Lecture 3 IPv6路由协议
IPv6技术——路由协议
IPv6技术——路由协议IPv6 单播路由协议：IGP（Internal Gateway Protocol）EGP（External Gateway Protocol）IPv6 IGP主要有：1. RIPng是在RIP基础上开发的⽤于IPv6⽹络的路由协议，在⼯作机制上与RIP基本相同，是IPv6中基于距离向量的内部⽹关路由协议。
但为了⽀持IPv6地址格式，RIPng对RIP做了⼀些改动。
RIPng⼀般作为中等或者偏⼩规模的⽹络⾃治系统中的内部⽹关路由协议RIPng技术实现：通过UDP报⽂进⾏路由信息交换，使⽤端⼝号521发送和接收数据报。
特别的查询信息可以不从源节点端⼝521发出，但是必须发送到⽬标节点的端⼝521每个路由器都有接⼝连接⼀个或者多个⽹络（直连⽹络）。
RIP协议的实现依赖这些⽹络的相关信息。
包括⽬的地址前缀、前缀长度以及度量等。
RIPng使⽤跳数（hop count）作为度量（metric）。
RIPng⽹络的度量是1~15之间的整数，⼤于或等于16的跳数定义为⽆穷⼤，即⽬的⽹络或主机不可达。
RIP的启动和运⾏过程：RIPng与RIP的不同点报⽂格式不同。
RIPng有两类RTE：⽬的前缀RTE和下⼀跳RTE。
⽬的前缀RTE指明可达⽬的⽹络，下⼀跳RTE 为RIPng提供了直接指定下⼀跳IPv6地址的能⼒。
下⼀跳RTE指明的IPv6地址适⽤于跟随其后的⽬的前缀RTE，直到RIPng报⽂结束或者出现另⼀个下⼀跳RTE为⽌报⽂长度不同发送⽅式不同端⼝号不同安全机制不同OSPFv3OSPFv3是在OSPFv2基础上开发的⽤于IPv6⽹络的路由协议。
作为链路状态路由选择算法，其实现机制没有本质改变OSPFv3运⾏在IPv6⽹络中，它同OSPFv2并不兼容，但处理流程基本保持⼀致，eg：泛洪过程，DR选举。
对区域的⽀持以及SPF计算流程，OSPFv3只是在v2基础上进⾏了⼀些改进，以⽀持报⽂格式的变化并处理IPv6中128bit的地址OSPFv3和OSPFv2的不同点：OSPFv3在OSPFv2基础上做出了⼀些必要的改造，这些改进包括以下⼏⽅⾯链路概念取代⽹络概念OSPFv2是基于⽹络运⾏的，两个路由器要形成邻居关系必须在同⼀⽹段：OSPFv3的实现是基于链路的，同⼀链路不同⼦⽹上的节点也可以直接通话报⽂去除地址语义对于OSPFv3来说，除了LS Update报⽂载荷中存在地址以外，协议报⽂中不再提供地址信息；Router-LSA和Network-LSA中也不再包含⽹络地址；OSPF Router ID，区域ID和Link State ID仍然保留IPv4中32bit的长度，因此不能使⽤IPv6地址来代表这些信息增加泛洪范围LSA的泛洪范围已经被明确地定义在LSA的LS Type字段，⽬前有以下3种LSA泛洪范围：本链路范围：⽤于Link LSA；区域范围：⽤于Router LSA、Network LSA、Inter Area Prefix LSA、 Inter Area Router LSA和Intra Area Prefix LSA；⾃治域范围：⽤于AS-external-LSA 链路⽀持多实例复⽤link-local地址的使⽤IS-ISv6IS-ISv6可以同时承载IPv4和IPv6的路由信息，完全可以独⽴⽤于IPv4⽹络和IPv6⽹络。
IPv6路由协议及重分发
IPv6路由协议及重分发配置用于IPv6的EIGRP使用全局命令ipv6 unicast-routing启用ipv6路由使用全局配置命令ipv6 router eigrp asn启用eigrp在接口上启用ipv6,配置方法同RIPng使用接口子命令ipv6 eigrp asn在接口上启用eigrp,指定的asn必须与全局命令一致在eigrp配置模式下，使用命令no shutdown 启用用于ipv6的eigrp如果没有自动选择eigrp路由器id,在eigrp配置模式下使用命令eigrp router-id rid配置一个eigrp路由器idIPv6的EIGRP通告有关接口上所有直连子网的信息，但链路本地地址和本地路由除外。
验证用于IPv6的EIGRPOSPF第3版比较OSPFv2和OSPFv3说明：OSPFv3不要求邻接路由器必须位于同一个子网才能成为邻居OSPFv3支持在一条链路上使用多个OSPF实例，而OSPFv2只允许每条链路使用一个实例使用邻居的链路本地IPv6地址用于下一跳地址ospfv3必须有RID才能工作配置OSPFv3下一代RIPRIPng--理念及其与RIP-2的比较由于IPv6使用IPSec身份验证报头（AH）来支持身份验证，因此RIPng本身不支持身份验证，而依赖于IPSec进行身份验证配置RIPngRIPng基本配置步骤：使用全局命令ipv6 unicast-routing启用ipv6路由。
如果不配置此命令，将不能配置RIPng使用全局配置命令ipv6 router rip name启用RIPng.指定的名称必须在当前路由器中是唯一的，但不必与邻接路由器使用的名称相同在接口上启用IPv6.方法一：使用接口命令ipv6 address address/prefix-length [eui-64]给接口配置一个ipv6单播地址。
方法二：配置命令ipv6 enable.如果不配置此步，将不能在接口上启用RIPng.使用接口子命令ipv6 rip name enable在接口上启用RIP,其中的名称必须与全局配置命令指定的名称相同。
IPv6路由协议
与IPv4路由相同，IPv6路由可以通过3种方式生成，分别是通过链路层协议直接发现生成的直连路由，通过手工配置生成的静态路由和通过路由协议计算生成的动态路由。
IPv6路由协议共有4种，分别为RIPng，OSPFv3，IPv6-IS-IS和BGP4+。
IPv6路由协议根据作用的范围，可分为以下两种：
（1）在一个自治系统内部运行的内部网关协议，包括RIPng，OSPFv3和IPv6—IS-IS。
（2）运行于不同自治系统之间的外部网关协议，包括BGP4+。
IPv6路由协议根据使用的算法，可分为以下两种：
（1）距离矢量协议：包括RIPng和BGP4+。
（2）链路状态协议：包括OSPFv3和IPv6—IS-IS。
RIPng协议（RIP next generation,下一代RIP协议）
（1）UDP端口号：使用UDP的521端口发送和接收路由信息。
（2）组播地址：使用FF02::9作为链路本地范围内的RIPng路由器组播地址。
（3）前缀长度。
目的地址使用128前缀长度。
（4）下一跳地址：使用128比特的IPv6地址。
（5）源地址。
使用链路本地地址FE80::/10作为源地址发送RIPng路由信息更新报文。
OSPFv3协议
OSPFv3在以下方面有所修改：
（1）运行机制变化。
（2）功能有所扩展。
（3）报文格式变化。
（4）LSA格式变化。
IPv6协议
IPv6协议协议名称：IPv6协议一、背景介绍IPv6（Internet Protocol version 6）是互联网协议的第六个版本，旨在解决IPv4（Internet Protocol version 4）所面临的地址耗尽和安全性等问题。
IPv6协议采用128位地址，相比IPv4的32位地址，大大增加了可用地址数量，为互联网的发展提供了更为广阔的空间。
二、协议目的本协议旨在规范IPv6协议的使用和实施，确保网络通信的稳定性、安全性和可扩展性。
三、协议内容1. IPv6地址分配a. IPv6地址由全球唯一的32个字符组成，采用十六进制表示，形如xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx。
b. IPv6地址分为全球单播地址、链路本地地址、站点本地地址、多播地址和任播地址等类型。
c. IPv6地址的分配应遵循地址规划原则，确保地址的合理利用和管理。
2. IPv6路由协议a. IPv6路由协议用于确定数据包在IPv6网络中的传输路径。
b. 常见的IPv6路由协议包括RIPng（Routing Information Protocol next generation）、OSPFv3（Open Shortest Path First version 3）和BGP4+（Border Gateway Protocol version 4+）等。
c. 路由器应配置适当的路由协议，确保数据包能够快速、准确地到达目标地址。
3. IPv6地址解析a. IPv6地址解析用于将IPv6地址转换为对应的物理地址（MAC地址）。
b. IPv6地址解析采用邻居发现协议（Neighbor Discovery Protocol），包括邻居发现、地址解析和重定向等功能。
c. 网络设备应支持IPv6地址解析协议，确保网络中设备的互通性和可达性。
4. IPv6安全性a. IPv6协议应支持安全性机制，如IPsec（Internet Protocol Security）协议，用于实现数据包的加密、认证和完整性保护。
ipv6路由协议配置
IPv6 IS-IS 基本配置简介
Router(config)# router isis [Word ISO routing area tag] 定义IS-IS进程 Router(config-router)# address-family ipv6 [unicast] 进入IPv6地址簇 Router(config-router)# default-information originate [route-map x] 产生一条默认路由 Router(config-router)# no adjacency-check 在网络从IPv4单协议网络过渡到IPv4-IPv6 IS-IS路由器的过程中，该命 令维持使用不同协议集的IS-IS路由器之间的IS-IS邻接关系。它可以防 止使用不同协议集的IS-IS路由器执行hello检查而丢失IS-IS邻接。在网 络切换或者过渡完成之后，可以将adjacency-check配置回去。 Router(config-router)# net XX.XXXX. ... .XXX.XX 为本路由器配置一个NET地址，这与IPv4 IS-IS的概念完全一样 Router(config-if)# ipv6 router isis 在接口上激活IPv6 IS-iS
在router bgp配置中，乘客协议都有一个地址族不分，在地址
部分，可配置路由选择策略和具体功（这里是激活邻居重分 发）
作执行分发列表。必须跟in/out方向，接口 可选，如果不配置接口，则为所有接口生 效。
Router(config-rtr)# poison-reverse
执行毒性逆转，默认关闭。
如果同时启用水平分割和毒性逆转，则只有 水平分割有效。 Router(config-rtr)# split-horizon 执行水平分割处理 Router(config-rtr)# port x multicast-group X:X:X:X::X 修改RIP使用的UDP端口及组播组地址。默认 情况下是UDP521及FF02::9 Router(config-rtr)# timers update expire holddown garbage-collect 修改计时器。默认update 30S，expire是超时 时间默认180S。 holddown默认为0，也就是不使用抑制 garbage-collect默认120S Router(config-if)# ipv6 rip xxx metric-offset ？ !! 注意，是在接口模式下配置的，用来设置 metric累加量。可选值1-16
IPv6技术完整课件
OSPFv3配置步骤
配置OSPFv3包括启动OSPFv3进程、指定路由器ID、配置网络接口、 定义区域等步骤。
EIGRP for IPv6协议原理与配置
IPv6技术完整课件
汇报人：XX
目 录
• IPv6技术概述 • IPv6地址结构 • IPv6协议栈与报文结构 • IPv6路由协议与配置 • IPv6过渡技术 • IPv6安全与可靠性 • IPv6应用场景与实践
IPv6技术概述
01
IPv6的发展历程
起源与早期发展
IPv6的设计起源于20世纪90年代初，当时IPv4地址空间即将耗尽，IETF（Internet Engineering Task Force）开始着手设计下一代IP协议。
EIGRP for IPv6配置步骤
配置EIGRP for IPv6பைடு நூலகம்括启动EIGRP进程、指定AS号、配置网络接口、定义邻居等步骤。同时，还可以 进行高级配置，如调整参数、优化性能等。
IPv6过渡技术
05
双栈技术原理与实现
双栈技术定义
双栈技术是指在网络设备或 终端上同时支持IPv4和IPv6
协议栈的技术。
隧道技术定义
隧道技术是指将IPv6数据包封装 在IPv4数据包中，通过IPv4网络 进行传输的技术。
实现原理
在隧道的入口将IPv6数据包封装 在IPv4数据包中，并在隧道的出 口将封装的IPv6数据包解封装， 还原成原始的IPv6数据包进行传 输。
实现方式
隧道技术需要在隧道的入口和出 口进行相应的配置，包括隧道的 源地址、目的地址、封装格式等 信息。常见的隧道技术包括手工 配置隧道、自动隧道（如6to4隧 道、ISATAP隧道等）。
IPv6技术路由协议
IPv6技术路由协议随着互联网的发展，IP地址的分配问题逐渐凸显出来。
IPv4（Internet Protocol version 4）作为当前互联网主要采用的网络协议，其可用的IP地址数量已接近枯竭。
为了解决这一问题，IPv6（Internet Protocol version 6）被提出并逐渐被广泛应用。
IPv6技术引入了更大的地址空间以及一些新的路由协议，本文将详细介绍IPv6技术路由协议。
一、IPv6路由协议介绍1. 描述IPv6路由协议的作用和功能IPv6路由协议是IPv6网络中主要用于实现分组从源地址到目标地址的转发的协议。
它通过定义一组规则和算法来确定数据包从源节点到目标节点的路径，并将数据包沿着这条路径传输。
2. 常见的IPv6路由协议目前，常见的IPv6路由协议包括静态路由、RIPng、OSPFv3、IS-IS和BGP等。
每种协议都有其特点和适用场景，可以根据网络规模、复杂度和需求来选择合适的协议。
二、IPv6路由协议的特点和功能1. 静态路由静态路由是最简单直接的一种路由方式，通过手动配置路由表来实现数据包的转发。
它不需要协议运作，对资源和处理器要求较低，但在大规模复杂网络中管理和维护静态路由表会变得困难。
2. RIPng（Routing Information Protocol next generation）RIPng是IPv6版本的RIP协议，是一种距离向量路由协议。
它使用的是跳数作为评估标准，具有快速收敛和简单实现的优点，但不适合大规模网络。
3. OSPFv3（Open Shortest Path First version 3）OSPFv3是用于IPv6网络的链路状态路由协议，它在IPv4的OSPF协议的基础上进行了扩展和改进。
OSPFv3可以对网络进行分级组织，支持不同的区域和区域之间的路由信息交换，具有高度可扩展性和快速收敛特性。
4. IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）IS-IS是一种自治系统（AS）内部使用的分布式链路状态路由协议，被广泛应用于大型ISP和企业网络。
ipv6协议
ipv6协议IPv6协议是指“互联网协议第六版（版本6）”，也被称为“下一代互联网协议”。
IPv6被设计用于取代现今广泛使用的IPv4协议，原因是IPv4的地址空间正在枯竭。
IPv6采用更长的地址空间，提供更好的安全性和可扩展性，以及增加对移动设备和智能家居等设备的支持。
本文将介绍IPv6协议的概念和主要特点。
一、IPv6协议概述IPv6协议是由互联网工程任务组（IETF）制定的下一代互联网协议标准。
IPv6协议的主要目标是扩展IPv4协议，其地址空间更大，可以支持更多的设备。
IPv6协议提供了更好的安全性、可扩展性、可靠性和智能性，同时增加了对移动设备和智能家居等设备的支持。
IPv6协议与IPv4协议不兼容，但是IPv6支持IPv4的传输方式，可以实现IPv4和IPv6的互通。
IPv6协议为IPv4协议的改进版本，它提供更先进的功能，可以更有效地管理网络和数据流。
二、IPv6协议的主要特点1.更大的地址空间IPv4协议提供了32位地址，最多支持42亿个设备连接至互联网。
而IPv6协议提供了128位地址，能够支持约340亿亿亿个设备连接至互联网，这样的地址空间足够用于未来几十年的互联网发展，能够解决IPv4地址短缺问题。
2.更好的安全性IPv6协议提供了更好的网络安全性，包括IPsec协议、访问控制列表（ACL）等功能。
IPSec协议支持数据加密、数据完整性和身份验证等功能，可以提高网络传输的安全性。
访问控制列表（ACL）是一种基于规则的安全机制，可以限制网络访问，减少网络攻击的风险。
3.更高的可扩展性和可靠性IPv6协议提供更高的可扩展性和可靠性，以应对未来互联网的技术和规模的变化。
IPv6协议提供了多播技术，可以使多个设备同时接收同一数据流，可以广泛应用于视频、音频等多媒体应用中。
4.增加对移动设备和智能家居等设备的支持IPv6协议增加了多个新特性，以支持移动设备和智能家居等设备的连接和管理。
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3.2 RIPng
RIPng使用UDP的521端口发送和接受路由信息 （RIP使用520端口号）； 使用FF02::9作为链路本地范围内的RIPng路由器 组播地址； 目的地址使用128比特的前缀长度（掩码长度）； 下一跳地址使用128比特的IPv6地址； 使用前缀为FE80::/10的链路本地地址作为源地址 发送RIPng路由信息更新报文。
IPv6路由协议是在IPv4路由协议的基础上扩展 而来，故重点阐述IPv4和IPv6路由协议的差异。
3.1 IPv6路由协议概述 3.2 RIPng 3.3 OSPFv3 3.4 BGP4+ 3.5 IPv6 IS-IS 3.6 路由配置
3.1 IPv6路由协议概述
IPv6支持各种单播路由协议（IGP、EGP）和多播协议，有些是在IPv4 原有协议之上作了简单的扩展（IS-ISv6、BGP4+），有些则扩展为全 新的版本（RIPng、OSPFv3）。 RIPng下一代RIP是对RIP-2的扩展； OSPFv3提供对IPv6的支持，遵循RFC2740（OSPF for IPv6 ）标准。它 充分考虑了协议的网络无关性及可扩展性，进一步理顺了拓扑与路由 的关系。 IS-IS是ISO为其无连接网络协议CLNP发布的动态路由协议。IETF在 draft-ietf-isis-ipv6-05.txt中对IS-IS进行了扩展，在其路由信息内增加 了两个TLV（Type-Length-Values）和一个新的NLP ID（Network Layer Protocol Identifier）。NLP ID为8b字段，标识所支持的网络层 协议， IPv6对应的为142（0x8E），Hello报文中携带该值向邻居通告。 BGP4+是RFC2858(Multiprotocol Extensions for BGP-4)，为了实现对 IPv6的支持，BGP4+需要将IPv6网络层协议的信息反映到NLRI (Network Layer Reachable Information)及NEXT_HOP属性中。
3.3.1 OSPFv3概述
OSPF链路状态路由协议，用于一个路由域内AS；域中所 有OSPF路由器维护完全相同的AS结构数据库，即链路状 态信息库，计算OSPF路由表的依据。 OSPF将链路状态广播数据LSA（Link State Advertisement） 传送给在某一区域内的所有路由器，不同于RIP（距离矢 量路由协议）。 OSPF v3主要提供对IPv6的支持，遵循RFC2740标准。 与OSPFv2的不同在于：
Hale Waihona Puke 对某个Request报文响应或周期性发送更新报文时则向邻 居发Response报文；收到Response报文的Router会更新自 己的RIPng路由表；RIPng路由器要作有效性检查，如：源 IPv6地址是否是链路本地地址，端口号是否正确等。
3.3 OSPFv3
3.3.1 OSPFv3概述 3.3.2 OSPFv3的协议报文 3.3.3 OSPFv3的LSA类型
高性能计算机网络
IP v6 网络 参考书： [1]陈运清等 . 构建运营级IPv6网络. 电子工业出版社, 2012.3 [2]李静林等. 下一代网络体系结构建模与软件工程方法. 北京邮电大学出版社, 2008.9 [3]谢希仁. 计算机网络（第5版）. 电子工业出版社， 2011.5
Lecture 3 IPv6路由协议
3.2.3 RIPng报文处理过程
为增强安全性，Router发送RIPng报文时，会将承载它的 IPv6报文头的跳数值为255；Router收到RIPng报文后会检 查跳数值是否为255，不是认为是非法报文。 Router通常以组播方式发送Request报文（向邻居）；收 到Request报文的RIPng Router对RTE的处理过程如下：
router’s Router Priority
Options The Router IDs of each router from whom valid Hello packets have been seen recently on the network. Recently means in the last RouterDeadInterval seconds.
AS-External-LSA：由ASBR生成，描述到达其他AS 的路由，传播到整个AS。 Link –LSA(new)：R为每条链路生成一个Link-LSA ，在本地链路范围内传播。描述该链路相关的 IPv6地址前缀，包括Link-local地址。 intra-Area-Prefix-LSA(new)：包含R上的IPv6前缀 信息、Stub区域信息或传播区域（Transit Area） 的网段信息，在区域内传播。
3.3.3 OSPFv3的LSA类型
链路状态公告LSA是OSPFv3协议计算和维护路由信息的主 要来源。在RFC2740中定义了7类LSA。 Router-LSA：由路由器生成，描述本路由器的链路状态和 花费，在R所在区域内传播。 Network-LSA：由广播网络或NBMA网络的DR生成，描述 本网段的链路状态，在DR所在区域内传播。 Inter-Area-Prefix-LSA：由区域边界路由器ABR生成，在与 LSA相关的区域内传播。描述到达本AS内其他OSPFv3区域 的IPv6地址前缀路由。 Inter-Area-Router-LSA：由ABR生成，在与LSA相关的区域 内传播。描述去往本AS内其他区域的ASBR的路由。
1.
2. 3. 4. 5.
v3基于链路，而v2基于网段运行； V3在同一条链路上可以运行多个实例； V3的拓扑关系与IPv6地址前缀没有关系； 使用链路本地地址标识邻接的邻居； V3有3种不同的LSA扩散范围：链路、区域和AS域。
OSPFv3与v2相同部分
Router ID、Area ID和LSA Link State ID都是32位； 五种报文类型：Hello、DD(Database Description) 、LSR(Request)、LSU(Update)和 LSAck(Acknowledgment)报文； 邻居发现机制和邻接(Adjacency)形成机制； LSA扩散(Flooding)机制和老化(Aging)机制 v3和v2的LSA类型也基本相同。
若只有一项RTE，且IPv6前缀和长度为0，开销为16(向邻居请求 RT信息)，则它会将自己当前RT中的全部路由信息以Response报 文形式发回给请求Router； 否则，根据自己的RT对Request报文的RTE逐条处理，更新每条路 由的开销值，最后以Response报文形式返回给请求路由器。
报文不同，RIPng报文的路由信息中的目的地址和下一跳地址均为 128bit； 报文长度不同，RIPv2限制每个报文最多只能携带25个RTE； RIPng对报文长度、 RTE数目都没作规定，与发送接口设置的IPv6 MTU有关。
RIPng对RIPv2的改进
报文格式不同， RIPng报文由头部（Header）和 多个路由表项（RTE）组成。 报文的发送方式不同，RIPv2根据用户配置采用广 播或组播； RIPng使用组播方式周期性地发送路 由信息。 安全认证不同， RIPng通过使用IPv6提供的安全 机制来保证自身报文的合法性，取消了RIPv2报文 中的认证RTE。 与网络层协议的兼容性不同， RIPng只能在IPv6 网络中运行，不像RIPv2可运行在IP和IPX网络中
OSPFv3的其它报文
DD(Database Description)报文type为2； LSR(Request)报文type为3； LSU(Update)报文type为4； LSAck(Acknowledgment)报文type为5； 有关细节请参考RFC2740-OSPFv3
3.2.1 RIPng的工作机制
RIPv2默认下每隔30秒向相邻路由器发送本地路由表，并 采用老化机制对超时的路由进行老化处理；一种无类别路 由协议，不仅支持路由标记，还可以在报文中携带掩码信 息，支持路由聚合和CIDR。支持指定下一跳，在广播网上 可选择到最优下一跳地址；支持组播路由发送更新报文， 增强安全性认证（明文和MD5验证方式）。 RIPng和RIPv2的工作机制基本相同，改进有：
The U bit indicates how the LSA should be handled by a router which does not recognize the LSA’s function code. 0：Treat the LSA as if it had link-local flooding scope 1：Store and flood the LSA, as if type understood S2/S1 Link State ID由当前路由器随机生成，与Advertising Router、LS Sequence Number等一同标识一个LSA。
3.3.2 OSPFv3的协议报文
与OSPFv2少了认证字段，是因IPv6的扩展报文头 AH和ESP来保证安全性；多了Instance ID字段， 支持在同一链路上运行多个实例。
报文头格式
1. Hello报文
Interface ID用来标 用来发现邻居及维护邻居间的邻接关系，在 识发送该Hello报文 Transit链路上Hello报文还负责DR/BDR 的接口的选举。 ID（V3new）
3.2.2 RIPng的报文格式
其报文由头部和多个路由表项RTE组成，RTE的数 目受接口的MTU值限制（RFC2080）。