了解 IPv4 和 IPv6 协议家族

IPv4 有类寻址

为了灵活地分布到不同规模的网络的地址数量，4 字节（32 位）IP 地址最初分为三个不同的类别或类别：A 类、B 类和 C 类。每个地址类为其网络前缀和主机号指定不同的位数：

• A 类地址仅使用第一个字节（八位字节）来指定网络前缀，留下 3 个字节来定义单个主机号。

• B 类地址使用前 2 个字节指定网络前缀，留下 2 个字节用于定义主机地址。

• C 类地址使用前 3 个字节指定网络前缀，仅留下最后一个字节来标识主机。

在二进制格式中，用 a x 表示主机号中的每个位，三个地址类可以表示如下：

由于主机号中的每个位 （x） 都可以具有 0 或 1 的值，因此每个位表示 2 的幂。例如，如果只有 3 位可用于指定主机号，则只能使用以下主机号：

在每个 IP 地址类中，主机号位数提高到 2 的幂表示可以为特定网络前缀创建的主机号数。A 类地址有 2²⁴ （或 16,777,216）个可能的主机号，B 类地址有 2^{个 16} （或 65,536）个主机号，C 类地址有 2^{个 8} （或 256）个可能的主机号。

IPv4 点分十进制表示法

32 位 IPv4 地址通常以点分十进制表示法表示，其中每个八位字节（或字节）被视为一个单独的数字。在八位位组中，最右边的位表示 2⁰ （或 1），向左递增，直到八位组中的第一个位为 2⁷ （或 128）。以下是二进制格式的 IP 地址及其点分十进制等效项：

IPv4 子网划分

由于网络大小的物理和体系结构限制，通常必须将大型网络分解为较小的子网。在此类子网网络中，每个接口都需要自己的网络号和标识子网地址。

注意：

IP 路由领域已转向无类别域间路由 （CIDR）。顾名思义，CIDR 消除了地址类的概念，只需传达网络前缀和掩码。掩码指示地址中的哪些位标识网络（前缀）。本文档讨论有类 IP 地址的传统上下文中的子网划分。

图 1 显示了由三个子网组成的网络。

图 1 显示：左侧有三台设备连接到 Alpha 子网，右侧有三台设备连接到 Beta 子网，还有第三个名为 Gamma 的子网，通过 WAN 链路互连左右子网。总的来说，六个设备和三个子网包含在更大的 B 类网络前缀中。在此示例中，为组织分配了 网络前缀 172.16/16，即 B 类地址。系统会为每个子网分配一个属于此 B 类网络前缀的 IP 地址。

除了共享 B 类网络前缀（前两个八位位组）之外，每个子网还共享第三个八位位组。由于我们将 /24 网络掩码与 B 类地址结合使用，因此第三个八位字节标识子网。子网上的所有设备必须具有相同的子网地址。在这种情况下，alpha 子网具有 IP 地址 172.16.1.0/24，beta 子网具有 IP 地址 172.16.2.0/24，并且分配 172.16.10.10/24了 Gamma 子网。

以其中一个子网为例，Beta 子网地址 172.16.2.0/24 以二进制表示法表示为：

由于 32 位地址中的前 24 位标识子网，因此后 8 位可用于分配给每个子网上的主机附件。要引用子网，地址写为 172.16.10.0/24 （或仅 172.16.10/24）。指示 /24 子网掩码的长度（有时写为 255.255.255.0）。此网络掩码表示前 24 位标识网络和子网，而后 8 位标识相应子网上的主机。

IPv4 可变长度子网掩码

传统上，子网按地址类划分。子网具有 8、16 或 24 个有效位，对应于 2²⁴、2¹⁶ 或 2⁸ 个可能的主机。因此，必须为只需要 400 个地址的网络分配整个 /16 子网，从而浪费了 65,136 （2¹⁶ – 400 = 65,136） 个地址。

为了帮助更有效地分配地址空间，引入了可变长度子网掩码 （VLSM）。使用 VLSM，网络架构师可以更精确地分配特定子网所需的地址数。

例如，假设带有前缀 192.14.17/24 的网络分为两个较小的子网，一个由 18 台设备组成，另一个由 46 台设备组成。

若要容纳 18 台设备，第一个子网必须具有 2^{个 5} （32） 个主机号。将 5 位分配给主机号，为子网留下 32 位地址中的 27 位。因此 192.14.17.128/27，第一个子网的 IP 地址为 ，或以下二进制表示法：

子网掩码包含 27 位有效数字。

要创建包含 46 台设备的第二个子网，网络必须容纳 2^{个 6} （64） 个主机号。第二个子网的 IP 地址为 192.14.17.64/26、 或

通过在较大的 /24 子网掩码内分配地址位，可以创建两个较小的子网，以更有效地使用分配的地址空间。

了解 IP 版本 6 （IPv6）

互联网的持续扩展增长以及提供 IP 地址以适应它的需求 — 以支持越来越多的新用户、计算机网络、支持互联网的设备以及新的和改进的协作和通信应用程序 — 正在升级新 IP 协议的紧急使用。IPv6 凭借其强大的架构，旨在满足这些当前和预期的近期需求。

IP 版本 4 （IPv4） 在当今全球广泛用于互联网、内部网和专用网络。IPv6 通过以下方式以 IPv4 的功能和结构为基础：

• 提供简化和增强的数据包标头，以实现更高效的路由。

• 改进了对移动电话和其他移动计算设备的支持。

• 通过 IPsec（最初专为 IPsec 设计）强制实施增强的强制性数据安全性。

• 提供更广泛的服务质量 （QoS） 支持。

IPv6 地址由 128 位而不是 32 位组成，并包括一个范围字段，用于标识适合该地址的应用程序类型。IPv6 不支持广播地址，而是使用组播地址进行广播。此外，IPv6 还定义了一种称为任播的新地址类型。

了解 IPv6 地址类型以及适用于 SRX 系列服务网关的 Junos OS 如何使用这些地址类型

IP 版本 6 （IPv6） 包括以下类型的地址：

• 单播

  单播地址指定数据包传送到的单个接口的标识符。在 IPv6 下，预计绝大多数互联网流量都是单播的，正是由于这个原因，IPv6 地址空间的最大分配块专用于单播寻址。单播地址包括除环路地址、组播地址、链路本地单播地址和未指定地址以外的所有地址。

  对于 SRX 系列防火墙，流模块支持以下类型的 IPv6 单播数据包：

  • 直通单播流量，包括进出虚拟路由器的流量。设备根据其路由表传输直通流量。

  • 来自和流向直接连接到 SRX 系列接口的设备的主机入站流量。例如，主机入站流量包括日志记录、路由协议和管理类型的流量。flow 模块将这些单播数据包发送到路由引擎并从路由引擎接收。流量由路由引擎处理，而不是由流模块处理，具体取决于为路由引擎定义的路由协议。

    流模块支持在路由引擎上运行的所有路由和管理协议。一些例子是OSPFv3，RIPng，TELNET和SSH。

• 组 播

  组播地址为通常属于不同节点的一组接口指定标识符。它由值 0xFF 标识。IPv6 组播地址与单播地址的区别在于地址的高位八位字节值。

  设备仅支持主机入站和主机出站组播流量。主机入站流量包括日志记录、路由协议、管理流量等。

• 任播

  任播地址为通常属于不同节点的一组接口指定标识符。根据路由协议规则，将具有任播地址的数据包传送到最近的节点。

  任播地址和单播地址之间没有区别，子网路由器地址除外。对于任播子网路由器地址，低阶位（通常为 64 或更多）为零。任播地址取自单播地址空间。

  flow 模块处理任播数据包的方式与处理单播数据包的方式相同。如果任播数据包用于设备，则将其视为主机入站流量，并将其传送到协议堆栈，协议堆栈继续处理它。

IPv6 地址范围

单播和组播 IPv6 地址支持地址范围，可识别适合该地址的应用程序。

单播地址支持全局地址作用域和两种类型的本地地址作用域：

• 链路本地单播地址 - 仅在单个网络链路上使用。前缀的前 10 位将地址标识为链路本地地址。链路本地地址不能在链路外部使用。

• 站点本地单播地址 - 仅在站点或内部网内使用。一个站点由多个网络链接组成。站点本地地址标识内部网内的节点，不能在站点外部使用。

组播地址支持 16 种不同类型的地址作用域，包括节点、链路、站点、组织和全局作用域。前缀中的 4 位字段标识地址范围。

IPv6 地址结构

单播地址标识单个接口。每个单播地址由 n前缀位和接口 ID 128 – n 位组成。

组播地址标识一组接口。每个组播地址由所有 1 的前 8 位、一个 4 位标志字段、一个 4 位范围字段和一个 112 位组 ID 组成：

1 的第一个八位字节将地址标识为组播地址。flags 字段标识组播地址是已知地址还是瞬态组播地址。范围字段标识组播地址的作用域。112 位组 ID 标识组播组。

与组播地址类似，任播地址标识一组接口。但是，数据包仅发送到其中一个接口，而不是所有接口。任播地址是从正常的单播地址空间中分配的，无法在格式上与单播地址区分开来。因此，必须将任播组的每个成员配置为将某些地址识别为任播地址。

了解 IPv6 地址空间、寻址和地址类型

寻址是 IP 版本 4 （IPv4） 和 IPv6 之间存在大多数差异的领域，但这些变化主要与地址的实现和使用方式有关。IPv6 的地址空间比即将耗尽的 IPv4 地址空间大得多。IPv6 将 IP 地址的大小从组成 IPv4 地址的 32 位增加到 128 位。为地址提供的每个额外位会使地址空间的大小加倍。

IPv4 已使用网络地址转换 （NAT） 等技术进行了扩展，网络地址转换 （NAT） 允许由单个公共地址表示专用地址范围，以及临时地址分配。这些技术虽然有用，但无法满足新兴应用和环境的要求，例如新兴的无线技术、始终在线的环境和基于 Internet 的消费设备。

除了增加的地址空间外，IPv6 地址在以下方面与 IPv4 地址不同：

• 包括一个范围字段，用于标识与地址相关的应用程序类型

• 不支持广播地址，而是使用组播地址广播数据包

• 定义一种新的地址类型，称为任播

了解 IPv6 地址格式

所有 IPv6 地址的长度均为 128 位，写入为 8 个部分，每个部分 16 位。它们以十六进制表示形式表示，因此部分的范围从 0 到 FFFF。节由冒号分隔，每个节中的前导零可以省略。如果两个或多个连续节全为零，则可以将它们折叠为双冒号。

IPv6 地址由 8 组用冒号 （:)） 分隔的 16 位十六进制值组成。IPv6 地址采用以下格式：

每个 aaaa 都是 16 位十六进制值，每个 a 都是 4 位十六进制值。以下是 IPv6 地址示例：

可以省略每个 16 位组的前导零，如下所示：

如以下示例所示，您可以将 16 位的零组压缩为双冒号 （：:)，但每个地址只能压缩一次：

IPv6 地址前缀是 IPv6 前缀（地址）和前缀长度的组合。前缀采用 /prefix-length 的形式ipv6-prefix，表示地址空间块（或网络）。该ipv6-prefix变量遵循常规 IPv6 寻址规则。该prefix-length变量是一个十进制值，指示构成地址的网络部分的地址的连续高阶位的数量。例如，10FA：6604：8136：6502：：/64 是压缩了零的可能 IPv6 前缀。IPv6 地址 10FA：6604：8136：6502：：/64 的站点前缀包含在最左侧的 64 位 10FA：6604：8136：6502 中。

有关 IPv6 地址和地址前缀的文本表示形式的详细信息，请参阅 RFC 4291，IP 版本 6 寻址体系结构。