了解 IPv4 和 IPv6 协议家族

IPv4 类寻址

为了灵活分配到不同规模网络的地址数量，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（八位位组）来指定网络前缀，剩余 3 个字节用于定义各个主机号。

• B 类地址使用前 2 个字节指定网络前缀，剩余 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用于标识主机。

在二进制格式中，用 表示 x 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 （） 都可以有一个 0 或 1 值，因此每个位 （x） 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，上调为 2 的主机编号位数表示可以为特定网络前缀创建多少个主机编号。A 类地址有 2²⁴ （或 16,777,216）个可能的主机号，B 类地址有 2¹⁶ （或 65,536）个主机号，C 类地址有 2⁸ （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，其中每个八位位组（或字节）都被视为一个单独的数字。在八位字节中，最右边的位表示 2⁰ （或 1），向左递增，直到八位字节中的第一位为 2⁷ （或 128）。以下是二进制格式的 IP 地址及其等效的点数十进制：

IPv4 子网

由于网络规模受到物理和架构限制，您通常必须将大型网络拆分为更小的子网。在这样的子网网络中，每个接口都需要自己的网络号和标识子网地址。

注意：

IP 路由领域已经转向无类域间路由 （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 地址传统上下文中的子网。

图 1 显示了由三个子网组成的网络。

图 1 显示了：三个设备连接到左侧的 Alpha 子网，三个设备连接到右侧的 Beta 子网，第三个名为 Gamma 的子网通过 WAN 链路互连左右子网。这六台设备和三个子网全部包含在更大的 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，这是一个 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）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，因此第三个八位位组标识子网。子网上的所有设备都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，并分配 172.16.10.10/24了 Gamma 子网。

以这些子网之一为例，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表示 /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，子网是按地址类划分的。子网有 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 个 （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 的网络被划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。

要容纳 18 台设备，第一个子网必须有 2⁵ （32） 个主机号。为主机号分配 5 位后，32 位地址中的 27 位将留给子网。因此 192.14.17.128/27，第一个子网的 IP 地址为 ，或采用二进制表示法如下：

子网掩码包括 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 2⁶ （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 子网掩码中分配地址位，可以创建两个更小的子网，以更有效地使用分配的地址空间。

了解 IP 版本 6 （IPv6）

互联网的持续扩张以及提供 IP 地址以适应互联网的需求——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——正在升级对新 IP 协议的紧急使用。IPv6 具有强大的架构，旨在满足这些当前和预期的不久的将来的要求。

如今，IP 版本 4 （IPv4） 广泛用于世界各地的互联网、内联网和专用网络。IPv6 通过以下方式基于 IPv4 的功能和结构进行构建：

• 提供简化和增强的数据包标头，以提高路由效率。

• 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）加强了强制性的数据安全性。

• 提供更广泛的服务质量 （QoS） 支持。

IPv6 地址由 128 位（而非 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型地址。

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

IP 版本 6 （IPv6） 包括以下类型的地址：

• 单播

  单播地址用于指定将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是单播的，因此 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、组播、链路本地单播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，包括往返虚拟路由器的流量。设备根据其路由表传输直通流量。

  • 从直接连接到 SRX 系列接口的设备来往的主机入站流量。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。流模块将这些单播数据包发送到路由引擎并从中接收这些数据包。流量由路由引擎处理，而非流模块基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。例如，OSPFv3、RIPng、TELNET 和 SSH。

• 组 播

  组播地址为一组通常属于不同节点的接口指定标识符。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阶八位位组的值。

  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

  任播地址为一组通常属于不同节点的接口指定标识符。根据路由协议规则，带有任播地址的数据包被传递到最近的节点。

  任播地址和单播地址之间没有区别，除了子网路由器地址。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。

  流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，并将其发送至协议堆栈，后者继续对其进行处理。

IPv6 地址范围

单播和组播 IPv6 地址支持地址范围，用于识别适合该地址的应用。

单播地址支持全局地址范围和两种类型的本地地址范围：

• 链路本地单播地址 — 仅用于单个网络链路。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之外使用。

• 站点本地单播地址 - 仅在站点或 Intranet 内使用。站点由多个网络链路组成。站点本地地址标识 Intranet 内的节点，不能在站点外使用。

组播地址支持 16 种不同类型的地址范围，包括节点、链路、站点、组织和全局范围。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：

第一个八位位组 1 将地址标识为组播地址。标志字段标识组播地址是已知地址还是瞬态组播地址。scope 字段标识组播地址的范围。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，数据包只会发送到其中一个接口，而非所有接口。任播地址是从普通的单播地址空间分配的，在格式上无法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 地址空间要大得多。IPv6 将 IP 地址的大小从组成 IPv4 地址的 32 位增加到 128 位。给地址的每个额外位都会使地址空间的大小加倍。

IPv4 已使用网络地址转换 （NAT） 等技术得到扩展，其中允许用单个公共地址表示私有地址范围，以及临时地址分配。尽管这些技术很有用，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互联网的消费设备。

除了增加的地址空间外，IPv6 地址与 IPv4 地址还有以下不同之处：

• 包括一个范围字段，用于标识地址所涉及的应用程序类型

• 不支持广播地址，而是使用组播地址广播数据包

• 定义一种称为任播的新型地址

了解 IPv6 地址格式

所有 IPv6 地址的长度均为 128 位，写为 8 个部分，每个部分 16 位。它们以十六进制表示表示，因此部分范围从 0 到 FFFF。部分用冒号分隔，每个部分的前导零可以省略。如果两个或多个连续部分全部为零，则可以将它们折叠为双冒号。

IPv6 地址由 8 组 16 位十六进制值组成，用冒号 （:) 分隔。IPv6 地址的格式如下：

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

您可以省略每个 16 位组的前导零，如下所示：

您可以将 16 位的零组压缩为双冒号 （：:)，如以下示例所示，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 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，表示构成地址网络部分的地址的连续高阶位数。例如，10FA：6604：8136：6502：：/64 是一个可能的 IPv6 前缀，压缩了零。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的更多信息，请参阅 RFC 4291，IP 版本 6 寻址架构。

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