淺析IPv6網(wǎng)絡(luò)地址分配與路由技術(shù)

邱 亮，儲久良

（1.南京師范大學(xué)泰州學(xué)院 教育技術(shù)中心，江蘇 泰州 225300；

2.南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心，江蘇 泰州 225300）

隨著國家CNGI項目的啟動，我國IPv6已進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段，IPv6將取代IPv4成為下一代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)協(xié)議，現(xiàn)階段，作為IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)的過渡階段，如何保證IPv4和IPv6協(xié)議同時運(yùn)行、如何合理分配IPv6地址，優(yōu)化路由策略就成為IPv6組網(wǎng)的重要問題。 借助于Cisco和H3C的設(shè)備實(shí)現(xiàn)IPv6的地址分配、路由規(guī)劃、IPv6接入等功能。

1 IPv6的地址分配技術(shù)

在IPv4網(wǎng)絡(luò)中，采用動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）進(jìn)行IP地址及其相關(guān)信息的自動設(shè)置。簡單地說，DHCP客戶端從DHCP服務(wù)端得到IP地址和一些相關(guān)信息（DNS、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、域名），從而實(shí)現(xiàn)了自動設(shè)置主機(jī)IP地址的目的。

當(dāng)發(fā)展到IPv6網(wǎng)絡(luò)時，除通過DHCP分配IP的方式外，新增一種無狀態(tài)地址自動配置方式，這種方式簡化了網(wǎng)絡(luò)管理者的日常維護(hù)工作，使IPv6網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更易于使用和推廣。

1.1 無狀態(tài)自動配置過程

無狀態(tài)自動配置過程分為兩個階段：鏈路本地地址的配置和全球單播地址的配置[1]。

1）首先主機(jī)將它的網(wǎng)卡MAC地址根據(jù)EUI-64規(guī)范自動生成64位的接口ID，然后根據(jù)鏈路本地地址前綴（FE80::/10）及接口ID，自動為接口生成鏈路本地地址。接著主機(jī)進(jìn)行重復(fù)地址檢測，以驗(yàn)證地址是否存在沖突，如有沖突，主機(jī)將隨機(jī)生成一個新的鏈路本地地址，也可手動指定一個鏈路本地地址[2]。

2）在完成鏈路本地地址的配置后，主機(jī)將以此地址為源地址向本地鏈路中的所有路由器多點(diǎn)廣播路由器請求RS（Router Solicitation），請求獲得路由器的前綴信息，路由器收到RS報文后，以單播RA（Router Advertisement）報文形式向該主機(jī)回送路由器公告。RA報文包含可聚集全局單點(diǎn)廣播地址前綴和其它相關(guān)配置信息，主機(jī)收到RA報文后，將全局地址前綴加上接口ID生成一個臨時的單播地址。同時主機(jī)再次進(jìn)行重復(fù)地址檢測，如果沒有沖突，則該臨時地址將生效。至此，IPv6無狀態(tài)地址自動配置過程結(jié)束[3]。

值得注意的是，通過無狀態(tài)自動配置IPv6地址時，一般還需要配合DHCPv6服務(wù)器來為客戶端分配DNS等信息。

1.2 IPv6的地址配置舉例

安裝IPv6協(xié)議，并在接口上配置IPv6全球單播地址或站點(diǎn)本地地址。

1）路由設(shè)備：H3C S7506E、Cisco Systems 7507

2）客戶機(jī)系統(tǒng)：Windows、Linux、Unix

對Windows 2000和Windows XP系統(tǒng)，在命令行模式下鍵入下面的命令，即可快速完成IPv6的安裝和配置：

對Windows 2003系統(tǒng)，在命令行模式下需使用netsh命令來完成IPv6的安裝和配置，具體安裝命令如下：

對Linux系統(tǒng)，以CentOS為例，具體安裝和配置的命令如下：

對Unix系統(tǒng)，以FreeBSD為例，在/etc/rc.conf配置文件中啟用IPv6，具體配置如下：

在路由器上通過無狀態(tài)自動配置功能配置IPv6地址，配置DHCPv6實(shí)現(xiàn)自動分配DNS。

1）以H3C S7506E為例，具體配置命令如下：

2）以Cisco Systems 7507為例，具體配置命令如下：

2 IPv6網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的配置舉例

IPv6路由按照生成方式可以分為：直連路由、靜態(tài)路由、動態(tài)路由[4]。

2.1 直連路由

主要是指路由器本身接口的主機(jī)路由以及所屬前綴的路由。在路由表中這類路由的Preference為0，即會被最優(yōu)先使用，其類型被標(biāo)識為Direct路由，如圖1所示。

圖1 交換機(jī)IPv6路由表圖Fig.1 Switchboard IPv6 routing list chart

2.2 靜態(tài)路由

是指手動配置的路由，下面舉例配置一條靜態(tài)路由。

1）以H3C S7506E為例，具體配置命令如下：

2）以Cisco Systems 7507為例，具體配置命令如下：

在配置靜態(tài)路由時，也可以指定路由的出口，強(qiáng)制數(shù)據(jù)包從指定接口發(fā)出去。

2.3 動態(tài)路由

按照使用的算法不同，可以分為距離矢量路由RIPng和GBP4+，鏈路狀態(tài)路 OSPFv3和 IPv6-IS-IS。下面重點(diǎn)對RIPng和OSPFv3路由協(xié)議進(jìn)行分析。

2.3.1 RIPng配置舉例分析

IPv6的RIP，所有路由規(guī)則與IPv4 RIPv2基本相同，針對IPv6的應(yīng)用環(huán)境，RIPng進(jìn)行了如下修改[5]:

在配置RIPng時，方法不同于IPv4 RIP，RIPng是采用先配置進(jìn)程，然后需要讓哪些接口運(yùn)行在RIPng下，就必須到相應(yīng)的接口下明確指定，并不像IPv4 RIP那樣在進(jìn)程下通過network 來發(fā)布[6]。

圖2以Cisco設(shè)備為例，對RIPng路由進(jìn)行配置舉例。

具體配置命令如下：

圖2 配置RIPng組網(wǎng)圖Fig.2 Network chart of disposed RIPng

2.3.2 OSPFv3配置舉例分析

OSPFv3與 OSPFv2（IPv4 OSPF）的原理都是相同的，OSPFv3選舉Router-ID的規(guī)則與OSPFv2相同，OSPFv3也是選擇路由器上的IPv4地址作為Router-ID，如果設(shè)備上沒有配置IPv4地址，那么必須手工指定Router-ID。在配置OSPFv3時，先配置進(jìn)程，然后需要讓哪些接口運(yùn)行在OSPFv3下，就必須到相應(yīng)的接口下明確指定，并不像OSPFv2那樣在進(jìn)程下通過network來發(fā)布。

OSPFv3使用了鏈路本地地址作為協(xié)議報文的源地址，所有路由器都會學(xué)習(xí)本鏈路上其他路由器的鏈路本地地址，并將它們作為到達(dá)目的地路由的下一跳IPv6地址。

圖3以H3C設(shè)備為例，對OSPFv3進(jìn)行配置舉例。

圖3 配置OSPFv3區(qū)域組網(wǎng)圖Fig.3 Disposes the OSPFv3 region network chart

各接口IPv6地址配置省略，OSPFv3基本功能配置步驟如下：

3 IPv6地址的推廣與統(tǒng)計

在完成IPv6網(wǎng)絡(luò)的快速部署后，下面通過H3C的cams認(rèn)證計費(fèi)系統(tǒng)，對客戶機(jī)進(jìn)行安裝IPv6協(xié)議，當(dāng)客戶端進(jìn)行802.1x認(rèn)證時，從服務(wù)端接收自動運(yùn)行指令，執(zhí)行ipv6 install命令，即實(shí)現(xiàn)了IPv6協(xié)議在windows XP系統(tǒng)下的安裝。

IPv6用戶數(shù)的統(tǒng)計同樣可以通過認(rèn)證計費(fèi)系統(tǒng)中在線用戶模塊，查看到在線用戶數(shù)。如圖4、圖5所示。

圖4 客戶端自動運(yùn)行任務(wù)圖Fig.4 Duty chart of client side automatic movement

圖5 在線用戶管理圖Fig.5 Chart of online user management

4 結(jié)束語

隨著IPv6網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，IPv6將取代IPv4成為下一代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)協(xié)議，但是目前仍處于IPv4向IPv6的過渡階段，并且這個階段將是一個相當(dāng)長的過程，在此階段需要IPv4與IPv6共存，借助于H3C和CISCO的設(shè)備實(shí)現(xiàn)IPv4/IPv6雙棧網(wǎng)絡(luò)，合理分配IPv6地址，優(yōu)化路由策略，為各大高校實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上快速部署IPv6起到了示范性作用。

[1]孫戎.淺析IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議中無狀態(tài)地址自動配置機(jī)制[J].科技廣場，2010，11:9-11.SUN Rong.Briefanalysis forstateless address auto configuration mechanism in IPv6 ND protocol[J].Technical Square Magazine，2010，11:9-11.

[2]鄒妍，李玉萍，吳國強(qiáng)，等.IPv6的無狀態(tài)地址自動配置初探[J].地殼構(gòu)造與地殼應(yīng)力文集，2006（19）:193-197.ZOU Yan，LI Yu-ping， WU Guo-qiang， et al.Prelim inary study of stateless address auto configuration protocol for IPv6[J].Institute of Crustal Dynamics，2006（19）:193-197.

[3]宋曉宇.IPv6無狀態(tài)地址自動配置機(jī)制分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（6）:81-82.SONG Xiao-yu.Analysis of IPv6 stateless address autoconfiguration[J].Modern Electronic Technology，2005（6）:81-82.

[4]H3C公司.IPv6路由協(xié)議 [EB/OL].（2010-12-14）http://wenku.baidu.com/view/f55eb0c79ec3d5bbfd0a7459.html.

[5]唐擁政，周大為.基于IPv6的路由協(xié)議的研究[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報，2011（1）:55-58.TANG Yong-zheng，ZHOU Da-wei.The research of routing protocol based on IPv6[J].Yancheng Engineering Institute Journal，2011（1）:55-58.

[6]百度文科.IPv6的路由選擇 [EB/OL].（2010-10-08）http://wenku.baidu.com/view/aa5f571fb7360b4c2e3f64ae.html.