本节书摘来自异步社区《Cisco IPv6网络实现技术（修订版）》一书中的第2章，第2.4节，作者【加】Régis Desmeules，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看
2.4 在Cisco IOS软件技术上配置IPv6
Cisco IPv6网络实现技术（修订版）
路由器可用的Cisco IOS软件技术支持部署和管理IPv6网络所必需的大部分IPv6协议特征。本节考察Cisco IOS软件技术所实现的IPv6特征。这些特征为启用IPv6、在网络接口上激活IPv6和在NDP（邻居发现协议）内配置机制如ARP替代、无状态自动配置、前缀通告、DAD（重复地址检测）和前缀重新编址等功能所必需的。第3章讲解NDP、无状态自动配置、前缀通告、DAD和前缀重新编址。
本节重点是在Cisco IOS软件技术上配置和操作IPv6地址。本节也假设在您的路由器上已经成功安装了支持IPv6的Cisco IOS软件。您能够从Cisco.com下载支持IPv6的Cisco IOS软件。Cisco技术的IPv6基本信息可以在www.cisco.com/ipv6/找到。
注：要学习如何在路由器上安装支持IPv6的Cisco IOS软件，参见本章末尾的案例研究任务1。
2.4.1 在Cisco IOS软件技术上打开IPv6功能
在Cisco路由器上打开IPv6功能的第一步是激活IPv6流量转发，以便在网络接口之间转发单播IPv6数据包。默认情况下，在Cisco路由器上，IPv6流量转发是关闭的。
ipv6 unicast-routing命令用于在路由器上打开接口之间的IPv6数据包转发功能。该命令的语法如下：
Router(config)#ipv6 unicast-routing
ipv6 unicast-routing命令是在全局基础上启用的。
完成该命令后的下一步是在网络接口上激活IPv6。
在Cisco上启用CEFv6
在Cisco上，IPv6的Cisco快速转发（CEF）也是可用的。CEFv6的行为与IPv4 CEF相同。但是，命令分为CEFv6新的配置命令和CEFv6与IPv4 CEF两者都可用的通用命令。
ipv6 cef命令启用中心CEFv6模式。IPv4 CEF必须使用ip cef命令来启用。类似地，IPv4 dCEF必须在dCEFv6之前启用。ipv6 cef命令是在全局基础上启用的。
第4章详细讲述了配置和管理IPv6 CEF的通用命令和新增命令。
2.4.2 数据链路技术之上的IPv6
定义IPv6运行在几乎所有的数据链路技术之上，如以太网、FDDI、令牌环、ATM、PPP、帧中继、非广播多路接入（NBMA）和ARCnet等。下列RFC描述了在每种数据链路技术上IPv6协议的行为：
以太网——RFC 2464，在以太网络上传送IPv6数据包
FDDI——RFC 2467，在FDDI网络上传送IPv6数据包
令牌环——RFC 2470，在令牌环网络上传送IPv6数据包
ATM——RFC 2492，ATM网络之上的IPv6
PPP——RFC 2472，PPP之上的IP版本6
帧中继——RFC 2590，帧中继网络上传送IPv6数据包
NBMA——RFC 2491，非广播多路接入（NBMA）网络之上的IPv6
ARCnet——RFC 2497，在ARCnet网络上传送IPv6数据包
通用数据包隧道——RFC 2473，IPv6规范中的通用数据包隧道
IEEE-1394——RFC 3146，在IEEE 1394网络上传送IPv6数据包
有IPv6功能的Cisco IOS软件技术支持几种接口类型，如以太网、快速以太网、千兆以太网、Cisco HDLC、PPP、帧中继PVC、ATM PVC、隧道和回环。因为以太网是网络中最常用的数据链路技术，所以本书中的配置范例多数针对以太网技术。
1．以太网之上的IPv6
类似于IPv4，IPv6运行在任何以太网技术之上。但是，在承载IPv6数据包的以太网帧中指定的协议ID值不同于IPv4中的协议ID。以太网帧内的协议ID确定第3层所用的协议，如IPv4，IPv6甚至如IPX、DECnet、AppleTalk等其他协议。
如表2-27所示，IPv4的协议ID是0x0800，IPv6的协议ID是0x86DD。
这样，路由器、服务器和节点就能够使用以太网帧的协议ID值区分同时在网络上传输的协议。
2．Cisco上常用数据链路层之上的IPv6
就PPP链路而言，一个IPv6控制协议（IPv6CP）数据包封装在PPP数据链路层的信息字段中。对于PPP链路之上的IPv6数据包来说，IPv6CP的协议ID是0x8057。
Cisco高级数据链路控制(HDLC)是Cisco路由器上的默认串行协议，是由ISO开发的一种同步数据链路层协议。这种协议定义了同步串行链路上的一种数据封装方法。对于Cisco-HDLC之上的IPv6数据包来说，IPv6CP的协议ID是0x86|0xDD。
最后，对于ATM AAL5 SNAP之上的IPv6来说，IPv6CP的协议ID是0x86DD，与以太网上的相同。
3．以太网之上的多播映射
正如前面所提到的，IPv6协议在本地链路范围的若干机制（如ARP替代、无状态自动配置、前缀通告、DAD和前缀重新编址）中依赖多播的使用。
因此，IPv6有一个多播地址到以太网链路层地址（以太网MAC地址）的特殊映射。映射是这样构造的：多播地址的低32比特附加在前缀33:33的后面，该前缀定义为IPv6多播以太网前缀。如图2-18所示，所有节点多播地址（FF02::1）的低32比特00:00:00:01附加在多播以太网前缀33:33之后。
48比特地址33:33:00:00:00:01表示发送一个数据包到IPv6目的地FF02::1（所有节点多播地址）的以太网帧中用作目的地的以太网MAC地址（链路层地址）。默认情况下，本地链路上的所有IPv6节点都在侦听，并且获得在以太网MAC地址中以33:33:00:00:00:01作为目的地的任何IPv6数据包。这是所有节点多播地址的一个例子，但在“多播地址”一节中讲到的所有其他多播指定地址都采用了相同的方式。
4．IPv6地址的EUI-64格式
如RFC 2462中所定义，本地链路、本地站点和无状态自动配置机制使用EUI-64格式来构造相应的IPv6地址。无状态自动配置是一种在没有中间设备如DHCP服务器的情况下，允许网络节点自行配置IPv6地址的机制。
本地链路地址和无状态自动配置是自动将基于48比特格式的以太网地址扩展成64比特格式（EUI-64）的IPv6功能。从48比特到64比特转换是一个两步操作。
如图2-19所示，第一步包括将值FFFE插入到OUI节（厂商码）和ID节（类似于一个序列号）之间的48比特链路层地址中。这里所给出的基于48比特的原始以太网MAC地址是00:50:3E:E4:4C:00。
如图2-20所示，第二步即最后一步是设定64比特的第7比特。该比特确定48比特地址的唯一性与否。一个以太网地址可以有两种含义。地址可以被全球或本地管理。全球管理指使用如08-00-2B-xx-xx-xx（DEC模式）之类的厂商MAC地址。本地管理指使用自己的值（Sun模式）重写MAC地址。在这种情况下，第7比特指：1是本地管理，0是全球管理。但是，在EUI-64格式中，数值是反的：0是本地管理，1是全球管理。总之，使用EUI-64格式的IPv6地址，如果第7比特设为1，地址是全球唯一的；否则，是本地唯一的。
2.4.3 在网络接口上启用IPv6
在路由器上启用IPv6转发之后，下一步是给接口指定一个IPv6地址。在Cisco路由器上配置IPv6地址有不同的方法。本节教您在Cisco IOS软件技术上配置IPv6地址的不同方法。
1．静态地址配置
如表2-28所示，ipv6 address命令可以用来在网络接口上配置本地链路地址（FE80::/10）、本地站点（FEC0::/10）地址或可聚合全球单播地址（2000::/3）。这种方法类似于静态地址配置（指在IPv4中），因此，必须提供完整的IPv6地址，同时必须有如本章前面给出的一个合法表示。
注：在一台Cisco路由器上，一旦为某个网络接口配置了本地站点或可聚合全球单播IPv6地址以及相应的前缀长度，结果就是在路由器的本地接口上通告指定的前缀。参见第3章以了解前缀通告和无状态自动配置的详细信息。
注：能够为每个接口配置多个本地站点和可聚合全球单播IPv6地址，但只允许一个本地链路地址。而且，在现在的Cisco IOS软件发行版中，本地站点地址是按可聚合全球单播地址来处理的。
注：如RFC 2373所描述的，指定给子网的IPv6前缀的推荐长度是64比特。
2．配置回环接口
使用ipv6 address命令，能够在回环接口上配置本地站点或可聚合全球单播地址。在下面的例子中，选定的是接口loopback0：
RouterA(config)#interface loopback0
在下面的例子中，为接口loopback0指定的是地址fec0:0:0:9::1/128：
RouterA(config-if)#ipv6 address fec0:0:0:9::1/128
3．使用EUI-64格式配置静态地址
在这种方法中，使用ipv6 address命令，能够在接口上使用本章前面讨论过的EUI-64格式配置地址。重要的是指定地址的高64比特（IPv6前缀）。然后路由器使用EUI-64格式自动完成低64比特。
下面的例子为接口指定了前缀和前缀长度：
Router(config-if)#ipv6 address ipv6-prefix/prefix-length eui-64
路由器使用EUI-64格式完成低64比特。该命令完成之后，自动配置本地链路地址。
在下面的例子中，可聚合全球单播前缀2001:0410:0:1::/64用来配置地址。可聚合全球单播和本地链路地址就自动配置好了：
RouterA(config-if)#ipv6 address 2001:0410:0:1::/64 eui-64
在下面的例子中，本地站点前缀FEC0:0:0:1::/64用来配置地址。本地站点和本地链路地址就自动配置好了：
RouterA(config-if)# ipv6 address FEC0:0:0:1::/64 eui-64
注：能够使用这个命令指定多个本地站点和可聚合全球单播IPv6地址。
4．在一个网络接口上仅启用IPv6
也可以使用ipv6 enable命令在一个接口上仅启用IPv6，而不指定可聚合全球单播或本地站点地址，如下：
Router(config-if)#ipv6 enable
该命令在接口上也自动配置本地链路地址。默认情况下，该命令不可用。
5．配置无编号接口
当从无编号接口产生数据包时，使用命令ipv6 unnumbered，令该接口使用另一个接口的可聚合全球单播地址作为源地址，如下所示：
Router(config-if)#ipv6 unnumbered interface
注：所指定接口必须至少有一个使用ipv6 address命令配置的可聚合全球单播地址。
6．在接口上配置MTU
在Cisco路由器上，以太网（10Mbit/s）和快速以太网（100Mbit/s）的默认MTU值预置为1500个八位字节。但是，能够使用ipv6 mtu命令修改此值：
Router(config-if)# ipv6 mtu bytes
下面是在网络接口上配置MTU值为1492的例子：
RouterA(config-if)# ipv6 mtu 1492
注：如前所述，IPv6的最小MTU值是1280个八位字节，而推荐的最小MTU值是1500个八位字节。
7．验证接口的IPv6配置
图2-21显示了一个基本IPv6网络拓扑的例子，其中路由器A有一个快速以太网接口连接到一条本地链路。在本例中，网络管理员给这条本地链路指定了两个前缀：
可聚合全球单播前缀2001:410:0:1::/64
本地站点前缀FEC0:0:0:1::/64
在路由器A上启用IPv6之前，使用show interface命令显示链路层地址（以太网MAC地址）和快速以太网0/0接口的MTU值。 例2-1显示了快速以太网0/0接口的链路层地址是00:50:3E: E4:4C:00，MTU值是1500字节。
例2-1 使用show interface命令显示接口的链路层地址和MTU值
RouterA#show interface fastEthernet 0/0
FastEthernet0/0 is up, line protocol is up
Hardware is AmdFE, address is 0050.3ee4.4c00 (bia 0050.3ee4.4c00)
MTU 1500 bytes, BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec,
<output omitted>
然后就可以在路由器A上启用IPv6并为快速以太网0/0接口配置一个地址。如例2-2所示，命令ipv6 address 2001:410:0:1::/64 eui-64强制路由器利用接口的链路层地址（以太网MAC地址）完成地址的低64比特。本例中所用的以太网MAC地址是00:50:3E:E4:4C:00。
例2-2 在路由器上启用IPv6并使用ipv6 address命令在快速以太网0/0接口上配置两个地址
RouterA#configure terminal
RouterA(config)#ipv6 unicast-routing
RouterA(config)#int fastethernet 0/0
RouterA(config-if)#ipv6 address 2001:410:0:1::/64 eui-64
RouterA(config-if)#ipv6 address FEC0::1:0:0:1:1/64
RouterA(config-if)#exit
RouterA(config)#exit
最后，命令show ipv6 interface允许显示某个特定接口的IPv6配置相关参数。
在例2-3中，一旦在这个接口上启用了IPv6，本地链路地址FE80::250:3EFF:FEE4:4C00就自动生效。ipv6 address命令的EUI-64选项令路由器在可聚合前缀2001:410:0:1::/64的后面附加低64比特250:3EFF:FEE4:4C00。但是，本地站点地址FEC0::1:0:0:1:1是静态配置的。注意，虽然有两个单播地址，但只有一个本地链路地址是有效的。
例2-3 show ipv6 interface显示接口FastEthernet 0/0的相关参数
RouterA#show ipv6 interface fastEthernet 0/0
FastEthernet0/0 is up, line protocol is up
IPv6 is enabled, link-local address is FE80::250:3EFF:FEE4:4C00
Global unicast address(es):
2001:410:0:1:250:3EFF:FEE4:4C00, subnet is 2001:410:0:1::/64
FEC0::1:0:0:1:1, subnet is FEC0:0:0:1::/64
Joined group address(es):
FF02::1
FF02::2
FF02::1:FF01:1
FF02::1:FFE4:4C00
MTU is 1500 bytes
<output omitted>
如例2-3所示，接口自动加入了几个多播指定地址。下面是每个多播指定地址的含义：
FF02::1——表示本地链路上的所有节点和路由器。
FF02::2——表示本地链路上的所有路由器。
FF02::1:FF01:1——用于替换ARP机制的被请求节点多播地址。DAD也使用这个地址。接口上配置的每个单播地址都有一个被请求节点多播地址。因此，这个地址是与单播地址FEC0::1:0:0:1:1相关的被请求节点多播地址。
FF02::1:FFE4:4C00——与单播地址2001:410:0:1:250:3EFF:FEE4:4C00相关的被请求节点多播地址。
注：替换ARP的机制在第3章详细讲解。
