IPv6协议在计算机网络实验教学项目中的实现＊

孙俊香，王 敏

（1.潍坊学院，山东 潍坊 261061；2.潍坊新华中学，山东 潍坊 261041）

IP协议是因特网的核心协议，现在使用的协议版本是IPv4，众所周知，由于IPv4的地址已经耗尽，IPv6即将取代IPv4成为下一代互联网的标准协议。在众多高校计算机网络的理论和实验教学项目中，很多指导书都是基于IPv4协议的，如何使这些实验项目用IPv6协议来实现，更好地让学生加深理解IPv4和IPv6的区别，是我们要研究的问题。

1 IPv6的概念

1.1 IPv6的地址分类

对IPv6地址分类及格式的掌握是进行IPv6实验的基础。Ipv6协议把地址从IPv4的32bit增大到128bit，使地址空间增大了296倍。Ipv6的记法从IPv4的点分十进制改为冒号十六进制，可以使用零压缩技术和冒号十六进制结合点分十进制的后缀等。IPv6的地址主要分为3类，即单播（unicast）、多播（multicast）及任播（anycast）地址。单播地址表示一个单接口的标识符，送往一个单播地址的包将被传送至该地址标识的接口上。组播地址表示一组接口的地址，一般属于多个不同节点的标识符。送往一个组播地址的数据包将被发送至加入该组播地址的所有接口上。任播地址也表示一组接口的标识符，送往一个组播地址的包将被传送至该地址标识的接口之一（根据某些条件选择最佳的一个）。

1.2 单播地址的分类

对于单播地址，又可分为可聚集全球地址、本地链路地址及本地站点地址。

（1）本地链路地址

本地链路地址由前缀1111111010来标识，用于同一链路上的相邻节点之间的通信。本地链路地址只限于同一个局域网内使用，可以理解为在一个交换机／集线器相连的网络，而且地址不能被路由。地址的头12位处于FE8～FEB的范围，相当于IPV4中的169.254.0.0／16地址。在一个没有路由器的单链路IPv6网络上，本地链路地址用于链路上各个主机之间的通信。本地链路地址对于邻节点的发现过程是必须的，且总是自动配置的。本地链路地址的作用域是本地链路。

（2）本地站点地址

本地站点地址前缀由1111111011来标识。网段地址的头12位处于FEC～FEF的范围。本地站点地址相当于IPv4地址中的私有地址（10.0.0.0／8172.16.0.0／10192.168.0.0／16），如果没有直接连接到IPv6Internet的内部网络，就可以使用本地站点地址，从而不会与全球地址发生冲突。本地站点地址对于外部站点是不可达的，路由器也不能把本地站点的信息转发到站点以外。

（3）可聚合全球地址

可聚合全球单播地址，也称为全球地址，由前缀001来标识。可聚合全球单播地址是用于IPv6Internet数据流量的IPv6地址。可聚合全球单播地址与IPv4Internet上用于通信的单播地址类似，在Internet的IPv6部分，它们是可在全球范围内路由和到达的。IPv6全球地址相当于IPv4公共地址。

2 在Windows XP中启用IPv6

2.1 安装和卸载ipv6

实验室的PC机安装的操作系统是Windows XP，而它默认是不支持IPv6协议的，所以首先需要进行安装。安装的方式可以通过图形化界面进行，即在“本地连接”属性窗口进行协议的增加。也可以在命令行下执行“ipv6install”来进行安装。如果要卸载IPv6技术支持，只需在Windows XP的命令行中键入以下命令即可：

2.2 在Windows XP上验证IPv6

在计算机上安装IPv6技术支持后，就可在DOS shell中使用IPv6if命令进行验证。当键入这个命令后，系统将显示Windows上所定义的所有IPv6伪接口的列表，如图1所示。

图1 IPv6的伪接口列表

这些伪接口的主要作用如下：

（1）Interface4：代表这台计算机的物理以太网接口。上面的显示指明了接口的以太网的MAC地址（00－16－36－25－a3－17）、本地链路地址（fe80：：216：36ff：fe25：a317）和多播地址（ff01：：1）。FE80：：／10（即1111111010前缀）是本地链路地址（link－local）单播地址类。把MAC的第1字节的第2比特取反，并在第3和4字节之间插入FF：FE，即得64bit Interface ID。

（2）Interface3：在Windows XP上用来启用6to4机制。

（3）Interface2：在Windows XP上用来部署自动IPv4兼容隧道。

（4）Interface1：表示这台计算机的IPv6回环地址（：：1）。

在ipv6.exe中，所有的接口都是通过接口索引来标识的，执行“ipv6if”将能看到所有的支持IPv6的接口及其相关信息（包括接口索引）。如果你需要查看某个具体接口，比如接口4，那么执行“ipv6if 4”就可以了。

3 IPv6实验项目的实现

3.1 IPv6的基础实验

本实验项目是IPv6的基础实验，通过这个实验熟悉IPv6的基本组网技术，包括建立PC和路由器的连接，设置路由器R1和路由器R2之间的静态路由，利用RIPng建立R3和R1及R2之间的IPv6可达性。实验组网如图2所示。

（1）建立PC—路由器IPv6连接

其一是配置PC，其二是配置路由器。由于IPv6的地址自动配置特性，这里仅需要在PC上启用IPv6，并适当配置路由器即可。

图2 IPv6实验组网图

为启动Windows XP上的IPv6特性，需要：

①安装IPv6协议：选择“网上邻居／属性”，单击“添加”按钮，选择“协议”并选取IPv6即可。在命令提示符中输入命令：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。

具体配置如下：

配置完成以后，在PC1上可以获得IPv6地址，在PC1上用ipconfig命令来查看，其输出信息如图3所示。

几点需要说明：

●地址1：：5278：1cff：felc：f55b由两部分组成，1：：是从路由器学习而来的IPv6前缀（请注意前面路由器R1的配置中以太网口的地址被配置为：1：：1／64），5278：1cff：felc：f55b是由 PC MAC 地址（PC1MAC地址为：50－78－1C－F5－5B）安装如下算法得到的接口ID：

图3 ipconfig命令输出信息

将这些字段串起来就是：5278：1cff：felc：f55b，所以最终的自动配置IPv6地址是：1：：5278：1cff：fe1c：f55b。

●IPv6地址1：：68a2：b071：3365：45e3是由主机从路由器自动学习到得前缀1：：加上一个随机生成的串68a2：b071：3365：45e3构成的，用这个地址发起通信会在一定程度上保护主机的地址私密性。

●IPv6地址fe80：5278：1cff：fe1c：f55b%4和fe80：：2e0：fcff：fe30：33fb%4是链路本地地址，分别是依据前缀fe80：：和主机的接口ID（5278：1cff：fe1c：f55b）以及前缀fe80：：和路由器以太网接口ID（2e0：fcff：fe30：34fe）构成。这里的%4表示这个地址在接口4上生效（及本地连接）

为了检测PC和路由器之间是否已经建立了IPv6可达性，可以在PC或者路由器上用ping命令检测

（2）建立R1和R2之间的IPv6连接

在R1和R2之间使用静态路由建立IPv6可达性，IPV6静态路由的配置方法和IPV4类似。R1和

R2的配置分别为：

配置完成后，查看R1的路由表可用以下命令：

（3）在R3和R2之间运行RIPng

配置RIPng的目的是为了建立R3所连接网络和网络其余部分之间的IPv6连接性。RIPng的具体配置和RIP类似，具体配置包括：

3.2 IPv6地址解析实验

实验组网如图2所示，在这个实验中，需要配置路由协议以使全网达到互通，具体配置参考3.1。

在地址解析前，先在PC1上查看邻居的地址，输入如下命令：

4 结束语

本文主要是利用实验室现有的网络设备，设计并实现了计算机网络实验教学中IPv6典型实验项目的的实验环境及实现方法，并对实验过程中容易出现的疑难问题进行了分析和讨论。由于IPv6的普及率还不高，不少学生对IPv6技术还停留在理论层上的感性认识上，通过这些实验，学生加深了对IPv6的理解，IPv6理论水平及应用能力都得到了较大的提高，增强了他们独立分析问题和解决问题的能力。

［1］钱德沛.计算机网络实验教程［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］罗新.IPv6实验环境及实验方案的设计与实现［J］.实验室科学，2012，（2）：136－139.

［3］彭春燕.IPv4过渡到IPv6的策略在计算机网络课程教学中的实现［J］.中国电力教育，2011，（14）：138－139.