IPv6网络连通性和静态路由实验分析

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  摘要:本文首先建立了一个小规模低成本的基于Windows平台的IPv6实验室,详细介绍了搭建实验室的方法和步骤,解决了IPv6网络的实验开发运行的环境问题,最后对IPv6网络连通性和静态路由进行了测试与分析,验证IPv6网络的一些特点。
  关键词:IPv6;过渡;连通性;静态路由
  中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2007)15-30699-03
  Test of the Connectedness and Static Router of IPv6 Network
  LI Jie1,HUANG Wei-ping2
  (1.School of Engineering and technology of China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.School of Information Engineering of China University of Geosciences,Beijing 100083,China)
  Abstract:A small scale and low cost IPv6 laboratory based on the Windows was built and the methods of establishing it were explained thoroughly. It solved the problems about the background of IPv6 network developing. We tested and analyzed the connectedness and static router of IPv6 network and verified some characteristics of the IPv6 network.
  Key words:IPv6;Transition;connectedness;static router
  
  1 引言
  
  随着Internet的飞速发展和全球网络用户数的剧增,现核心协议IPv4不断面临着窘境。作为下一代互联网核心协议的IPv6无论在地址空间、可靠性、移动性等诸多方面较IPv4而言都有很大的优势,它能为网络用户提供更好更高效更安全的服务。在中国,下一代互联网(CNGI)示范工程核心网建设项目CERNET2也已经在2004年底建成,是世界上最大规模的纯IPv6网络。可以预见,由IPv4过渡到IPv6仍需要很长的一段时间,对IPv4/IPv6综合组网形式的研究,有助于探索下一代互联网的发展方向和技术模式,影响着IPv6实用化和商业化的步伐,同时对IPv6自身的完善和发展也具有促进作用。
  
  2 实验环境的建立
  
  2.1 实验环境基础结构
  在参考了微软在其网站上公布的IPv6实验室的基础上,我们的实验环境的基础结构和微软一样由5台计算机构成,为了节省经费,IPv6路由器由两台微机担任,其他计算机也是普通微机,它们分别完成以下服务:一台运行Windows Server 2003 (SP1)标准版的计算机,用作Domain Name System DNS服务器,这台计算机命名为DNS;两台运行Windows XP Professional (SP2)的计算机,用作客户机,计算机分别命名为CLIENTA和CLIENTB;两台运行Windows Server 2003 (SP1)标准版的计算机,用作路由器,计算机分别命名为ROUTERA和ROUTERB。
  下面图1就是该基本实验环境的逻辑结构图:每个子网上的计算机都连接到一个独立的普通100M集线器或者2层交换机上。用作路由器的计算机ROUTERA和ROUTERB均安装了两块网卡。这样的实验环境配置,总体造价在2万元左右,如果利用原有的计算机,整个系统的造价就更低,一般的单位都可以承受。该方案解决了IPv6网络的实验开发运行的环境问题。
  2.2 具体配置方法
  DNS的配置:
  DNS为测试实验室提供DNS域名解析服务,我们设置DNS的域名为test.ipv6.lab。步骤分别为:
  (1)以单机方式安装Windows Server 2003;
  (2)以管理员身份登录后,配置TCP/IP协议,将其IPv4地址设置为192.168.10.3,子网掩码为255.255.255.0,默认网关设为192.168.10.1;
  图1 基本实验环境的逻辑结构示意图
  (3)安装DNS Server服务;
  (4)创建名为test.ipv6.lab的前向查找区,并将此查找区用作支持动态更新的主区;
  (5)安装IPv6协议,其命令格式为netsh interface ipv6 install。使用命令netsh interface ipv6 set address "localConnection" "IPv6address"将其本地连接接口的IPv6地址设置为FEC0:0:0:10::3。具体命令为 netsh interface ipv6 set address 4 FEC0:0:0:10::3。
  客户机的配置:
  CLIENTA和CLIENTB都作为客户机使用。下面以CLIENTA的配置为例说明其配置步骤:
  (1)CLIENTA上,以工作组的方式安装Windows XP(带SP2);
  (2)以管理员身份登录后,配置TCP/IP协议,将其IPv4地址设为192.168.10.2,子网掩码为255.255.255.0,默认网关设为192.168.10.1, DNS服务器的IPv4地址为192.168.10.3。然后配置DNS属性,以使局域网连接的专用后缀为test.ipv6.lab,并且指定在DNS注册中使用连接的DNS后缀;
  (3)安装IPv6协议。其命令格式为netsh interface ipv6 install。使用命令netsh interface ipv6 set address "localConnection" "IPv6address"将其本地连接接口的IPv6地址设置为FEC0:0:0:10::2。CLIENTB的配置步骤与CLIENTA的类似。将CLIENTB的IPv4地址设为192.168.30.2,CLIENTB的IPv6地址设为FEC0:0:0:30::2。
  路由器的配置:
  ROUTERA用作子网1和子网2之间的路由器,ROUTERB用来作子网2和子网3之间的路由器。下面以ROUTERA的路由器配置为例说明其执行步骤:
  (1)ROUTERA上,首先安装Windows Server 2003 (SP1)标准版;
  (2)以管理员的身份登录后,安装IPv6协议。其命令格式为netsh interface ipv6 install;
  (3)为子网1配置IPv4协议,IPv4地址设为192.168.10.1,子网掩码为255.255.255.0,DNS服务器的IP地址为192.168.10.3。然后再对DNS属性进行配置,使局域网的连接专用后缀为test.ipv6.lab,且指定在DNS注册中使用连接的DNS后缀。为子网1配置IPv6协议,IPv6地址设为FEC0:0:0:10::1;
  (4)为子网2配置IPv4协议,IPv4地址设为192.168.20.1,子网掩码为255.255.255.0, 默认网关为192.168.20.2,DNS服务器的IP地址为192.168.10.3。然后再对DNS属性进行配置,使局域网的连接专用后缀为test.ipv6.lab,并且指定在DNS注册中使用连接的DNS后缀。为子网2配置IPv6协议,IPv6地址设为FEC0:0:0:20::1;
  (5)运行注册表编辑程序(Regedit.exe),将键值HKEY_LOCAL_ MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters\IPEnableRouter设置为1。这样就启用了在子网1和子网2之间进行的IPv4路由;
  (6)重启ROUTERA。
  ROUTERB可用类似命令配置,不同的是ROUTERB在子网2配置IPv4地址设为192.168.20.2,默认网关为192.168.20.1,IPv6地址设为FEC0:0:0:20::2;子网3配置IPv4地址设为192.168.30.1,IPv6地址设为FEC0:0:0:30::1。
  通过以上操作,IPv6实验环境的基础结构就建立完毕了。
  
  3 IPv6网络连通性与静态路由测试及分析
  
  3.1 链路本地 ping
  以下步骤完成使用链路本地址ping主机,并查看在邻居和路由高速缓存中创建的项目:
  (1)在CLIENTA上,键入命令netsh interface ipv6 show address命令来获取名称为“本地连接”(为了方便在这我改名为net 1)接口的链路本地地址和接口标识。从命令执行后输出得出CLIENTA“本地连接”接口的接口标识为4,链路本地地址为fe80::213:d3ff:fe27:aab4和FEC0:0:0:10::2;
  (2) 在ROUTERA上,键入命令netsh interface ipv6 show address命令来获取子网Subnet 1接口(改名为net 1)和子网Subnet 2接口(改名为net 2)的链路本地地址和接口标识。从命令执行后输出得出ROUTERA子网Subnet 1接口的接口标识为4,链路本地地址为fe80::213:d3ff:fe27:aa78和FEC0:0:0:10::1;子网Subnet 2接口的接口标识为5,链路本地地址为fe80::205:5dff:fe0f:4e0c和FEC0:0:0:20::1;
  (3)在CLIENTA上,键入命令来ping ROUTERA在子网Subnet 1上的接口的链路本地地址。命令格式:ping IPv6地址%接口标识符,从图2结果可以看出ping命令是通的,说明CLIENTA与ROUTERA是连通的;
  (4)在CLIENTA上,键入命令netsh interface ipv6 show neighbors来查看CLIENTA的邻节点高速缓存中关于ROUTERA的表项。从命令执行后结果可以看到ROUTERA的物理地址fe80::213:d3ff:fe27:aa78,类型是可到达的;
  (5)在CLIENTA上,键入命令netsh interface ipv6 show routes来查看CLIENTA的路由表中的表项;
  图2ping ROUTERA命令执行结果
  由于还没创建路由,命令执行后显示没有找到项目;
  (6)在CLIENTA上,键入命令netsh interface ipv6 show destinationcache来查看CLIENTA的目标高速缓存中关于ROUTERA的表项。从命令执行后结果可以看到ROUTERA的本地链路地址fe80::213:d3ff:fe27:aa78。
  3.2 创建静态路由结构
  以下步骤完成配置静态路由结构以便实现使用IPv6通讯可到达所有实验室节点,执行如下步骤:
  (1)在ROUTERA和ROUTERB上,键入netsh interface ipv6 show address命令来分别获取Subnet 1、Subnet 2和Subnet 3接口的链路本地地址和接口索引号;
  通过命令可以得出ROUTERA中Subnet 1接口索引号为4,链路本地地址为fe80::213:d3ff:fe27:aa78和FEC0:0:0:10::1,Subnet 2接口索引号为5,链路本地地址为fe80::205:5dff:fe0f:4e0c和FEC0:0:0:20::1;同样得出ROUTERB中Subnet 2接口索引号为4,链路本地地址为fe80::213:d3ff:fe27:aab4和FEC0:0:0:20::2,Subnet 3接口索引号为5,链路本地地址为fe80::205:5dff:fe0f:c798和FEC0:0:0:30::1;
  (2)配置ROUTERA, ROUTERB,使其支持IPv6的静态路由。
  使用命令系列:netsh interface ipv6 set interface "Subnet 1 Connection" forwarding=enabled advertise=enabled
  netsh interface ipv6 set interface "Subnet 2 Connection" forwarding=enabled advertise=enabled
  netsh interface ipv6 add route FEC0:0:0:10::/64 "Subnet 1 Connection" publish=yes
  netsh interface ipv6 add route FEC0:0:0:20::/64 "Subnet 2 Connection" publish=yes
  netsh interface ipv6 add route ::/0 "Subnet 2 Connection" nexthop=ROUTERBAddressOnSubnet2 publish=yes
  具体对ROUTERA命令如下:
  C:\>netsh interface ipv6 set interface 4 forwarding=enabled advertise=enabled
  C:\>netsh interface ipv6 set interface 5 forwarding=enabled advertise=enabled
  C:\>netsh interface ipv6 add route FEC0:0:0:10::/64 4 publish=yes
  C:\> netsh interface ipv6 add route FEC0:0:0:20::/64 5 publish=yes
  C:\>netsh interface ipv6 add route ::/0 5 nexthop=fe80::213:d3ff:fe27:aab4 publish=yes
  同样具体对ROUTERB也类似,这里就不详细说明了。
  (3)在CLIENTA和CLIENTB上,分别键入netsh interface ipv6 show address命令来查看局域网接口上基于站点本地前缀FEC0:0:0:10::/64、FEC0:0:0:30::/64的新地址。从命令输出结果可以看到CLIENTA的本地连接地址新增为FEC0::10:213:d3ff:fe27:aa59,CLIENTB的新地址为FEC0::30:213:d3ff:fe27:aa59。
  (4)在CLIENTA和CLIENTB上,分别键入netsh interface ipv6 show routes命令来查看用于FEC0:0:0:10::/64、FEC0:0:0:20::/64、FEC0:0:0:30::/64和::/0的新路由。从命令输出结果可以看到CLIENTA的新路由为FEC0:0:0:10::/64、FEC0:0:0:20::/64和::/0;CLIENTB的新路由为FEC0:0:0:20::/64、FEC0:0:0:30::/64和::/0,CLIENTB结果如图3所示。
  图3 CLIENTB查看新路由命令执行结果
  (5)在CLIENTA上,键入ping CLIENTBSiteLocalAddress命令来ping CLIENTB站点本地地址。命令结果如图4所示,说明CLIENTA与CLIENTB是连通的。
  图4 CLIENTA ping CLIENTB命令执行结果
  (6)在CLIENTA上,键入带-d选项的tracert6 -dCLIENTBSiteLocalAddress命令来跟踪CLIENTA和CLIENTB之间的路由。可以看到ROUTERA的Subnet l的地址FEC0:0:0:10::1和ROUTERB的Subnet 2的地址FEC0:0:0:30::1。
  (7)在ROUTERA上,键入命令netsh interface ipv6 show neighbors在路由器ROUTERA的邻居高速缓存中查看与CLIENTA和ROUTERB相关的表项;键入命令netsh interface ipv6 show destinationcache在路由器ROUTERA的目标高速缓存中查看与CLIENTA和ROUTERB相关的表项。
  如图5所示,ROUTERA的邻居高速缓存中可以看到除了本机之外的CLIENTA的本地链路地址fe80::213:d3ff:fe27:aa59,类型不是路由器;也可以看到ROUTERB的地址fe80::213:d3ff:fe27:aab4、fe80::205:5dff:fe0f:c798和FEC0:0:0:20::2,类型是路由器。ROUTERA的目标高速缓存中可以看到除了本机之外的ROUTERB的地址fe80::213:d3ff:fe27:aab4和fe80::205:5dff:fe0f:c798。
  图5 ROUTERA邻居高速缓存中查看命令执行结果
  
  4 结束语
  
  基于WINDOWS平台的IPv6实验室的成功搭建,使我们对IPv6技术有了基本的了解和掌握。构建IPv6试验网络,作为从事研究IPv6技术的基础性工作,取得了初步成效。在此基础上还将进行更多的IPv6技术,诸如IPv6安全功能(IPSec)、FTP服务、视频服务、IPv6与防火墙、IPv6组播技术及IPv6网络应用的研究与实现,为校园网今后向下一代互联网的全面过渡和IPv6应用的普及做好充分的技术准备和支持。
  
  参考文献:
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  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
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