最近几日沉迷于暗黑2复制版，所以没怎么更新和学习，今天续上。这一次的CCNA课程又是一个合集，主要是讲IPv6的。
首先回忆一下，之前我们讲了IPv4，现在讲的是IPv6，为什么没有IPv5？实际上曾经研发过该协议，叫做internet stream protocol。但是没有正式应用，也没有命名为IPv5，只是IP header是5而已。
那么回到IPv6，首先IPv6使用十六进制来表示，还是回忆一下几个进制的区别
二进制：Binary 只用 0，1，也称为Base 2，常见的表示方法是前面加0b， 比如0b10
十进制：Decimal，使用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，也称为Base10，常见的表示方法是前面加0d，比如0d10
十六进制：Hexadecimal，使用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F，也称为Base16，常见的表示方法是前面加0x，比如0x10。
如果只用10，大家无法直到到底是哪一个进制，而加上前缀就比较清楚。下列图示是一些常见的转换，可以看出1位十六进制需要用四位二进制来表示。
接下来我们要练习一下几个禁止的转换方法，
首先是从低转高：
我们得到二进制0b11011011，那么首先把这八位二进制一劈为二，变成0b1101 和0b1011，然后可以转为十进制，变成0d13和0d11，最后再转为十六进制0xD和0xB，合起来就是0xDB
反过来，从高到低也是一样的：
比如十六进制0xEC，首先是一劈为二，变成0xE和0xC，然后可以转为十进制，变成0d14和0d12，最后再转为二进制0b1110和0b1100，合起来就是0b11101100
好啦，回忆结束，回到我们的IPv6，首先有一个概念，为什么说需要IPv6，其实最根本的原因就是IPv4不够用了，因为一共就只有2的32次方个IP地址，最初的设计者也没有考虑过未来网络会如此蓬勃发展，尽管又VLSM啊，私有地址啊，NAT啊等等，这些只能减缓地址的减少，不能解决根本问题。
IPv4地址是由IANA（internet assigned number authority）组织分配的，分配给不同的地区，有些地区在几年前就已经把地址用光了，有些地区还有一些，但是也快用光了。
所以呢，我们必须要使用新的IPv6.
IPv6使用128个bits，也就是IPv4的32倍，也就是有2的128次方个地址。由于是用16进制表示，分为8个group，如下图所示
接下来，讲一下IPv6的简化写法，
其实就是两点，第一点就是每个group的前置位0可以省略，第二点就是如果一组或者连续的几个组全是0那么可以省略，并且用两个冒号代表。
这里注意，假如是非连续的几个组全是0，那么只可以省略一次。
举例来说：
2001:0DB8:000A:001B;20A1:0020:0080:34BD 可以缩写为2001:DB8:A:1B:20A1:20:80:34BD
2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:0080:34BD 可以缩写为2001;DB8::80:34BD
2001:0000:0000:0000:20A1:0000:0000:34BD只能缩写为2001::20A1:0:0:34BD或者把后面的改成::前面的改成0
反过来说，如果是缩写的IPv6地址，也可以扩展为完整状态，第一步找那个省略了前置位0的，把它补齐，然后看看有没有::，如果有的话说明省略了连续0组，把它补齐，保证完整地址是8个组即正确。
那么我们在和ISP索取购买地址时，一般来说会收到一个/48的IPv6地址，而一般IPv6子网都是用/64，所以有16个bits可以用来划分子网，2的16次方已经足够使用了。而剩余的64个bits用来给主机终端使用。如下图所示：
和IPv4一样，我们如何查找前缀，网段？即给了一个地址后，知道哪一部分是network portion，哪一部分是host portion？
比如 2001:0DB8:8B00:0001:0000:0000:0000:0001/64，这个就很简单，直接从前数四个组即可，前面就是network portion，后面是host portion，然后网段就是 2001:0DB8:8B00:0001: :/64
另外一个例子 300D:00F2:0B34:2100:0000:0000:1200:0001/56，每一个16进制代表4个bits，所以数14个即可，即300D:F2:B34:2100::/56
再来一个特殊例子 2001:0DB8:8B00:0001:FB89:017B:0020:0011/93，这一次先数23个16进制代表92个bits，然后把倒数第三组中017B中的B变成2进制0b1011，然后只数一位就得到了93，剩余部分都是host portion，变成0即可，所以这个网段是2001:DB8:8B00:1:FB89:178::/93
关于IPv6的写法来说没有特别的强制性要求，但是如果根据RFC标准来说，必须是去掉前置位0和缩写连续一组的0，如果有多组非连续0，那么缩写左边的，还有就是十六进制字幕必须大写，不过思科并没有遵循这一标准。
接下来就是IPv6的基本配置，首先是在路由器中进入配置模式config t
这条命令必须配置，不然路由器不会转发IPv6的包
ipv6 unicast-routing
然后是进入到需要配置的接口 int g0/0
最后可以配置地址.配置简写和全写都可以，
ipv6 address 2001:db8:0:0::1/64
no shutdown
查看状态可以使用
show ipv6 interface brief
之后可以看到各个端口的IPv6情况，这里的地址都是简写，
除了手动配置以外，还可以使用EUI-64方法来配置IPv6，
EUI-64就是把MAC地址转换为一个64 bits的方法，然后这个64 bits可以作为IPv6的host portion。
具体方法分三步，首先把MAC地址一劈为二，然后中间添加FFFFE，然后从左数第七位，把这个bit反转即可（1变成0,0变成1）
比如 MAC地址：0x1234567890AB先变成0x123456和0x7890AB，然后添加0xFFFE成为0x123456FFFFE7890AB，然后左边每一个十六进制都代表四个bits。所以第七位bit就是把十六进制的2修改。0x2是0b0010，反转后是0b0000，变回十六进制是0x0,最终得到0x103456FFFE7890AB
配置命令和上面的类似，进入到端口后int g0/0
ipv6 address 2001:db8::/64 eui-64
之后查看可以发现ipv6地址已经自动形成
接下来的部分比较多也复杂，和IPv4一样，IPv6也有不同类型
首先就是Global unicast address，这个地址是可以被用作互联网的，必须去ISP注册才能使用，并且是全球唯一。地址的范围最早被定义为2000::/3，这个地址范围很大从2000::到3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF。现在的定义就是只要不被保留为其他用途的地址都是global unicast address
另外几个叫法也不太一样，如下图所示，蓝色48 bits部分是global routing prefix，类似于IPv4里的network portion
接下来16 bits是subnet identifier，这部分IPv4没有单独分出来，用来划分子网的
最后64 bits橙色部分是interface identifier，类似于IPv4的host portion
接下来是Unique local address，这个属于私有地址，无法在互联网上使用，ISP看到这种会直接丢弃不会转发。这一类地址不需要注册，直接就可以使用，一般都用在内网里。地址范围最早是FC00::/7，从FC00:: 到FDFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF。到了后来把第八位改成了1，因此前两位变成了FD。
这种地址不需要global routing前缀，因此组成部分又有点不一样，如图所示，首先FD开头表明是unique local address，然后40 bits是 global ID，这个主要是用于不同的组织或者公司合并时候使用，必须是独一的，不然合并后假如两个公司刚好有同样的子网就会出现问题。后面的两部分和之前的一样。
然后就是Link local address，首先该地址是自动生成的，不需要手动配置，只有在端口打开 ipv6 enable就会得到该地址，生成的机制仍然是EUI-64。这类地址的范围FE80::/10，即FE80::到FEBF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF.但是实际上在FD80/10后的54个bits都是0，所以只有FE80开头。这类地址也是一样不会被路由器转发，只能在单一子网内起作用。一般被用作OSPF 的邻居adjacency或者next hop静态路由（当做静态路由必须声明端口，不然会报错）。
IPv6和IPv4一样，也有单播，组播，其中组播地址使用FF00::/8，从FF00::到FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF。但是IPv6是没有广播地址的。
下列图是一些常见的组播地址
FF01：interface-local，包不会被转发出local device，因此只能是同设备内发送
FF02：link-local，只能在同一个子网内被转发
FF05：Site-local，可以再不同子网内被转发，但是被限制在同一个物理地址内，不能在广域网上被转发
FF08：organization-local，比上一个范围大一些，比如一个组织或者大型公司
FF0E：global，没有限制，可以再互联网上被转发
后三种不是CCNA考试范围，了解一下名字即可。
如下图所示：
除了单播，组播和广播，IPv6还有任播 anycast，顾名思义就是可以从一个点发送至一堆中的任意一个，把几个路由配置成一样的地址，然后根据路由器协议和算法，包会被最近的一个路由转发，如下图所示
配置方法还是进入到该端口 int g/0
ipv6 address 2001:db8:1:1::99/128 anycast
最后有两个特殊地址
::代表未指明地址，类似于IPv4的0.0.0.0
::1则是loopback address，用来测试本地设备，不能发出去，类似于IPv4的127.0.0.0/8
接下来看看header的不同之处，回忆一下IPv4
下图是IPv6的header，可以看出来，简化了很多，
首先version还是4个bits 因为是IPv6，所以是0b0110
Traffice class是8个bits，用来表明权限级别，被用在QoS上
Flow Label一共20个bits，用来声明特殊的流，给特定的source和server用的，比如下载
payload一共16个bits，用来表明负载长度
next header有8个bits，用来声明next header的类型，比如TCP UDP
hop limit 一共有8个bits，类似于IPv4的TTL
最后就是128bits的source 和128bits的destination
上面了解即可，CCNA考试一般不会考这个
最后一个大话题就是IPv6的路由，首先我们要了解一个新的概念，叫做请求节点多播地址， solicited-node multicast address，该地址是由两部分组成
FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF 再加上unicast address的后六位
如下图所示
基本上在路由器端口上打开了IPv6，必须加入这三个组，前两个之前说过，all nodes和all routers，最后一个就是节点请求多播地址
了解了这个之后，我们回到IPv6的路由协议，
NDP： neighbor discovery protocol，这个协议用在IPv6上，它有很多种功能，其中之一就是代理IPv6上没有的ARP。该协议使用上面我们说到的节点多播地址和ICMPv6去学习其他节点或终端的MAC地址。
有两个信息累死
NS： neighbor solicitation = ICMPv6 Type 135
NA：neighbor advertisement = ICMPv6 Type 136
注意:IPv4才使用ARP，使用广播
我们看下图即可知道流程，在IPv4中，我想ping一个主机，实际上mac地址是全F的，广播的到处都是。而看IPv6中，source的IP和MAC自然是自己的，但是destination的IP地址使用的节点多播地址，因为我Ping另外一个主机，通过unicast address可以计算出节点多播地址。而destination的mac地址实际上也是计算出的，不过不在CCNA考试范围内，所以可以忽略。
R2收到Ping请求后会回复，如下图所示
NDP的另外一个功能是自动发现local network中其他路由器
同样需要两个信息：
RS：router solicitation = ICMP V6 Type 133
只要端口上线就会发消息给全部路由器， 多播地址 FF02::2
然后要求其他路由器声明自己
RA：router advertisement = ICMPv6 Type 134
不管有没有收到RS信息，都会周期性的发出去给全部节点，多播地址FF02::1
内容包括自己的状态啊，地址啊之类的，当收到RS信息后会回复
下一个NDP的作用叫做SLAAC
SLAAC：stateless address auto-configuration，终端通过该协议去发送RS/RA信息然后学到IPv6的前缀比如 2001:DB8::/64，然后再自动生成IPv6地址
之前我们知道手动设置EUI-64，还是要手动输入前缀，命令是
ipv6 address prefix/prefix-length eui-64
而使用SLAAC就不需要这么复杂，命令是
ipv6 address autoconfig
然后设备会通过NDP学到prefix，然后再通过EUI-64生成地址
最后一个NDP的功能叫做DAD
DAD: duplicate address detection，允许设备区检测有没有其他设备使用了同样的IPv6地址，只要端口up，no shutdown， 手动配置IPv6等等都会启动DAD，DAD会使用NA和NA来声明地址，如果没回复那么就可以用，如果有回复，说明有地址重复，系统会报错。如下图所示，
最后说一下静态路由，IPv6和IPv4一样也有静态路由，但是两者有点区别，比如IPv6不是默认开启，必须使用命令
ipv6 unicast-routing
不打开该命令的画，路由器会发送和接收，但是不会转发IPv6的包，
下图则是IPv6静态路由命令
和IPv4一样，加不加出的端口都可以，但是个人建议全写，因为在以太网端口只声明出口会出现问题，还有就是假如使用link-local address，只声明下一跳地址也会出问题
destination可以使用::/0表示全部通过
这就是IPv6的内容，比较杂乱，而且还有一些知识是需要CCNP才学到的。
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