CN103685593B - 一种IPv6地址的配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了网络通信技术领域中的一种IPv6地址的配置方法。本发明方法包括确定名址关系、传递和更新名址关系。本发明通过配置“名字”的方式方便的对设备上的IPv6地址参数进行配置，简化了配置过程，提高了配置的准确性和效率；可在全网范围内自动更新地址，方便和简化了IPv6网络的地址更新和迁移工作。

Description

一种IPv6地址的配置方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种IPv6地址的配置方法。

背景技术

目前Internet中广泛使用的IPv4协议，已经有20多年历史。特别是随着互联网的普及，IPv4地址已经枯竭，严重阻碍了互联网的发展。IPv6（Internet Protocol Version6）是IETF设计的用于替代现行版本IPv4协议的下一代IP协议，具有长达128位的地址空间，可以彻底解决IPv4地址不足的问题。除此之外，IPv6还采用了分级地址模式、高效IP包头、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术，是下一代互联网的核心协议。

IPv6在协议设计中，虽然简化了主机的联网配置，但是对简化网络设备（如路由器、交换机等）的地址配置却考虑较少。例如，网络管理员在进行路由器接口地址配置时，必须将128位地址全部手工输入才能完成配置，不但增加了工作量，而且由于IPv6地址过长不易记忆，导致出现误配置的概率大大增加。又如，网络在做地址迁移（即采用新地址替换原地址参数）的时候，需要管理员登录到每一台网络设备上手工修改地址参数，不但效率低下，而且容易出错。

发明内容

（一）技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种IPv6地址配置和部署方法，降低IPv6地址的误配置率；以及如何提高IPv6网络地址更新和迁移的效率。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，一种IPv6地址的配置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：确定配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系，形成名址关系列表；

S2：传递路径传递名址关系列表；

S3：根据名址关系列表计算名址表达式，配置相应的IPv6地址。

所述配置名的表达式由预设字符和/或二进制数字组成，所述配置名的表达式符合IPv6地址的格式要求。

所述传递名址关系列表的方法为：按照IPv6本地链路地址和路由器组播地址的传递。

所述步骤S3之后，进一步包括步骤：

S4：更新IPv6地址。

所述S4具体包括：

S41：修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系，得到修改后的名址关系列表；

S42：传递修改后的名址关系列表；

S43：根据修改后的名址关系列表计算名址表达式，配置相应的IPv6地址。

所述修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系包括：

在增加新配置名、删除旧配置名、旧配置名被新配置名代替或配置名对应的内容发生改变的时候，修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系。

（三）有益效果：

1.使网络管理员可以通过配置“名字”的方式方便的对设备上的IPv6地址相关参数进行配置，简化了配置过程，提高了配置的准确性和效率；

2.通过更新名址关系定义，即可在全网范围内更新地址，极大的方便和简化了IPv6网络的地址更新和迁移工作。

附图说明

图1是一个简单的包含3个路由器的网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明方法包括以下步骤：

S1：确定配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系，形成名址关系列表；

配置名的表达式由预设字符和/或二进制数字组成，配置名的表达式符合IPv6地址的格式要求。传递名址关系列表的方法为：按照IPv6本地链路地址和路由器组播地址的传递。

S2：传递路径传递名址关系列表；

S3：根据名址关系列表计算名址表达式，配置相应的IPv6地址。

S4：更新IPv6地址，具体包括：

S41：修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系，得到修改后的名址关系列表；

S42：传递修改后的名址关系列表；

S43：根据修改后的名址关系列表计算名址表达式，配置相应的IPv6地址。

修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系包括：

在增加新配置名、删除旧配置名、旧配置名被新配置名代替或配置名对应的内容发生改变的时候，修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系。

本发明方法具体为：

本发明通过采用给地址前缀起“名字”的方法，将IPv6冗长的地址前缀与“名字”建立对应关系，并通过IPv6邻居发现协议（ND，Neighbor Discover）获得的本地链路地址（link-lcoal address）和IETF定义的所有网络接口都在监听的组播地址，在相邻网络节点间传递这种对应关系，使得网络管理员可以通过使用“名字”的方式配置IPv6地址相关参数，极大的方便了管理员的操作，同时也为大型网络地址更新和迁移提供了高效的技术手段。

针对网络设备中IPv6地址配置方式繁琐，网络地址迁移困难的问题，本发明提出了一种新的技术方法来解决这一棘手问题，其主要包括两部分内容：

第一、定义名址关系。

为了方便的记住冗长的IPv6地址，本发明采用字符串来表示不同的地址前缀或地址长度，这个字符串叫做“配置名”（字符串可以由字母和数字组成，也可由中文等多国语言字符组成），配置名与IPv6地址或地址长度具有一一对应的关系，这种对应关系简称“名址关系”，多条名址关系组成一个“名址关系列表”。通过预设字符和/或二进制数字组合而成的配置名表达式（极端情况是，表达式全部由预设字符组成，或者全部由128位二进制数字组成），可以表达一个完整的IPv6地址前缀，其基本规则如下：

●预设字符与二进制数字组成的配置名要符合IPv6地址定义要求（参见IPv6相关IETF RFC标准）（如需要使用冒号“：”进行分割，使用斜线“/”表示前缀长度）；

●为了区分名址关系表达式字符串中哪些是配置名，哪些是IPv6地址数字，可以将配置名使用一对不会在“名字”中出现的自定义字符（如左右引号、左右括号、小于号和大于号等）进行封装标识；

●通过将与配置名对应的地址前缀或地址长度进行完全替换，并根据名址关系列表计算名址表达式，可以将名址关系表达式转换为真正的IPv6地址（如表1和表2给出的示例）

表1是一些按照本发明定义的配置名，表2列出了由这些配置名表达式组成的真实IPv6地址。

表1

配置名	定义(IPv6的16进制表示方法）
		ISP	2001:dd8
University	F001
		Wireless	20
Backbone	01
		Library	AA00
Local	1
		DeptPreLen	56

表2

名址关系表达式	对应IPv6地址
		{ISP}:{University}:{Wireless}{Backbone}::100	2001:dd8:F001:2001::100
{ISP}:{University}:{Wireless}00::{Local}/64	2001:dd8:F001:2000::1/64
		{ISP}:{University}:{Library}::/{DeptPreLen}	2001:dd8:F001:AA00::/56

第二、传递和更新名址关系列表。

名址关系定义后，需要在全网进行传递，以便全网设备能够使用相同的名址关系进行地址参数配置。传递名址关系列表的方法主要包括三部分内容：

1.定义报文控制协议

该协议需要定义报文各组成部分、交互顺序和处理过程。通过报文控制协议，可以将名址关系列表的内容在网络中进行传递，报文控制协议运行在参与名址关系列表传递的所有网络设备中。当报文传递全部结束时，所有参与设备中都会保存一份相同的名址关系列表，此时，网络管理员即可方便的通过“名字”对设备地址参数进行配置了。为了保证名址关系的一致性，一般来说，会在一台设备（称为“根设备”）上建立名址关系列表，全网设备中的名址关系列表都与这台设备保持一致。当然，网络中也可以定义多个根设备，并通过定义优先级、报文序号、时间戳等来保证全网名址关系的一致性。

2.报文传递地址选择

由于本发明的目的是简化IPv6地址配置方式，这意味着，网络设备在未确定名址关系之前是没有全局路由IPv6单播地址的，即，在没有全局路由表之前，报文是无法在全网范围进行传递的。为了解决既无全局路由表，又需要在全网传递名址关系控制报文的问题，本发明提出利用IPv6特有的本地链路地址（link-local address）和路由器组播地址（AllRouters multicast address）在相邻网络设备之间一级一级逐层向外传递的方法，最终达到在全网范围传递名址关系的目标。IPv6本地链路地址和路由器组播地址原始本意是用于相邻节点的本地通信（而不是全网范围的通信），但是本发明在没有全局路由表的情况下，利用这两类地址达到了在全网范围进行报文转发的目标，是一种创新性的应用。

3.更新名址关系

当名址关系发生改变时，同样需要通过报文控制协议在全网进行更新名址关系，使得所有网络设备中的名址关系列表随时保持一致。需要注意的是，在报文传递过程中，要注意区分接收到的报文是否为最新报文，这可以通过报文地址、序号、时戳、路径记录等标记来判断，对于接收到的旧报文要丢弃掉不作处理。另外，相邻网络节点可以对发送报文或接收报文进行过滤，以决定是否全部更新名址关系列表，或是只更新其中的一部分。

当以下情况发生时会导致名址关系发生改变：（可以通过设置控制报文中的对应类型选项来表示具体是哪种情况导致的名址关系变化）

（1）增加新名字；

（2）删除旧名字；

（3）旧名字被新名字替代；

（4）名字对应的内容（地址或长度）发生改变；

本发明的实施方式有多种，下面举例说明部分实施方式，分别说明了新建名址关系、更新名址关系、传递名址关系的过程，其中涉及了IPv6地址更新、配置名更新、IPv6地址长度更新、报文过滤等与本发明相关的主要内容：

一、提高地址参数配置效率

图1给出了一个简单的包含3个路由器的网络拓扑图，其中R1为ISP1（假定为ISP）的名址关系根设备，R1不接受任何来自ISP2（假定为University）的名址关系控制报文；R2为ISP2的名址关系根设备，R3、R2同属ISP2。R3虽然与R1有直接互联链路，但是R3设置为不接收R1广播的名址关系控制报文，R3只接收R2发来的名址关系控制报文。

1.R1和R2上定义如下名址关系：

操作	配置名	定义(IPv6的16进制表示方法）	所在设备
				新建	ISP	2001:dd8	R1
新建	Access01	0001	R1
				新建	Access02	0002	R1
新建	LinkLen	64	R1
				新建	University	F001	R1
新建	Backbone	0001	R2
				新建	Local	1	R2
新建	Peer	2	R2
				新建	SegLen	64	R2

2.以上名址关系和“操作”动作通过报文控制协议，发往本地链路地址和路由器组播地址，在链路L12、L13和L23上传递。

3.R1设置过滤器，不接受L12和L13上的任何名址关系控制报文。R2设置过滤器，接收所有R1广播的名址关系报文，不接收R3任何报文。R3设置过滤器，只接收R2广播的名址关系控制报文；

4.当名址关系列表在全网传递稳定后，R1、R2和R3都保存了一份完整一致的全网名址关系列表，此时即可使用名址表达式定义设备接口的IPv6地址：

接口	名址关系表达式	对应IPv6地址
			G12	{ISP}:{Access01}:{University}::1/{LinkLen}	2001:dd8:0001:F001::1/64
G21	{ISP}:{Access01}:{University}::2/{LinkLen}	2001:dd8:0001:F001::2/64
			G13	{ISP}:{Access02}:{University}::1/{LinkLen}	2001:dd8:0002:F001::1/64
G31	{ISP}:{Access02}:{University}::2/{LinkLen}	2001:dd8:0002:F001::2/64
			G23	{ISP}:{University}:{Backbone}::{Local}/{SegLen}	2001:dd8:F001:0001::1/64
G32	{ISP}:{University}:{Backbone}::{Peer}/{SegLen}	2001:dd8:F001:0001::2/64

5.R1、R2和R3中的路由协议根据配置名的表达式得到的IPv6接口地址进行计算，完成整个网络的路由计算。

6.由此可以看到，通过名字来配置冗长的IPv6地址，提高了地址配置效率和可读性，减少了误配置概率。而且通过名字表达式，可以一目了然的看到地址层次、用途等，对排查网络故障具有很好的帮助。

二、简化地址迁移过程

1.当上游ISP1进行网络地址调整，计划将下游ISP2的地址前缀由F001改为A001时，只需在R1上将名址关系进行更新即可，即在R1上将原来“University”对应的地址前缀“F001”改为“A001”即可。此时，只需在R1上执行如下定义和操作：

操作	配置名	定义（IPv6的16进制表示方法）
			更新	University	A001

2.更新后的名址关系将通过报文控制协议在L12和L13链路上传递。R2接收到新的名址关系报文后，更新本地名址关系列表，将“University”对应的地址前缀由“F001”更新为“A001”，并继续将此更新在L23上进行传递。

3.R3设置了过滤器，不接受R1的控制报文，但是R3会接收到R2发来的名址关系更新控制报文，于是R3会在本地名址关系列表中，将“University”对应的地址前缀由“F001”更新为“A001”，从而完成整个网络的名址关系列表的更新。

4.当名址关系列表在全网传递稳定后，网络接口地址更新为如下表所示：

	名址关系表达式	对应IPv6地址
			G12	{ISP}:{Access01}:{University}::1/{LinkLen}	2001:dd8:0001:A001::1/64
G21	{ISP}:{Access01}:{University}::2/{LinkLen}	2001:dd8:0001:A001::2/64
			G13	{ISP}:{Access02}:{University}::1/{LinkLen}	2001:dd8:0002:A001::1/64
G31	{ISP}:{Access02}:{University}::2/{LinkLen}	2001:dd8:0002:A001::2/64
			G23	{ISP}:{University}:{Backbone}::{Local}/{SegLen}	2001:dd8:A001:0001::1/64
G32	{ISP}:{University}:{Backbone}::{Peer}/{SegLen}	2001:dd8:A001:0001::2/64

5.对应的，网络中的路由协议也会根据新的接口地址进行重新计算，从而完成整个University网络的地址迁移。整个网络迁移过程不再需要管理员手工逐个在网络设备上手工配置新的地址参数，不仅极大的减少了工作量，而且提高了效率，降低了操作风险。

三、简化网络调整过程

1.由于网络变化，ISP2（即University）计划对网络做如下调整：

（1）将配置名“Backbone”改为新配置名“Core”，其对应的地址内容更新为“000A”；

（2）将配置名“SegLen”对应的IPv6地址长度由“64”改为“60”；

2.为了完成以上网络调整，ISP2的网络管理员只需在R2上重新定义如下名字关系并执行对应操作：

操作	配置名	修改定义
			更新	Backbone	Core
更新	Core	000A
			更新	SegLen	60

3.以上每步操作都会导致名址关系列表的改变，这种改变通过报文控制协议在ISP2的网络上进行传递，从而完成整个网络的名址关系列表的更新。

4.由于以上操作都是在ISP2的根设备R2上定义触发的，且R1定义了过滤器不接收来自ISP2的任何名址关系控制报文，因此，当以上操作全部完成，全网名址关系列表稳定后，网络接口地址更新为如下表所示（可以看到，G12、G21、G13和G31地址没有变化）：

接口	名址关系表达式	对应IPv6地址
			G12	{ISP}:{Access01}:{University}::1/{LinkLen}	2001:dd8:0001:A001::1/64
G21	{ISP}:{Access01}:{University}::2/{LinkLen}	2001:dd8:0001:A001::2/64
			G13	{ISP}:{Access02}:{University}::1/{LinkLen}	2001:dd8:0002:A001::1/64
G31	{ISP}:{Access02}:{University}::2/{LinkLen}	2001:dd8:0002:A001::2/64
			G23	{ISP}:{University}:{Core}::{Local}/{SegLen}	2001:dd8:A001:000A::1/60
G32	{ISP}:{University}:{Core}::{Peer}/{SegLen}	2001:dd8:A001:000A::2/60

5.对应的，当网络接口地址发生改变后，设备上运行的路由协议进程会根据新的接口地址重新计算路由表，从而完成网络调整工作。整个网络调整过程不再需要管理员手工逐个在网络设备上手工配置新的地址参数，不仅极大的减少了工作量，而且提供了效率，降低了操作风险。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种IPv6地址的配置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：确定配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系，并根据多个所述对应关系形成名址关系列表；其中，采用字符串来表示不同的地址前缀或地址长度，该字符串为所述配置名；

S2：传递路径传递名址关系列表；

所述传递名址关系列表的方法具体为：按照IPv6本地链路地址和路由器组播地址的传递；

S3：通过将与所述配置名对应的所述地址前缀或地址长度进行替换，并根据名址关系列表计算名址关系表达式，配置相应的IPv6地址。

2.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，所述配置名的表达式由预设字符和/或二进制数字组成，所述配置名的表达式符合IPv6地址的格式要求。

3.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，所述步骤S3之后，进一步包括步骤：

S4：更新IPv6地址。

4.根据权利要求3所述的配置方法，其特征在于，所述S4具体包括：

S41：修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系，得到修改后的名址关系列表；

S42：传递修改后的名址关系列表；

S43：根据修改后的名址关系列表计算名址关系表达式，配置相应的IPv6地址。

5.根据权利要求4所述的配置方法，其特征在于，所述修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系包括：

在增加新配置名、删除旧配置名、旧配置名被新配置名代替或配 置名对应的内容发生改变的时候，修改名址关系列表中所述配置名与IPv6地址或IPv6地址长度的对应关系。