OpenWRT下深入了解IPv6——IPv6 地址结构、前缀划分、子网的概念

news2025/1/18 21:05:46

一、IPv6地址结构、命名与分类

IPv6 地址由 128 位组成，通常以 : 分隔为 8 组 16 位。

  1.IPv6地址压缩

1）.前导0可以省略

2）.全为0的组可以用::替代

2.IPv6地址分类

3.EUI-64最新标识接口的方法

 比mac地址更多 

 插入FFFE

将第7bit进行反转，后得到一个路由器的id

4.常见地址类型：

a.全球单播地址

全球单播地址（Global Unicast Address, GUA） 是 IPv6 网络中的一种地址类型，类似于 IPv4 的 公网 IP 地址。这些地址可以在全球范围内唯一标识一台设备，并通过互联网直接访问

特点：
a1.范围和前缀：

全球单播地址通常以 2000::/3 开头，即范围是：

2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
到
3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

 这是全球分配的 IPv6 地址空间，占整个 IPv6 地址空间的 1/8

a2.唯一性：每个全球单播地址在全球范围内都是唯一的，由 IANA（互联网编号分配机构）分配给各大洲或地区的 RIR（区域互联网注册机构），再由 RIR 分配给 ISP 或组织。

a3.用途：用于标识在互联网中可直接路由的设备。每个设备可以有一个或多个全球单播地址。

a4.结构：全球单播地址通常由两部分组成：
                网络前缀：由 ISP 或上级组织分配，例如 /48 或 /56。
                主机标识：由本地网络生成，例如通过 SLAAC（基于 MAC 地址）或手动配置。

全球单播地址与其他 IPv6 地址的区别

地址类型前缀用途示例
全球单播地址2000::/3在全球范围内可路由的公网地址2001:db8::1
链路本地地址fe80::/10用于同一链路上的通信，不可路由fe80::1
唯一本地地址（ULA）fc00::/7本地网络内部使用的私有地址，不可路由fd00::1
多播地址ff00::/8用于组播通信，目标为多个设备ff02::1（所有节点）

全球单播地址的组成

一个典型的全球单播地址通常由以下部分组成（以 2001:db8:abcd:0001::1/64 为例）：

        1.前缀：前缀部分由网络服务提供商或上级分配，通常是 /32、/48 或 /56。示例中，2001:db8 是一个前缀

        2.子网id：子网 ID 部分用于本地子网划分，例如 abcd:0001 表示第一个子网。

        3.接口 ID：剩余的 64 位用于标识设备接口，通常由 SLAAC 自动生成。

全球单播地址的应用

        1家用网络：

        1.家庭用户从 ISP 获取一个 IPv6 全球单播前缀IPv6-PD（如 XXXX: /60）。

        2.路由器分发该前缀到本地设备，设备直接获取全球单播地址。

        2企业网络：

        企业从 ISP 获取一个较大的前缀（如/48），然后将其划分为多个子网，每个子网分配一个全球单播前缀。

        3服务器部署：

云服务、网站或公共服务（如 DNS、API）通常配置全球单播地址，便于全球访问。

全球单播地址的优点

        1全球路由可达性：与 IPv4 公网 IP 类似，但地址空间更大，不易耗尽。

        2易于配置：通过 DHCPv6 或 SLAAC 自动配置，无需手动指定地址。

        3支持多地址绑定：一个设备可以同时绑定多个全球单播地址，用于负载均衡或多链路通信。

b.按需回来填坑

c.。。。

d.。。。

二、前缀划分

2.1前缀组成

IPv6 地址由 128 位组成，通常表示为 8 个 16 位的十六进制数，每个数以冒号分隔。IPv6 的地址结构如下：

2408:8214:51xx:exxx::/xx

前缀：2408:8214:51xx:exxx::/xx 中的 /xx 部分表示网络地址的长度，xx 代表网络前缀的长度（以位为单位）。这个前缀确定了该地址段的范围。

前缀长度：/xx 是网络地址的前缀长度。例如 /48 或 /60，后面的部分则可以划分为子网。

2.2如何划分/60子网

IPv6 子网划分通常使用 /64 作为子网掩码（这是大多数IPv6网络的标准子网大小）。因此，从 /60 划分出多个 /64 子网，每个 /64 子网包含 64 位可用地址。

计算子网数量

/60前缀有 128 - 60 = 68 位可用来划分子网。

每个子网的大小为/60（即每个子网有 64 位地址）。因此，剩余的 68 位中有 64 位被用于划分子网。

每个 /60 前缀可以划分多少个 /64  子网？通过计算：

剩余位数 = 68 - 64 = 4 位 ，

这意味着可以将 4 位用于子网划分。

计算子网数量：2^4 = 16 个子网

所以，2408:8214:51xx:exxx::/60 可以划分为 16 个 /64子网。

再举个例子：

/48前缀的划分

前缀长度：/48，意味着前 48 位是网络前缀。

剩余位数：128 - 48 = 80 位可以用于划分子网。

如果您仍然使用 /64 作为每个子网的大小，则每个子网仍然占 64 位。

从 80 位中使用 64 位划分出子网，剩余的 80 - 64 = 16 位可以用来进一步划分子网。

计算子网数量：2^16 = 65536 个子网

所以，2408:8214:51xx:exxx::/48 可以划分出 65536 个 /64 子网。

IPv6-PD（Prefix Delegation） 是一种机制，用于动态分配 IPv6 前缀给下游设备或路由器。在这种机制下，ISP（互联网服务提供商）会分配给用户一个较大的 IPv6 前缀（如 /60 或 /48），然后用户可以通过 DHCPv6-PD 或手动配置将该前缀划分为多个更小的子网（通常为 /64）。

如果你还想在划分更多子网，要确保ISP运营商给你的前缀一定不是  /64 的前缀。

128-64=64

64-64=0

2^0=1只能划分一个子网

2.3OpenWRT 中 IPv6 前缀的设置

在 OpenWRT 中，IPv6 前缀的设置通常涉及以下参数：

ip6assign：指定接口应分配多少个 IPv6 地址前缀。
ip6prefix：指定接口的 IPv6 地址前缀。
reqprefix：当使用 IPv6-PD 时，表示从上游路由器请求的前缀长度。
ip6hint：用于指定接口的 IPv6 地址后缀的某些位（例如，/64 子网中的后缀部分）。

ip6assign
这是一个常见的配置选项，通常用来为指定接口分配一定数量的 IPv6 地址前缀，通常为 /64。
默认值：ip6assign 的默认值为 64，即为每个接口分配一个 /64 的子网。

config interface 'lan'
    option ip6assign '64'

ip6prefix

ip6prefix 用于设置接口的 IPv6 地址前缀，适用于静态配置。通常，它是 ip6assign 配置的补充部分，用来指定网络前缀。

config interface 'lan'
    option ip6prefix '2408:8214:51xx:exxx::/64'

reqprefix 

  • 当使用 IPv6-PD（Prefix Delegation） 时，reqprefix 用于向上游路由器请求 IPv6 前缀的长度。例如，如果 ISP 给你分配了一个 /60 前缀，您可以使用 reqprefix 参数向上游路由器请求该前缀。
  • reqprefix 参数通常设置为 60、48 等，具体取决于 ISP 分配的前缀长度。（/60 /48的意思）
config interface 'wan'
    option proto 'pppoe'
    option ipv6 '1'
    option reqprefix '60'

在上面的配置中，reqprefix 设置为 60，表示请求一个 /60 前缀。这会允许 OpenWRT 从 ISP 那里获取一个 /60 的前缀。

ip6hint

ip6hint 用于指定 IPv6 地址的后缀位数，通常用于子网的划分，尤其是在静态配置时。

三、子网

概念

IPv6 子网（Subnet）是对一个 IPv6 地址范围的划分。与 IPv4 类似，IPv6 也需要使用子网来管理和分配地址，使得网络更加灵活和可扩展。IPv6 子网的基本概念与 IPv4 子网类似，但因为 IPv6 地址空间庞大，它为每个网络提供了更多的灵活性。

在 IPv6 中，子网通常通过 网络前缀 来定义，网络前缀的长度决定了该子网的范围。网络前缀后面的部分（即主机部分）可以被用于设备的唯一标识。

子网的划分

IPv6 子网划分主要通过 前缀长度 来实现，表示网络中可用的地址范围。

子网的前缀长度
  • /128：表示单个设备的地址，无法进一步划分。
  • /64：是最常见的子网大小，通常用来划分网络和分配给每个设备。/64 为网络前缀的长度，剩下的 64 位用于设备的地址分配。
  • /56、/60、/48 等：用于更大的网络范围，可以分配给企业或 ISP，进而划分更多的子网。

四、实例：

wan_6：

IPv6: 2408:8215:51xx:1xxx:b938:4acd:1d21:600c/64

IPv6-PD: 2408:8214:51xx:exxx::/60

  1. IPv6 地址结构

    • IPv6 地址长度为 128 位，通常用冒号十六进制表示法书写，每 16 位为一组，组与组之间用冒号 “:” 分隔。例如，一个 IPv6 地址可以写成 “xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx” 的形式，其中 “xxxx” 是一个 4 位十六进制数。

  2. 分析 IPv6 地址 2408:821x:51xx:1xxx:b938:4acd:1d21:600c/64

    • 网络前缀部分：“/64” 表示网络前缀长度为 64 位。对于这个地址，前 64 位 “2408:8215:5100:1898” 用于标识网络。在一个 IPv6 网络中，同一网络前缀下的设备被认为在同一个子网中，它们可以直接相互通信（在没有访问限制的情况下）。
    • 接口标识符部分：后 64 位 “b938:4acd:1d21:600c” 用于标识接口。接口标识符在子网内唯一地标识一个网络接口，类似于 IPv4 地址中的主机部分，但 IPv6 的接口标识符具有更多的灵活性和功能。
    • 地址类型推测：由于这是一个完整的全球单播 IPv6 地址（根据其格式和前缀长度判断），它可以在全球 IPv6 互联网中进行路由，用于设备与其他网络中的设备进行通信，例如访问互联网上的网站、与其他远程服务器交互等。

  3. 分析 IPv6 - PD 地址 2408:8214:51xx:exxx::/60

    • 网络前缀部分：“/60” 表示网络前缀长度为 60 位。这意味着前 60 位 “2408:8214:51xx:exxx” 用于标识一个较大的网络范围，这个前缀通常是由互联网服务提供商（ISP）分配给用户网络的。它可以被进一步划分成更小的子网，用于组织内部的网络布局。
    • 缩写部分解释：“::” 是 IPv6 地址中的一种缩写机制。当连续的 16 位组（每组 4 位十六进制数）为 0 时，可以用 “::” 来代替，以简化地址表示。在这里，使用 “::” 表示从第 60 位之后到结尾的部分，在完整表示时可能包含多个 0 组，但具体数量和内容未明确，只是为了简洁而省略。
    • 用途说明：IPv6 - PD（Prefix Delegation）主要用于网络地址分配管理。在网络分层架构中，上级网络设备（如 ISP 的路由器）可以将这个 / 60 前缀的地址块分配给下级设备（如企业网络的边界路由器）。下级设备可以根据自己的网络规划，将这个大的前缀划分成更小的子网（例如划分成 / 64 前缀的子网），然后分配给内部的网络设备，从而实现高效的 IPv6 网络地址分配和管理。

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