IPv6技術(shù)精要 第2版

第 一部分 IPv6簡介
第 1章　IPv6簡介　3
1．1　IPv6來了　3
1．2　IPv4　6
1．3　IPv5　15
1．4　IPv6的精彩歷史　15
1．4．1　相關(guān)背景　15
1．4．2　IPv4地址耗盡以及更加國際化　16
1．4．3　征集提案　17
1．4．4　IPv6的其他版本　18
1．5　IPv6：不單是IP地址更長　18
1．6　過渡到IPv6　20
1．7　總結(jié)　21
1．8　復(fù)習(xí)題　22
1．9　參考資料　22
1．9．1　尾注　22
1．9．2　RFC文檔　22
第 2章　IPv6入門　24
2．1　十六進制系統(tǒng)　25
2．2　IPv6地址類型　27
2．2．1　公網(wǎng)單播地址　27
2．2．2　本地鏈路單播地址　27
2．2．3　未指定地址　28
2．2．4　懇求節(jié)點多播地址　28
2．3　地址術(shù)語　30
2．4　ICMPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議（NDP）　31
2．4．1　鄰居懇求和鄰居通告消息　31
2．4．2　路由器懇求和路由器通告消息　31
2．4．3　動態(tài)地址分配　32
2．5　總結(jié)　34
2．6　復(fù)習(xí)題　35
2．7　參考資料　36
第3章　對比IPv4和IPv6　37
3．1　對比IPv4和IPv6包頭　37
3．1．1　IPv4和IPv6包頭中的IP版本字段　38
3．1．2　IPv4包頭的IP包頭長度字段　39
3．1．3　IPv4包頭中的服務(wù)類型（ToS）字段和IPv6包頭中的流量類別字段　39
3．1．4　IPv6包頭中的流標(biāo)簽字段　40
3．1．5　IPv4包頭中的總長度字段、IPv6包頭中的凈載長度字段以及IPv6巨包　41
3．1．6　IPv4和IPv6 MTU　43
3．1．7　IPv4數(shù)據(jù)包的分片機制　43
3．1．8　IPv6數(shù)據(jù)包的分片：只能由IPv6源節(jié)點來執(zhí)行　45
3．1．9　IPv4包頭中的協(xié)議字段和IPv6包頭中的下一個頭部字段　45
3．1．10　IPv4包頭中的生存時間（TTL）字段和IPv6包頭中的跳限制字段　47
3．1．11　IPv4、TCP和UDP校驗和　48
3．1．12　IPv4包頭和IPv6包頭中的源、目的地址字段　50
3．1．13　IPv4包頭中的選項和填充字段， IPv6包頭長度固定　50
3．1．14　IPv6數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)　51
3．1．15　用Wireshark抓包分析　51
3．1．16　IPv6擴展包頭　53
3．1．17　IPv6逐跳選項擴展包頭　55
3．1．18　IPv6路由擴展包頭　57
3．1．19　IPv6分片擴展包頭　58
3．1．20　IPsec：AH和ESP擴展包頭　59
3．1．21　IPv6封裝安全凈載（ESP）擴展包頭　60
3．1．22　IPv6認證頭部（AH）擴展包頭　62
3．1．23　IPv6目的選項擴展包頭　63
3．1．24　無下一個頭部（無下一個頭部擴展包頭）　64
3．2　IPv4和IPv6的明晰對比　64
3．3　總結(jié)　66
3．4　復(fù)習(xí)題　66
3．5　參考資料　67
第二部分　動態(tài)IPv6地址
第4章　IPv6地址的表示方法和地址類型　71
4．1　IPv6地址的表示方法　71
4．1．1　規(guī)則1：省略前導(dǎo)0　73
4．1．2　規(guī)則2：省略全0的十六位組　74
4．1．3　規(guī)則1和規(guī)則2結(jié)合使用　75
4．2　前綴長度的表示方法　76
4．3　IPv6地址類型　77
4．4　IPv6單播地址　80
4．4．1　IPv6公網(wǎng)單播地址　81
4．4．2　IPv6本地鏈路單播地址　82
4．4．3　IPv6 loopback地址　84
4．4．4　IPv6未指定單播地址　85
4．4．5　IPv6本地唯一單播地址　85
4．5　IPv6多播地址　89
4．5．1　眾所周知的IPv6多播地址　91
4．5．2　IPv6懇求節(jié)點多播地址　91
4．6　任播地址　91
4．7　總結(jié)　92
4．8　復(fù)習(xí)題　94
4．9　參考資料　95
4．9．1　尾注　95
4．9．2　RFC文檔　95
4．9．3　書籍　95
第5章　IPv6公網(wǎng)單播地址　96
5．1　IPv6公網(wǎng)單播地址的格式　97
5．1．1　公網(wǎng)路由前綴　98
5．1．2　子網(wǎng)ID　99
5．1．3　接口ID　99
5．2　手動配置IPv6公網(wǎng)單播地址　100
5．2．1　手動配置GUA的Cisco IOS命令　101
5．2．2　基于EUI-64機制的手動配置GUA的Cisco IOS命令　104
5．2．3　基于IPv6 Unnumbered機制的手動配置GUA的Cisco IOS命令　105
5．2．4　手動配置GUA的Windows、Linux和Mac OS命令　106
5．2．5　開啟靜態(tài)路由，通過Ping命令來驗證IPv6的連通性　109
5．3　辨別GUA的各個字段，掌握3-1-4規(guī)則　110
5．4　IPv6子網(wǎng)劃分　113
5．4．1　擴充子網(wǎng)前綴　115
5．4．2　以半字節(jié)為界的IPv6子網(wǎng)劃分　116
5．4．3　半字節(jié)之內(nèi)（不以半字節(jié)為界）的IPv6子網(wǎng)劃分　117
5．4．4　為點對點鏈路劃分并分配長度為/127的IPv6子網(wǎng)前綴　117
5．4．5　ipv6gen：IPv6子網(wǎng)工具　121
5．5　前綴分配　122
5．6　通用前綴　125
5．7　動態(tài)地址分配方法：SLAAC和DHCPv6　127
5．8　總結(jié)　127
5．9　復(fù)習(xí)題　127
5．10　參考資料　128
5．10．1　尾注　128
5．10．2　RFC文檔　128
第6章　IPv6本地鏈路單播地址　130
6．1　IPv6本地鏈路單播地址的結(jié)構(gòu)　132
6．2　自動配置IPv6本地鏈路地址　132
6．2．1　根據(jù)EUI-64機制來生成接口ID　133
6．2．2　查看Cisco IOS路由器的以太網(wǎng)接口和串行接口的IPv6本地鏈路地址　136
6．2．3　隨機生成接口ID　137
6．2．4　本地鏈路接口的區(qū)域ID（%）　138
6．3　手動配置IPv6本地鏈路地址　140
6．4　IPv6本地鏈路地址和地址沖突檢測　143
6．5　IPv6本地鏈路地址和默認網(wǎng)關(guān)的IPv6地址　144
6．6　ipv6 enable命令：孤立的IPv6本地鏈路地址　145
6．7　Ping IPv6本地鏈路地址　146
6．8　總結(jié)　149
6．9　復(fù)習(xí)題　150
6．10　參考資料　151
第7章　IPv6多播地址　152
7．1　范圍　154
7．2　眾所周知的IPv6多播地址　156
7．3　IPv6懇求節(jié)點多播地址　160
7．3．1　IPv6單播地址與懇求節(jié)點多播地址之間的對應(yīng)關(guān)系　161
7．3．2　IPv6多播地址與以太網(wǎng)MAC地址之間的對應(yīng)關(guān)系　162
7．3．3　在Cisco IOS路由器、Windows主機和Linux主機上驗證IPv6單播地址與懇求節(jié)點多播地址之間的對應(yīng)關(guān)系　166
7．3．4　多臺IPv6設(shè)備共用相同的IPv6懇求節(jié)點多播地址　168
7．3．5　一個IPv6懇求節(jié)點多播地址與多個IPv6單播地址“配套”　169
7．4　多播偵聽者發(fā)現(xiàn)功能　171
7．5　總結(jié)　175
7．6　復(fù)習(xí)題　176
7．7　參考資料　177
7．7．1　RFC文檔　177
7．7．2　網(wǎng)站、視頻和書籍　177
第三部分　動態(tài)IPv6尋址
第8章　IPv6動態(tài)地址分配原理　181
8．1　IPv4動態(tài)地址分配：DHCPv4　181
8．2　IPv6動態(tài)地址分配　182
8．2．1　ICMPv6路由器懇求消息和路由器通告消息　184
8．2．2　RA消息通告的動態(tài)地址分配方法以及RA消息中包含的A、O、M標(biāo)記　186
8．2．3　方法1：無狀態(tài)地址自動配置（SLAAC）　188
8．2．4　方法2：SLAAC加無狀態(tài)DHCPv6　189
8．2．5　方法3：有狀態(tài)DHCPv6　190
8．3　DHCPv6服務(wù)　191
8．3．1　DHCPv6術(shù)語及DHCPv6消息類型　192
8．3．2　DHCPv6的運作方式　195
8．4　總結(jié)　197
8．5　復(fù)習(xí)題　198
8．6　參考資料　199
第9章　無狀態(tài)地址自動配置（SLAAC）　200
9．1　RA消息和SLAAC　200
9．2　生成接口ID　208
9．2．1　根據(jù)EUI-64機制生成接口ID　209
9．2．2　配置Windows主機，令其根據(jù)EUI-64機制生成IPv6公網(wǎng)地址的接口ID　211
9．2．3　含隱私擴展功能的無狀態(tài)地址自動配置　213
9．2．4　隱私擴展功能和隨機生成接口ID　214
9．2．5　隱私擴展功能和IPv6臨時地址　215
9．2．6　禁用IPv6臨時公網(wǎng)地址　215
9．3　自動配置的IPv6地址的狀態(tài)和生存時間　217
9．3．1　示例：自動配置的IPv6地址的狀態(tài)和生存時間　218
9．3．2　在Windows、Linux和Mac OS平臺上查看IPv6地址的有效期、優(yōu)先使用期以及狀態(tài)信息　223
9．4　路由器通告消息的各個字段和選項　224
9．4．1　用Wireshark工具觀察路由器通告消息的結(jié)構(gòu)　224
9．4．2　修改Cisco IOS路由器發(fā)出的RA消息攜帶的前綴信息選項的有效地址生存時間字段和首選地址生存時間字段的默認值　227
9．4．3　讓Cisco IOS路由器在發(fā)出的RA消息中通告DNS服務(wù)器的IPv6地址　228
9．5　控制Cisco IOS路由器發(fā)出的RA消息的內(nèi)容　229
9．6　默認地址選擇　233
9．7　將路由器的接口配置為SLAAC客戶端　235
9．8　總結(jié)　235
9．9　復(fù)習(xí)題　238
9．10　參考資料　240
9．10．1　RFC文檔　240
9．10．2　其他　240
第 10章　無狀態(tài)DHCPv6　241
10．1　SLAAC加無狀態(tài)DHCPv6　241
10．2　提供無狀態(tài)DHCPv6服務(wù)　243
10．2．1　讓IPv6路由器發(fā)出A、O標(biāo)記位置1的RA消息　243
10．2．2　用Wireshark工具觀察R1發(fā)出的A、O標(biāo)記位同時置1的RA消息　245
10．2．3　配置IPv6路由器，令其行使無狀態(tài)DHCPv6服務(wù)器功能　246
10．2．4　在Windows主機（DHCPv6客戶端）上驗證無狀態(tài)DHCPv6 服務(wù)是否正?！?47
10．2．5　驗證提供DHCPv6服務(wù)的Cisco IOS路由器的狀態(tài)　248
10．3　DHCPv6選項　248
10．3．1　快速提交選項　248
10．3．2　開啟Cisco IOS路由器的DHCPv6快速提交功能　249
10．3．3　DHCPv6中繼代理功能的基本原理　250
10．3．4　讓Cisco IOS路由器成為DHCPv6中繼代理的IOS命令　252
10．3．5　配置Cisco IOS路由器，令其以單播方式發(fā)送DHCPv6中繼轉(zhuǎn)發(fā)消息　252
10．3．6　配置Cisco IOS路由器，以多播方式發(fā)送DHCPv6中繼轉(zhuǎn)發(fā)消息　253
10．4　總結(jié)　254
10．5　復(fù)習(xí)題　255
10．6　參考資料　256
第 11章　有狀態(tài)DHCPv6　257
11．1　有狀態(tài)DHCPv6的運作方式　258
11．2　提供有狀態(tài)DHCPv6服務(wù)　259
11．2．1　讓IPv6路由器發(fā)出將M標(biāo)記位置1，將A、O標(biāo)記位置0的RA消息　259
11．2．2　讓IPv6路由器發(fā)出將A、M標(biāo)記位同時置1的RA消息　260
11．2．3　禁止IPv6路由器發(fā)送RA消息或讓IPv6路由器在發(fā)出的RA消息中不包含IPv6前綴的后果　261
11．2．4　讓IPv6路由器發(fā)出M標(biāo)記位置1，A標(biāo)記位置0的RA消息　262
11．2．5　用Wireshark工具觀察R1發(fā)出的A標(biāo)記位置0，M標(biāo)記位置1的RA消息　263
11．2．6　配置IPv6路由器，令其行使無狀態(tài)DHCPv6服務(wù)器功能　264
11．2．7　Address Prefix命令　266
11．2．8　在Windows主機（DHCPv6客戶端）上驗證有狀態(tài)DHCPv6服務(wù)是否正?！?67
11．2．9　驗證提供DHCPv6服務(wù)的Cisco IOS路由器的狀態(tài)　268
11．2．10　DHCPv6選項　269
11．3　DHCPv6 IPv6前綴下發(fā)功能　270
11．3．1　配置示例：通過DHCPv6來下發(fā)前綴　271
11．3．2　DHCPv6-PD的運作方式　272
11．3．3　配置家用路由器（請求路由器）并驗證配置是否正確　273
11．3．4　配置ISP路由器（下發(fā)路由器）并驗證配置是否正確　276
11．4　總結(jié)　279
11．5　復(fù)習(xí)題　280
11．6　參考資料　282
第四部分　ICMPv6和ICMPv6鄰居發(fā)現(xiàn)
第 12章　ICMPv6　285
12．1　ICMPv6消息的通用格式　286
12．2　ICMPv6錯誤類消息　288
12．2．1　ICMPv6目的不可達消息　289
12．2．2　ICMPv6數(shù)據(jù)包過長消息　291
12．2．3　IPv6路徑MTU發(fā)現(xiàn)　291
12．2．4　ICMPv6超時消息　293
12．2．5　ICMP參數(shù)問題消息　296
12．3　ICMP信息類消息　296
12．3．1　ICMPv6 Echo Request消息和Echo Reply消息　297
12．3．2　Ping IPv6公網(wǎng)單播地址　298
12．3．3　Ping IPv6本地鏈路地址　300
12．4　總結(jié)　303
12．5　習(xí)題　304
12．6　參考資料　305
第 13章　ICMPv6鄰居發(fā)現(xiàn)　306
13．1　ICMPv6鄰居發(fā)現(xiàn)選項　307
13．2　默認路由器和前綴確定　308
13．2．1　路由器懇求消息　308
13．2．2　路由器通告消息　310
13．3　地址解析　316
13．3．1　地址解析過程　317
13．3．2　鄰居懇求消息的特征　320
13．3．3　鄰居懇求消息的格式　322
13．3．4　鄰居通告消息的格式　324
13．4　鄰居緩存表　326
13．5　IPv6地址沖突檢測（DAD）　332
13．6　鄰居不可達檢測（NUD）　334
13．7　ICMPv6重定向消息　334
13．8　總結(jié)　336
13．9　復(fù)習(xí)題　338
13．10　參考資料　339
第五部分　IPv6路由選擇
第 14章　IPv6路由表和靜態(tài)路由　343
14．1　配置Cisco IOS路由器，令其行使IPv6路由功能　344
14．2　認識IPv6路由表　345
14．2．1　代碼：NDp和ND　347
14．2．2　代碼：Connected（直連路由）　348
14．2．3　代碼：Local　349
14．3　配置IPv6靜態(tài)路由　351
14．3．1　配置下一跳地址為IPv6 GUA的靜態(tài)路由　352
14．3．2　配置下一跳地址為IPv6本地鏈路地址的靜態(tài)路由　353
14．3．3　配置只指定發(fā)包接口不指定下一跳地址的靜態(tài)路由　354
14．3．4　配置下一跳地址為IPv6本地鏈路地址的靜態(tài)默認路由　355
14．4　驗證IPv6靜態(tài)路由　356
14．5　匯總IPv6路由　359
14．6　IPv6 CEF　360
14．7　總結(jié)　362
14．8　復(fù)習(xí)題　363
14．9　參考資料　364
14．9．1　RFC文檔　364
14．9．2　書籍　365
第 15章　IPv6 EIGRP　366
15．1　EIGRPv4和EIGRPv6之比較　369
15．2　經(jīng)典的IPv6 EIGRP　371
15．2．1　經(jīng)典的IPv6 EIGRP的配置方法　371
15．2．2　驗證經(jīng)典的IPv6 EIGRP相關(guān)配置的效果　374
15．3　IPv6 EIGRP命名模式　379
15．3．1　IPv6 EIGRP命名模式的配置方法　380
15．3．2　驗證IPv6 EIGRP命名模式相關(guān)配置的效果　386
15．3．3　比較IPv4和IPv6 EIGRP命名模式的配置方法　389
15．4　總結(jié)　391
15．5　復(fù)習(xí)題　392
15．6　參考資料　393
15．6．1　RFC　393
15．6．2　書籍　393
第 16章　OSPFv3協(xié)議　395
16．1　OSPFv2和OSPFv3之比較　396
16．2　傳統(tǒng)OSPFv3　398
16．2．1　傳統(tǒng)OSPFv3的配置方法　399
16．2．2　驗證傳統(tǒng)OSPFv3相關(guān)配置的效果　403
16．3　支持地址家族的OSPFv3　410
16．3．1　支持AF的OSPFv3的配置方法　411
16．3．2　驗證支持AF的OSPFv3相關(guān)配置的效果　415
16．3．3　配置支持地址家族的OSPFv3，令其執(zhí)行IPv4路由選擇　422
16．4　總結(jié)　423
16．5　復(fù)習(xí)題　426
16．6　參考資料　426
16．6．1　RFC文檔　426
16．6．2　書籍　427
第六部分　實施IPv6
第 17章　在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部署IPv6　431
17．1　IPv6地址規(guī)劃考量　432
17．1．1　讓IPv6地址的子網(wǎng)ID字段傳遞網(wǎng)絡(luò)信息　434
17．1．2　用子網(wǎng)ID字段傳達VLAN信息　436
17．1．3　IPv6地址規(guī)劃　437
17．2　IPv6 VLAN　437
17．3　IPv6第 一跳冗余協(xié)議　441
17．3．1　ICMPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議　441
17．3．2　HSRP和VRRP　444
17．3．3　GLBP　445
17．3．4　選擇第 一跳冗余協(xié)議　446
17．4　雙棧　446
17．5　DNS　449
17．5．1　DNS查詢和響應(yīng)　452
17．5．2　Happy Eyeballs　455
17．6　IPv6訪問控制列表　455
17．7　過渡技術(shù)　458
17．7．1　NAT64轉(zhuǎn)換　459
17．7．2　純IPv6客戶端訪問純IPv4服務(wù)器　460
17．7．3　純IPv4客戶端訪問純IPv6服務(wù)器　464
17．7．4　其他的轉(zhuǎn)換技術(shù)　466
17．8　用來傳遞IPv6流量的隧道技術(shù)　467
17．9　結(jié)束語　470
17．10　總結(jié)　471
17．11　復(fù)習(xí)題　473
17．12　參考資料　474
附錄A　配置NAT64和IPv6隧道　475
A．1　配置NAT64　475
A．2　配置傳遞IPv6流量的隧道　478
A．2．1　手動隧道　478
A．2．2　6to4隧道　484
A．2．3　用loopback接口來建立6to4隧道　490
A．2．4　ISATAP　491
附錄B　IPv6命令速查手冊　498
B．1　Cisco IOS命令　498
B．1．1　地址配置命令　498
B．1．2　ICMPv6路由器通告消息相關(guān)命令　499
B．1．3　配置DHCPv6服務(wù)器　500
B．1．4　IPv6訪問控制列表　501
B．1．5　IPv6靜態(tài)路由、查看IPv6路由表以及IPv6 CEF　502
B．1．6　IPv6 EIGRP　502
B．1．7　OSPFv3協(xié)議　504
B．2　主機操作系統(tǒng)命令　505
B．2．1　Windows操作系統(tǒng)　505
B．2．2　Linux操作系統(tǒng)　507
B．2．3　Mac OS X　508
附錄C　復(fù)習(xí)題答案　509
C．1　第 1章　509
C．2　第 2章　510
C．3　第3章　511
C．4　第4章　511
C．5　第5章　512
C．6　第6章　513
C．7　第7章　515
C．8　第8章　516
C．9　第9章　517
C．10　第 10章　517
C．11　第 11章　518
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C．13　第 13章　519
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