基于Cisco设备的IPv6地址探讨与实践

何 媛

（广西电力职业技术学院电子与信息工程系 广西 530007）

1 IP地址概述

IP地址，全称为互联网协议地址（Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），缩写为IP地址（IP Address）。Internet上的每台主机（Host）都有一个唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息，这是 Internet 能够运行的基础。常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类。

IPv4的设计思想成功地造就了目前的Internet，其核心价值体现在简单、灵活和开放性。但随着新应用的不断涌现，传统的IPv4协议已经难以支持Internet的进一步扩张和新业务的特性，比如实时应用和服务质量保证等。

中国是互联网发展速度最快的一个国家，在早些年分配到中国地区的IPv4地址现在已经基本用完，重新申请不但比较麻烦，而且量也不够，所以IPv4是越来越紧缺了。按照目前国内互联网的发展趋势，两到三年后，IPv4地址申请会越来越难，随着储备量的减少，价格会越来越高，这个时候很多人把目标放到了IPv6上。

2 IPv4向IPv6过渡的关键技术

IPv6能够解决IPv4存在的许多问题，如地址短缺和服务质量保证等。同时，IPv6还对IPv4进行了大量的改进，包括路由和网络自动配置等。由于从IPv4向IPv6的过渡需要一个相当长的过程，在此期间，必须保证IPv4和IPv6具有互操作性。目前，有隧道技术和双堆栈技术可供参考。

2.1 隧道技术

隧道（Tunnel）是指将一种协议通过另一种协议封装进行通信。IPv6 over IPv4隧道机制是在IPv6数据包钱封装IPv4的包头，通过隧道使IPv6数据包穿越IPv4网络，实现隔离的IPv6网络的互通。在 IPv6全面实施之前，总有一些网络先提供对IPv6的支持，但是这些IPv6网络被运行IPv4协议的骨干网络隔离开来。隧道就用来连接这些孤立的IPv6网络，是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。

2.2 双堆栈技术

双堆栈技术，就是我们所说的双协议栈，其技术核心是在节点上让IPv4和IPv6两套协议栈同时运行，这就使IPv6节点与原有的IPv4节点保持兼容，针对的对象是通信端节点（包括主机、路由器）。这种方式对IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但是对于IP地址耗尽的问题却没有任何帮助。由于需要双路由基础设施，反而增加了网络的复杂度。

3 基于Cisco设备的IPv6隧道配置

3.1 网络拓扑图及IPv6地址规划

通过以下案例，在Cisco设备上实现IPv6隧道配置，把两端的IPv6网络连接起来，实现IPv4和IPv6网络共融。网络拓扑图如图1所示。

图1 网络拓扑图

3.2 配置路由器基本参数

路由器R1：

R1（config）#ipv6 unic

R1（config）#ipv6 router rip test

R1（config）#interface loopback 0

R1（config-if）#ipv6 address 0001：1111：：1/64

R1（config-if）#ipv6 rip test enable

R1（config）#interface s0/0/0

R1（config-if）#ipv6 address 0012：1212：：1/64

R1（config-if）#ipv6 rip test enable

路由器R2：

R2（config）#ipv6 router rip test

R2（config）#interface s0/0/0

R2（config-if）#ipv6 address 0012：1212：：2/64

R2（config-if）#ipv6 rip test enable

R2（config-if）#ipv6 rip test default-information originate

R2（config）#interface s0/1/0

R2（config-if）#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0

R2（config）#interface tunnel0

R2（config-if）#ipv6 address 2010：2323：：2/64

R2（config-if）#tunnel source s0/1/0

R2（config-if）#tunnel destination 192.168.1.3

R2（config-if）#tunnel mode ipv6ip

R2（config）#ipv6 route：：/0 tunnel0

路由器R3：

R3（config）#ipv6 router rip test

R3（config）#interface s0/1/0

R3（config-if）#ip address 192.168.1.3 255.255.255.0

R3（config）#interface tunnel0

R2（config-if）#ipv6 address 2010：2323：：3/64

R3（config-if）#tunnel source s0/1/0

R3（config-if）#tunnel destination 192.168.1.2

R3（config-if）#tunnel mode ipv6ip

R3（config）#ipv6 route：：/0 tunnel0

R3（config）#interface s0/0/0

R3（config-if）#ipv6 address 0034：3434：：3/64

R3（config-if）#ipv6 rip test enable

R3（config-if）#ipv6 rip test default-information originate

路由器R4：

R4（config）#ipv6 router rip test

R4（config）#interface loopback 0

R4（config-if）#ipv6 address 0004：4444：：1/64

R4（config-if）#ipv6 rip test enable

R4（config）#interface s0/0/0

R4（config-if）#ipv6 address 0034：3434：：4/64

R4（config-if）#ipv6 rip test enable

3.3 网络连通性测试

测试结果表明，经过在路由器R2和R3之间进行隧道配置，可使IPv4网络把两端的IPv6网络连接起来，实现互通和共存。

R4#ping 0001：1111：：1

Type escape sequence to abort.

Sending 5，100-byte ICMP Echos to 0001：1111：：1，timeout is 2 seconds：

!!!!!

Success rate is 100 percent（5/5），round-trip m in/avg/max= 31/31/32 ms

4 IPv6的现状及发展

4.1 IPv6的优势

（1）IPv6使用128位的地址方案，为将来数十年提供了足够的地址空间；

（2）IPv6对数据包包头做了简化，并且无须处理校验和，以减少处理器开销并节省网络带宽；

（3）无广播，因而不会有广播风暴危险；

（4）采用的扩展包头机制更简单、更高效；

（5）多等级编址层次有助于路由聚合，提高了路由选择的效率和可扩展性；

（6）每个数据流均带有流标签，因而无须打开传输内层数据包来识别不同的数据流；

（7）IPv6协议内置安全机制，并已经标准化；更好地支持移动性，提供了更加优秀的QoS保障。

4.2 IPv6普及面临的困难

我国计划 2006年开始试运行 IPv6，到 2010年全面使用IPv6。但就目前来看，这根本无法实现。直到现在，IPv6的使用还只是一些大型企业的内网或小地区的试用。影响着IPv6大范围使用的最大因素是互联网基础设施建设。对于国内的 ISP来讲，目前没有任何直接利益的驱动来让他们改造基础设施支持IPv6，这一庞大的系统工程，涉及了ICP、ISP、网络设备提供商、软件、终端设备、应用等许多个环节，相互之间的矛盾短期内无法协调和解决。

5 结束语

有数据显示，目前有部分校园网内部已开始试运行IPv6，但却还是无法吸引以营利为目的的运营商。比较理想的状态是，在未来7-8年内，能做到IPv6的试应用。此期间IPv4将与IPv6长期共存，在实际网络建设中，尽管有瓶颈，但是一定会继续的去推广，努力解决运营商、ICP、用户间的矛盾。逐步取代老一代网际协议，不能一蹴而就，要合理使用中间的过渡技术，选择适合网络自身特征的合理过渡策略，早日实现基于IP数据中心的下一代网络。

[1]梁广民，王隆杰.思科网络实验室CCNA试验指南.北京：电子工业出版社.2012.

[2]张建立，IPv4向IPv6的过渡策略.北京：信息安全与技术，2013年第8期.

[3]崔玉波，网络 IPv6协议发展与应用探究.北京：消费电子，2013年第22期.