址不同的是，
21、IPv6 单播地址又分为链路本地地址（ Link-local address）、站点本地地址（ Site-local address）、可聚合全球单播地址（ Aggregatable global unicast address）等几种单播地址。 2） 组 播地址 所谓组播，是指一个源 节点 发送的单个数据包被特定的多个目的节点接收到。在 IPv4 中，组播地址的最高四位设为 1110.在 IPv6 网络中，组播地址也有特定的前缀来标识，其最高位前 8 位为 1. 3） 任播地址 任播地址是 IPv6 特有的 地址 类型，它用来标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。路由器会将目标地址是任播地
22、址的数据包发送给距离本路由器最近的一个网络接口。适合于 One-One-of-Many（一对一组中的一个）的通信场合。接收方只需要是一组接口中的一个即可。 任播地址从单播地址空间中进行分配，使用单播地址的任何格式。仅看地址本身，节点是 无法区分任播 地址 与单播地址的。所以，节点必须使用明确的配置从而指明它是一个任播地址。目前，任播地址仅被用做目标地址，且仅分配给路由器。 - 6 - 2.1.3 IPv6 地址 配置技术 对于 IPv4 路由器而言，配置一个接口地址的动作为：配置一个地址再指定一个掩码即可。 IPv6 路由器地址配置方法基本类似：配置一个 IPv6 地址并指定一个前缀长度。这里
23、重要的是 IPv6 不再有掩码的概念。 基于主机用途的多样性，主机地址希望能够实现自动配置。 1）手工 地址配置：一个接口的地址主要配置像个信息；用于识别接口的128 位地址；用于识别接口 所属网络的前缀信息；因此，在路由器接口视图下配置地址命令为： ipv6 address ipv6-address/prefix-length 例如，可以用如下命令配置路由器 RT1 接口 E1/0/1 的接口地址为 5:2，前缀长度为 64； rtl-Ethernetl/0/1 ipv6 address 5:2 64 配置完成以后，可以在路由器上用命令 display ipv6 interface E1/0
24、/1 观察IPv6 状态： rtl-Ethernetl1/0 display ipv6 interface e 1/0/1 2）无状态地址自动配置（ SLAAC）： IPv6 节点通过同一网段上另一个节点发送路由通告（ RA）来获得 IPV6 地址。 3）有状态的 地址配置协议 DHCPv6： DHCPv6 是一个基于 UDP 的Client/Server，事实上 DHCPv6 和无状态配置的区别关键在于是否需要对配置信息进行管理。 鉴于信息类型以及无状态配置的能力，将来可能出现多种配置方法并用的情形，例如地址、网关、 MTU 等基本信息无状态配置以及 DNS Serve 等信息有状态配置的应用。由于可能使用多种配置方法，这里有一个一致性问题。主机对待来 自不同配置方法的配置信息的总原则则是“并”。原则上要求对于相同的信息项，从不同配置方法获得信息应该一致。另外，如果不一致，则认为最新的具备较高优先级。
