IPv6協(xié)議在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)項目中的實現(xiàn)＊

孫俊香，王 敏

（1.濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061；2.濰坊新華中學(xué)，山東 濰坊 261041）

IP協(xié)議是因特網(wǎng)的核心協(xié)議，現(xiàn)在使用的協(xié)議版本是IPv4，眾所周知，由于IPv4的地址已經(jīng)耗盡，IPv6即將取代IPv4成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。在眾多高校計算機網(wǎng)絡(luò)的理論和實驗教學(xué)項目中，很多指導(dǎo)書都是基于IPv4協(xié)議的，如何使這些實驗項目用IPv6協(xié)議來實現(xiàn)，更好地讓學(xué)生加深理解IPv4和IPv6的區(qū)別，是我們要研究的問題。

1 IPv6的概念

1.1 IPv6的地址分類

對IPv6地址分類及格式的掌握是進行IPv6實驗的基礎(chǔ)。Ipv6協(xié)議把地址從IPv4的32bit增大到128bit，使地址空間增大了296倍。Ipv6的記法從IPv4的點分十進制改為冒號十六進制，可以使用零壓縮技術(shù)和冒號十六進制結(jié)合點分十進制的后綴等。IPv6的地址主要分為3類，即單播（unicast）、多播（multicast）及任播（anycast）地址。單播地址表示一個單接口的標(biāo)識符，送往一個單播地址的包將被傳送至該地址標(biāo)識的接口上。組播地址表示一組接口的地址，一般屬于多個不同節(jié)點的標(biāo)識符。送往一個組播地址的數(shù)據(jù)包將被發(fā)送至加入該組播地址的所有接口上。任播地址也表示一組接口的標(biāo)識符，送往一個組播地址的包將被傳送至該地址標(biāo)識的接口之一（根據(jù)某些條件選擇最佳的一個）。

1.2 單播地址的分類

對于單播地址，又可分為可聚集全球地址、本地鏈路地址及本地站點地址。

（1）本地鏈路地址

本地鏈路地址由前綴1111111010來標(biāo)識，用于同一鏈路上的相鄰節(jié)點之間的通信。本地鏈路地址只限于同一個局域網(wǎng)內(nèi)使用，可以理解為在一個交換機／集線器相連的網(wǎng)絡(luò)，而且地址不能被路由。地址的頭12位處于FE8～FEB的范圍，相當(dāng)于IPV4中的169.254.0.0／16地址。在一個沒有路由器的單鏈路IPv6網(wǎng)絡(luò)上，本地鏈路地址用于鏈路上各個主機之間的通信。本地鏈路地址對于鄰節(jié)點的發(fā)現(xiàn)過程是必須的，且總是自動配置的。本地鏈路地址的作用域是本地鏈路。

（2）本地站點地址

本地站點地址前綴由1111111011來標(biāo)識。網(wǎng)段地址的頭12位處于FEC～FEF的范圍。本地站點地址相當(dāng)于IPv4地址中的私有地址（10.0.0.0／8172.16.0.0／10192.168.0.0／16），如果沒有直接連接到IPv6Internet的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，就可以使用本地站點地址，從而不會與全球地址發(fā)生沖突。本地站點地址對于外部站點是不可達的，路由器也不能把本地站點的信息轉(zhuǎn)發(fā)到站點以外。

（3）可聚合全球地址

可聚合全球單播地址，也稱為全球地址，由前綴001來標(biāo)識?？删酆先騿尾サ刂肥怯糜贗Pv6Internet數(shù)據(jù)流量的IPv6地址?？删酆先騿尾サ刂放cIPv4Internet上用于通信的單播地址類似，在Internet的IPv6部分，它們是可在全球范圍內(nèi)路由和到達的。IPv6全球地址相當(dāng)于IPv4公共地址。

2 在Windows XP中啟用IPv6

2.1 安裝和卸載ipv6

實驗室的PC機安裝的操作系統(tǒng)是Windows XP，而它默認(rèn)是不支持IPv6協(xié)議的，所以首先需要進行安裝。安裝的方式可以通過圖形化界面進行，即在“本地連接”屬性窗口進行協(xié)議的增加。也可以在命令行下執(zhí)行“ipv6install”來進行安裝。如果要卸載IPv6技術(shù)支持，只需在Windows XP的命令行中鍵入以下命令即可：

2.2 在Windows XP上驗證IPv6

在計算機上安裝IPv6技術(shù)支持后，就可在DOS shell中使用IPv6if命令進行驗證。當(dāng)鍵入這個命令后，系統(tǒng)將顯示W(wǎng)indows上所定義的所有IPv6偽接口的列表，如圖1所示。

圖1 IPv6的偽接口列表

這些偽接口的主要作用如下：

（1）Interface4：代表這臺計算機的物理以太網(wǎng)接口。上面的顯示指明了接口的以太網(wǎng)的MAC地址（00－16－36－25－a3－17）、本地鏈路地址（fe80：：216：36ff：fe25：a317）和多播地址（ff01：：1）。FE80：：／10（即1111111010前綴）是本地鏈路地址（link－local）單播地址類。把MAC的第1字節(jié)的第2比特取反，并在第3和4字節(jié)之間插入FF：FE，即得64bit Interface ID。

（2）Interface3：在Windows XP上用來啟用6to4機制。

（3）Interface2：在Windows XP上用來部署自動IPv4兼容隧道。

（4）Interface1：表示這臺計算機的IPv6回環(huán)地址（：：1）。

在ipv6.exe中，所有的接口都是通過接口索引來標(biāo)識的，執(zhí)行“ipv6if”將能看到所有的支持IPv6的接口及其相關(guān)信息（包括接口索引）。如果你需要查看某個具體接口，比如接口4，那么執(zhí)行“ipv6if 4”就可以了。

3 IPv6實驗項目的實現(xiàn)

3.1 IPv6的基礎(chǔ)實驗

本實驗項目是IPv6的基礎(chǔ)實驗，通過這個實驗熟悉IPv6的基本組網(wǎng)技術(shù)，包括建立PC和路由器的連接，設(shè)置路由器R1和路由器R2之間的靜態(tài)路由，利用RIPng建立R3和R1及R2之間的IPv6可達性。實驗組網(wǎng)如圖2所示。

（1）建立PC—路由器IPv6連接

其一是配置PC，其二是配置路由器。由于IPv6的地址自動配置特性，這里僅需要在PC上啟用IPv6，并適當(dāng)配置路由器即可。

圖2 IPv6實驗組網(wǎng)圖

為啟動Windows XP上的IPv6特性，需要：

①安裝IPv6協(xié)議：選擇“網(wǎng)上鄰居／屬性”，單擊“添加”按鈕，選擇“協(xié)議”并選取IPv6即可。在命令提示符中輸入命令：ipv6install以使能IPv6。

②在路由器RT1上需要做如下配置：

●全局使能IPv6。

●配置接口IPv6地址。

●在接口上使能路由器宣告功能。

具體配置如下：

配置完成以后，在PC1上可以獲得IPv6地址，在PC1上用ipconfig命令來查看，其輸出信息如圖3所示。

幾點需要說明：

●地址1：：5278：1cff：felc：f55b由兩部分組成，1：：是從路由器學(xué)習(xí)而來的IPv6前綴（請注意前面路由器R1的配置中以太網(wǎng)口的地址被配置為：1：：1／64），5278：1cff：felc：f55b是由 PC MAC 地址（PC1MAC地址為：50－78－1C－F5－5B）安裝如下算法得到的接口ID：

圖3 ipconfig命令輸出信息

將這些字段串起來就是：5278：1cff：felc：f55b，所以最終的自動配置IPv6地址是：1：：5278：1cff：fe1c：f55b。

●IPv6地址1：：68a2：b071：3365：45e3是由主機從路由器自動學(xué)習(xí)到得前綴1：：加上一個隨機生成的串68a2：b071：3365：45e3構(gòu)成的，用這個地址發(fā)起通信會在一定程度上保護主機的地址私密性。

●IPv6地址fe80：5278：1cff：fe1c：f55b%4和fe80：：2e0：fcff：fe30：33fb%4是鏈路本地地址，分別是依據(jù)前綴fe80：：和主機的接口ID（5278：1cff：fe1c：f55b）以及前綴fe80：：和路由器以太網(wǎng)接口ID（2e0：fcff：fe30：34fe）構(gòu)成。這里的%4表示這個地址在接口4上生效（及本地連接）

為了檢測PC和路由器之間是否已經(jīng)建立了IPv6可達性，可以在PC或者路由器上用ping命令檢測

（2）建立R1和R2之間的IPv6連接

在R1和R2之間使用靜態(tài)路由建立IPv6可達性，IPV6靜態(tài)路由的配置方法和IPV4類似。R1和

R2的配置分別為：

配置完成后，查看R1的路由表可用以下命令：

（3）在R3和R2之間運行RIPng

配置RIPng的目的是為了建立R3所連接網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)其余部分之間的IPv6連接性。RIPng的具體配置和RIP類似，具體配置包括：

3.2 IPv6地址解析實驗

實驗組網(wǎng)如圖2所示，在這個實驗中，需要配置路由協(xié)議以使全網(wǎng)達到互通，具體配置參考3.1。

在地址解析前，先在PC1上查看鄰居的地址，輸入如下命令：

4 結(jié)束語

本文主要是利用實驗室現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，設(shè)計并實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中IPv6典型實驗項目的的實驗環(huán)境及實現(xiàn)方法，并對實驗過程中容易出現(xiàn)的疑難問題進行了分析和討論。由于IPv6的普及率還不高，不少學(xué)生對IPv6技術(shù)還停留在理論層上的感性認(rèn)識上，通過這些實驗，學(xué)生加深了對IPv6的理解，IPv6理論水平及應(yīng)用能力都得到了較大的提高，增強了他們獨立分析問題和解決問題的能力。

［1］錢德沛.計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教程［M］.北京：高等教育出版社，2005.

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