什么是IPv6地址规划？

先决条件：互联网协议版本6（IPv6）以及什么是IPv6？

一种新的IP协议，称为IPv6，旨在取代目前在全球范围内被广泛使用的IPv4。最新的IP版本——IPv4，已经被证明是可靠、易于实施且易于使用的。它具备互操作性，并且通过了各项测试，从而使其成为真正的全球性基础设施。不过，IPv4的原始设计并没有考虑到以下情况：

• 实现IP级别安全所需的条件。
• 互联网的迅速扩张，以及IPv4地址空间的枯竭问题。
• 需要更简单的自动配置方式，以及让网络设备的编号更加方便管理。
• 实时数据传输的要求，也被称为服务质量。

在网络地址转换和私有地址空间等技术的帮助下，IPv4的生存时间得到了延长。 虽然这些方法似乎能够扩展地址空间，并适应传统的客户端/服务器配置方式，但它们无法满足日益增长的IP地址需求。对于始终处于连接状态的环境来说（例如通过宽带、电缆调制解调器或DSL等方式接入私有网络），IP地址转换、共享以及临时分配等技术是无法被使用的。 此外，消费级互联网设备的即插即用功能，也是地址匹配功能之外的要求。 IPv6地址空间提供了更多的地址，但使用时应谨慎行事。 您可以利用现有的IPv4基础设施来成功部署IPv6。 通过适当的规划和设计，仍然可以将IP版本从4转换为6。

IPv6地址格式：

IPv6采用128位的地址格式，其中每个地址由16个十六进制数字组成，这些数字之间用冒号分隔。这种结构降低了地址编码的复杂性和出错率。以下是一个合法的IPv6地址示例：2001:ef8:130F:0000:0000:09C0:876A:145B。此外，IPv6还采用了一些规则来压缩IPv6地址，从而简化其表示方式。在地址字段中，前导零是可以省略的。

示例：以下十六进制数字可以如下进行压缩表示：

• 示例1：0000等于0。（这是一种压缩后的格式）
• 示例2：2001:ef8:129F:0000:0000:09C0:876A:145B = 2001:ef8:129 F:0:0:9C0:876A:145B（压缩格式）

一对冒号（::）表示一组值为零的字段。不过，这种冒号组合在有效的IPv6地址中只能使用一次。

• 示例1为：2001:ef8:129F:0:0:9C0:876A:145B，其压缩后的格式为：2001:ef8:130F::9C0:876A:145B。
• 示例2：FF01::1 = FF01::0:0:0:0:0:1（压缩格式）

网络前缀：

在IPv6中，前缀被用来表示不同的子网。这种表示方式大致对应于IPv4中的子网概念。 IPv6前缀左侧的部分，实际上充当了网络ID的角色。 与IPv4地址采用无类域间路由（CIDR）表示方式类似，IPv6地址则采用IPv6前缀或前缀长度来表示。 构成地址前缀（即网络部分）的连续高位比特数，可以通过 /prefix-length 变量来表示为一个十进制数值。 例如，IPv6地址前缀2001:ef8:8086:6502::/64是被接受的。

IPv6地址类型：

IPv4主机所需的IP地址与IPv6主机所需的IP地址有很大差异。IPv6主机可以拥有多个IP地址，而IPv4主机通常只使用一个IP地址。IPv6地址主要有三种类型：

• 单播：单接口地址。当数据包被发送到某个单播地址时，拥有该地址的接口会接收该数据包。
• 任意播送：这些接口地址通常属于不同的节点。所使用的路由协议会决定将数据包发送到任意地址时，应该通过哪个接口来传输这些数据包。这个接口可以通过任意地址来识别。
• 多播：这是一个用于多组接口的地址，通常来自不同的节点。当数据包被发送到这个多播地址时，该地址范围内的所有接口都会收到这个数据包。

为什么需要IPv6地址规划呢？

以下是创建IPv6地址方案的理由：

• 路由表更加紧凑且效率更高。
• 执行安全规定其实可以更加容易一些。
• 你可以按照应用程序的使用指南来练习操作。
• 更易于进行网络管理和部署。
• 尤其是通过视觉识别的方式，可以更容易地解决故障问题。
• 当添加新的设备和地点时，扩展过程会变得更容易。

IPv6地址规划的相关考虑因素：

由于IPv6的地址空间远远大于IPv4，因此可以灵活地定义各种逻辑和实际的寻址策略。可以使用多种逻辑方案来分配子网前缀，这些方案既考虑了《IP地址分配指南》中列出的因素，也考虑到了与IPv6相关的特殊要求。

• 使用已经使用的IP地址分配方案。将VLAN ID转换为IPv6子网ID，同时将现有的子网编号也转换为IPv6子网ID。
• 请更新您的IP地址分配策略，根据您的需求来分配IPv6地址。在重新调整IP地址分配系统时，您可以按照自己的需求来进行分配。

这样的逻辑地址分配方案可以简化网络管理、故障排除、操作以及服务提供过程。您的地址分配策略应该考虑以下要素：

• 前缀聚合：如果网络设计者不认真处理前缀聚合问题，那么大量的IPv6地址可能会导致路由表变得过于庞大。
• 网络扩展：在设计地址基础设施时，考虑网络扩展是非常重要的。
• 使用特殊的本地地址（RFC4193）：与IPv4类似，IPv6也拥有自己的私有地址空间。不过，两者的主要区别在于：IPv4允许每个组织都能访问相同的私有地址空间；而使用IPv6时，则只有一种网络，且只有一个全球唯一的地址空间。这种私有地址空间可以用来为那些未连接到互联网的硬件和软件提供地址。

我们将探讨在为服务提供商的网络制定IPv6地址规划时，应该考虑哪些因素。

基础设施的地址规划：

想象一下，我们正在为一家互联网服务提供商的网络进行地址分配工作。在这种情况下，我们需要考虑以下方面的需求：

• 回环标识符
• 这两个点之间的关联/联系
• 服务器内部网络（用于网络管理系统及其他网络运营中心服务器）
• 用于提供邮件和DNS服务等外部服务器的网络。

为了进行这次演示，我们为骨干基础设施分配了一个/40的地址。从这个地址块出发的所有基础设施配置都将使用我们推荐的IGP来进行路由处理。

• 回环：/48这个地址空间可以被预留出来，用于分配回环地址（/128）。在较小的网络中，你可能需要/60或/64这样的地址空间来满足需求。
• 点对点式：根据RFC 6164和RFC 6547的规定，我们可以为每条点对点连接分配一个/64的地址空间。不过，如果硬件支持的话，也可以使用/127的地址空间。
• 服务器内部的网络：如果您的管理服务器网络需要多个子网，那么可以从/60开始分配IP地址。/64的地址空间则适用于不太复杂的NOC局域网环境。
• 外部服务器的网络：/64的地址空间可以容纳264台主机，用于提供公共服务。

为顾客提供地址规划服务：

• 企业客户：在向客户分配IPv6地址块之前，请仔细考虑是否应该将这些地址按范围进行分组。为了便于管理各个区域的网络流量，为每个区域分配一个/40的地址块可能是合适的选择。对于企业客户来说，他们通常可以获得一个/48的地址块，从而能够访问超过65,000个子网。而对于非常小的消费者群体来说，一些运营商会为他们分配较小的地址块，比如/52、/56或/60这样的地址块。不过，为了给最终用户提供更大的灵活性，让他们能够根据自己的需求来分配/64的地址块，我们不建议分配小于/60的地址块。
• 广域网链接：请为客户的WAN电路预留一个/48的地址块，以便于进行监控。请注意不要将其与基础设施中的点对点链接混淆。同样，建议将链接的地址设置为/64，但实际上使用/127更为合适。与任何基础设施连接一样，这些连接应通过IGP进行路由处理，并在网关或POP路由器处进行汇总处理。
• 宽带用户：根据您的设置情况，可以为宽带用户分配IPv6地址。例如，可以使用SLAAC技术来为用户的WAN地址分配地址。具体操作是在CPE端，从BRAS的/64地址开始进行无状态地址自动配置。
  我们建议您至少为您的宽带网络分配一个 /40 的前缀，同时为您的 BRAS 分配一个 /48 的前缀。这样，您就可以通过 BGP 来发布这些前缀了。
• 数据中心服务：继续通过基础设施模块，为数据中心分配回环连接和点对点连接地址。 对于托管服务来说，还需要为另一个块命名（例如，/40）。 当然，如何分配这些资源取决于你的数据中心设计。 可以为每项服务或每个客户分别配置不同的 /64 地址和 VLAN。 数据中心边界路由器使用IBGP来向其他网络通告这些子网的信息。 通过分配客户前缀来优化流量分配（即从地址空间的双方都引入流量），从而确保进入的流量能够得到平衡。 你可以通过分配一个子聚合块来实现这一点，比如/33这样的块。这样就能轻松实现目标了。