IPV6的链路本地地址和站点本地地址的不同

转帖 中关村

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IPV6涉及到一个概念，link-local address, 中文叫“链路本地地址”，它的前缀是FE80::/64
一个link-local address的范例：FE80::713e:a426:d167:37ab

实际上，这个概念类似于ipv4中，当DHCP分配失败时自动生成的169.254.XXX.XXX这样的地址，凡是源地址或目的地址中含有link-local address的报文，路由器都不应当转发它。这样的报文只能在一个LAN中互通。

＜IPV6的地址类型＞
可分为三大类：
1、单播地址
2、组播地址
3、任意播地址
单播--Unicast : one to one
·单播地址用于一对一的连接
·IPv6单播地址有以下六种类型：

　1－Aggregate Global Unicast Address 2xxx:xxxxx/3 - 3FFF: :FFFF
2001::/16 IPV6因特网地址
2002::/16 6to4过渡地址
2－Link Local Address　　　 FE80::/10 (前10位以FE80开头)
3－Site Local Address (Private) FEC0::/10
4－Unspecified Address　　 0:0:0:0:0:0:0:0/128 => ::/128
5－Loopback Address 　　　 0:0:0:0:0:0:0:1/128 => ::1/128
　6－IPv4 Compatible Address ::192.168.30.1 => ::C0A8:1E01
以下是一些单播地址的具体说明：
1、可聚合全球单播地址Aggregate global unicast address
由IANA分配的可在全球路由的公网IP地址
目前已分配的前缀：2000::/3 占用了12.5%的IPV6地址空间
2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000--3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF
这个前缀中总共包含8192个/16的前缀
目前实际用于IPV6因特网运作的前缀：2001::/16
2002::/16 为使用6-TO-4过渡机制的节点保留
3ffe::/16 用于6bone测试目的的前缀
2、本地链路地址：link-local address
当在一个节点启用IPV6，启动时节点的每个接口自动生成一个link-local address
其前缀64位为标准指定的，其后64位按EUI-64格式来构造
注意：在本链路上，路由表中看到的下一跳都是对端的Link Local地址,不是公网IP地址
前缀：FE80::/10
范围：只能在本地链路使用，不能在子网间路由
为何需要link-local--在一个接口可以配置很多IPv6地址，所以学习路由就有可能出现很多下一跳。
所以出现Link Local地址唯一标识一个节点。在本地链路看到下一跳都是对端的Link Local地址。
在网络重新编址过程中，节点和路由器的Link Local地址不会发生变化，可以很容易地做一个修改，不用担心网络不可达。
R1（config-if）#ipv6 address FE80:0:0:0:0123:0456:0789:0abc link-local 手工指定link-local地址
3、本地站点地址：site-local address
IPV6的私网地址，就像IPV4中的私网保留地址一样
只占用到整个IPV6地址空间的0.1%
前缀：FEC0::/10 其后的54比特用于子网ID 最后64位用于主机ID
范围：只能在本站点内使用，不能在公网上使用
例如：在本地分配十个子网
1、FEC0:0:0:0001::/64
2、FEC0:0:0:0002::/64
3、FEC0:0:0:0003::/64
10、FEC0:0:0:000A::/64
本地站点地址被设计用于永远不会与全球IPV6因特网进行通信的设备，比如：打印机、内部网服务器、网络交换机等
4、未指定地址Unspecified address
形式：0:0:0:0:0:0:0:0 
表示地址未指定，或者在写默认路由时代表所有路由
5、回环地址Loopack address
形式：0:0:0:0:0:0:0:1
同IPV4中127.0.0.1地址的含义一样，表示节点自已
6、内嵌IPV4地址的IPV6地址 IPv4 Compatible Address 
1、IPV4兼容的IPV6地址--用于在IPV4网络上建立自动隧道，以传输IPV6数据包。
其中高96bit设为0，后面跟32bit的IPV4地址
0000:0000:0000:0000:0000:0000:206.123.31.2
0000:0000:0000:0000:0000:0000:ce7b:1f01
由于这种机制不太好，现在已经不再使用，转而采用更好的过渡机制
2、映射IPV4的IPV6地址--仅用于拥有IPV4和IPV6双协议栈节点的本地范围
其中高80bit设为0,后16bit设为1，再跟IPV4地址
0000:0000:0000:0000:0000:ffff:206.123.31.2
0000:0000:0000:0000:0000:ffff:ce7b:1f01
EUI-64格式：扩展惟一标识符
在IPV6中，无状态自动配置机制使用EUI-64格式来自动配置IPV6地址
所谓无状态自动配置是指在网络中没有DHCP服务器的情况下，允许节点自行配置IPV6地址的机制。
EUI-64的构造规则--根据接口的MAC地址再加上固定的前缀来生成一个IPV6的地址
工作原理：自动将48bit的以太网MAC地址扩展成64bit，再挂在一个64bit的前缀后面，组成一个IPV6地址

一、将48位的MAC地址从中间分开，插入一个固定数值FFFE
0050:3EE4:4C00-->0050:3EFF:FEE4:4C00
二、将第7个比特位反转，如果原来是0，就变为1,如果原来是1，就变为0
0050:3EFF:FEE4:4C00-->0250:3EFF:FEE4:4C00
三、加上前缀--FE80::0250:3EFF:FEE4:4C00 这就是一个完整的IPV6地址
反转的原因：
　　在MAC地址中，第7比特为1表示本地管理，为0表示全球管理
　　在EUI-64格式中，第7位为1表示全球惟一，为0表示本地惟一
组播地址Multicast
在IPV6中没有广播，用组播来代替
前缀：FF00::/8 占用了0.38%的IPV6地址空间

1111 1111 4bit 4bit
｜→固定值←｜|→标志←| |→范围←|
标志位为0000表示是永久保留的组播地址，分配给各种技术使用
标志位为0001表示是用户可使用的临时组播地址
范围段定义了组播地址的范围，其定义如下：
二进制 十六进制 范围类型
0001 1 本地接口范围
0010 2 本地链路范围
0011 3 本地子网范围
0100 4 本地管理范围
0101 5 本地站点范围 类似组播的私网地址
1000 8 组织机构范围
1110 E 全球范围 类似组播的公网地址
下面是一些组播指定地址：
FF02::1 all nodes 在本地链路范围的所有节点
FF02::2 all routers 在本地链路范围的所有路由器
FF02::5 all ospf routers
FF02::9 all rip routers 所有运行RIP的路由器
FF02::A all eigrp routers 所有运行eigrp的路由器
FF05::2 在一个站点范围内的所有路由器

被请求节点的组播地址solicited-node multicast address--重要的东东
一种特殊的组播地址，对于节点或路由器的接口上配置的每个单播和任意播地址，都会自动生成一个对应的被请求节点组播地址。注意link-local address也会生成一个被请求节点的组播地址。
工作范围：只在本地链路上有效
特点：1、在本地链路上，被请求节点的组播地址组中通常只包含一个用户
2、只要知道一个节点的IPV6地址，就能计算出它的被请求节点的组播地址
作用：1、在IPV6中，没有ARP。ICMP代替了ARP的功能，被请求节点的组播地址被节点用来获得相同本地链路上邻居节点的链路层地址
2、用于重复地址检测DAD，在使用无状态自动配置将某个地址配置为自已的IPV6地址之前，节点利用DAD
验证在其本地链路上该地址是否已经被使用。
前缀：FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FFxx:xxxx/104
FF02::1:FFxx:xxxx/104
如何产生：被请求节点组播地址的前104位固定，将IP地址的后24位移下来填充到后面就可以了
例如：IPv6---2001::1234:5678/64
被请求节点组播地址---FF02::1:FF34:5678/104
其中FF02::1:FF为固定部分，共104位
组播IP地址到MAC地址的映射：
映射规则：组播MAC地址的前16位固定为0x3333，将组播IPV6地址的后32位直接映射到组播MAC地址的后32位就可以了。
例：IPV6地址为--FF12::1234:5678/64
对应的组播MAC地址为--3333:1234:5678
0x3333为固定前缀
例：所有节点的组播地址：FF02::0001
对应的组播MAC地址：3333:0000:0001
任意播地址Anycast address
应用在one-to-nearest（一到近）模式
任意播是多个设备共享一个地址.分配IPv6单播(unicast)地址给拥有相同功用的一些设备.发送方发送一个以任意播为目标地址的包,当路由器接受到这个包以后,就转发给具有这个地址的离它最近的设备.单播地址用来分配任意播地址.对于那些没有配备任意播的的地址就是单播地址;但是当一个单播地址分配给不止一个接口的时候,单播地址就成了任意播地址。
例如：Mobile方面的特性，移动设备漫游到其他区域，不必接入原始的接入点，只需要找到最近的即可。
必须的IPV6地址：
一旦节点启用IPV6，那么接口就会自动生成下列地址
1、本地链路地址
2、回环地址
3、所有节点多播地址FF02::1
4、如果是路由器，还会有FF02::2
5、被请求节点的组播地址
如果接口配了一个IPV6的单播地址，还会产生被请求节点的组播地址
《如何在帧中继中写MAP》
注意：必须写两条MAP，一条是所配IPV6地址的MAP，一条是link-local地址的MAP
否则会由于没有MAP映射导致无法PING通。
＜IPV6的基本命令＞
R1（config）#ipv6 unicast-routing 在路由器上开启IPV6路由功能
R1（config-if）#ipv6 enable 在接口下启用IPV6，会自动生成一个link-local地址
R1（config-if）#ipv6 address 2001::1/64 指定一个IP地址，配置后会自动生成一个link-local地址
R1（config-if）#ipv6 address FE80:0:0:0:0123:0456:0789:0abc link-local 手工指定link-local地址
R1（config-if）#ipv6 address 2001:0410:0:1::/64 eui-64 使用eui-64格式自动生成IPV6地址的低64位
R1（config-if）#ipv6 unnumbered 让本接口使用另一个接口的MAC地址生成源地址
R1（config-if）#ipv6 mtu 1500 配置接口的MTU值
R1（config-if）#ipv6 nd suppress-ra 关闭自动下发前缀
R2(config-rtr)#no split-horizon 关闭水平分割 注意IPV6的水平分割是在进程下关闭，不是在接口下
show ipv6 interface e0 显示IPV6接口的信息，包括IPV6地址

另一个解释

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet 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），它的下一个版本就是IPv6。 
IPv6 编址

从IPv4到IPv6最显著的变化就是网络地址的长度。RFC 2373 和RFC 2374定义的IPv6地址，就像下面章节所描述的，有128位长；IPv6地址的表达形式一般采用32个十六进制数。
IPv6中可能的地址有2 ≈ 3.4×10个。也可以想象为16个因为32位地址每位可以取16个不同的值。
在很多场合，IPv6地址由两个逻辑部分组成：一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做EUI-64（或者64-位扩展唯一标识）。
以下是用来将 IPv6 地址表示为文本字符串的三种常规形式： 
冒号十六进制形式

这是首选形式 n:n:n:n:n:n:n:n。每个 n 都表示八个 16 位地址元素之一的十六进制值。例如：
3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562.

压缩形式

由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写入，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个 0 块的单个连续序列由双冒号符号 (::) 表示。此符号只能在地址中出现一次。例如，多路广播地址 FFED:0:0:0:0:BA98:3210:4562 的压缩形式为 FFED::BA98:3210:4562。单播地址 3FFE:FFFF:0:0:8:800:20C4:0 的压缩形式为 3FFE:FFFF::8:800:20C4:0。环回地址 0:0:0:0:0:0:0:1 的压缩形式为 ::1。未指定的地址 0:0:0:0:0:0:0:0 的压缩形式为 ::。

混合形式

此形式组合 IPv4 和 IPv6 地址。在此情况下，地址格式为 n:n:n:n:n:n:d.d.d.d，其中每个 n 都表示六个 IPv6 高序位 16 位地址元素之一的十六进制值，每个 d 都表示 IPv4 地址的十进制值。
[编辑本段]地址类型
地址中的前导位定义特定的 IPv6 地址类型。包含这些前导位的变长字段称作格式前缀 (FP)。 
IPv6 单播地址被划分为两部分。第一部分包含地址前缀，第二部分包含接口标识符。表示 IPv6 地址/前缀组合的简明方式如下所示：ipv6 地址/前缀长度。 
以下是具有 64 位前缀的地址的示例。
3FFE:FFFF:0:CD30:0:0:0:0/64.
此示例中的前缀是 3FFE:FFFF:0:CD30。该地址还可以以压缩形式写入，如 3FFE:FFFF:0:CD30::/64。 
IPv6 定义以下地址类型： 
单播地址

用于单个接口的标识符。发送到此地址的数据包被传递给标识的接口。通过高序位八位字节的值来将单播地址与多路广播地址区分开来。多路广播地址的高序列八位字节具有十六进制值 FF。此八位字节的任何其他值都标识单播地址。
以下是不同类型的单播地址： 
链路-本地地址。这些地址用于单个链路并且具有以下形式：FE80::InterfaceID。链路-本地地址用在链路上的各节点之间，用于自动地址配置、邻居发现或未提供路由器的情况。链路-本地地址主要用于启动时以及系统尚未获取较大范围的地址之时。 
站点-本地地址。这些地址用于单个站点并具有以下格式：FEC0::SubnetID:InterfaceID。站点-本地地址用于不需要全局前缀的站点内的寻址。 
全局 IPv6 单播地址。这些地址可用在 Internet 上并具有以下格式：010（FP，3 位）TLA ID（13 位）Reserved（8 位）NLA ID（24 位）SLA ID（16 位）InterfaceID（64 位）。 
任播地址

一组接口的标识符（通常属于不同的节点）。发送到此地址的数据包被传递给该地址标识的所有接口。任播地址类型代替 IPv4 广播地址。
任播地址。一组接口的标识符（通常属于不同的节点）。发送到此地址的数据包被传递给该地址标识的唯一一个接口。这是按路由标准标识的最近的接口。任一广播地址取自单播地址空间，而且在语法上不能与其他地址区别开来。寻址的接口依据其配置确定单播和任一广播地址之间的差别。
通常，节点始终具有链路-本地地址。它可以具有站点-本地地址和一个或多个全局地址。

组播地址

IPv6中的组播在功能上与IPv4中的组播类似：表现为一组接口对看到的流量都很感兴趣。
组播分组前8比特设置为FF。接下来的4比特是地址生存期：0是永久的，而1是临时的。接下来的4比特说明了组播地址范围（分组可以达到多远）：1为节点，2为链路，5为站点，8为组织，而E是全局（整个因特网）。