为IP v6划分子网

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网络应用网络协议 F#

以下内容摘自笔者编著的《网管员必读——超级网管经验谈》（第2版）一书。

3.8 为IP v6划分子网

在对IP v6地址空间进行子网划分时，需要使用子网划分技术，以一种允许将剩余地址空间的摘要和委派路由到IP v6 Intranet的不同部分的方式，为48位全局地址前缀划分16位子网ID字段。不过，目前因为IP v6技术本身都没有普及使用，加上IP v6地址数本身就非常庞大，所以对IP v6地址进行子网划分，在目前来说可能还没有得到实质应用，也没有什么需求。在此介绍这一新IP地址协议下的子网划分方法，纯是为了各位进行积累考虑的。

不需要以任何特定的方式进行子网划分。此处介绍的子网划分技术假定是通过使用子网ID字段的高序位划分其地址空间的可变部分来进行子网划分的。虽然此方法有助于分层寻址和路由，但此方法并不是非用不可。例如，在只有少数子网的小型组织中，可以通过为子网编号（从0开始），轻松地为全局地址创建平面寻址空间。

对于全局地址，Internet编号分配机构（IANA）或ISP会分配一个前48位均为固定位的IP v6地址前缀。若要对48位全局地址前缀的子网ID字段进行子网划分，需要执行一个包含两步的过程：

（1）确定用于子网划分的位数。

（2）枚举出新的子网网络前缀。

3.8.1 确定用于子网划分的位数

用于子网划分的位数决定着可以分配给的网络各部分（基于地理区划或部门分类）的新子网网络前缀的可能的数量。在分层路由基础结构中，必须确定在层次结构的各层需要的网络前缀数，进而确定各层需要的位数。为层次结构的各层选择的位越多，拥有的用于枚举层次结构最后一层中的单个子网的位越少。

例如，可以实施一个包含两层的层次结构来反映地理/部门结构，4位用于地理层，6位用于部门层。这一方案允许16个地理区域，各个区域中的各个部门只占剩余的子网划分空间的6（16 - 6 - 4）位，或者说每个部门只有64（= 2⁶）个子网。

在层次结构中任何给定的层上，许多位已被层次结构中的上一层固定了（f），许多位被用来在层次结构中的当前层进行子网划分（s），还有许多位留给层次结构中的下一层使用（r）。下面这个等式始终成立：f+s+r = 16。图3-6显示了这种关系。

图3-6对全局IP v6地址的子网ID字段进行子网划分

3.8.2 枚举子网网络前缀

根据用于子网划分的位数，必须列出新的子网网络前缀，可以使用下面两种主要方法之一：

l 使用子网ID和递增值的十六进制表示形式来枚举新的子网网络前缀。

l 使用子网ID和递增值的十进制表示形式来枚举新的子网网络前缀。

这两种方法产生的结果相同，都会生成子网网络前缀的一个枚举列表。

要使用十六进制方法创建子网网络前缀的枚举列表，请执行以下步骤：

（1）根据为子网划分选择的位数s和进行子网划分的网络前缀的前缀长度m，计算以下各值：

l f = m-48：f是子网ID中已固定的位的数目。

l n = 2^s：n是将获得的网络前缀的数目。

l I = 2^16-^（f+s^）：i是以十六进制表示的各个连续子网ID之间的递增值。

l P = m+s：P是新的子网网络前缀的前缀长度。

（2）创建一个包含n行、两列的表。第一列存放网络前缀编号（从1开始），第二列存放新的子网网络前缀。

（3）将使用新的前缀长度的原始网络前缀放在第一行的第二列中。例如，根据进行子网划分的子网ID的十六进制值F，子网网络前缀为[48位前缀]:F::/P。

（4）将站点本地地址或全局地址的子网ID部分中的值加上i，将结果放在下一行的第二列中。例如，在第二行中，子网前缀为[48位前缀]:F+i::/P。

（5）重复步骤4，直到完成该表。

【示例16】对全局地址前缀3FFE:FFFF:0:C000::/51进行3位子网划分。

首先计算前缀数量值、递增值和新前缀长度值。起始值是F=0xC000，s=3，m=51，因此f=51-48=3。前缀的数量是8（n=2³）。递增值是0x400（i=2^16-^（3+3^）=1024=0x400）。新的前缀长度是54（P=51+3）。

接下来，构造一个包含8行的表，如表3-20所示。将3FFE:FFFF:0:C000::/54放在网络前缀1所在的那一行的第二列，然后让网络前缀的子网ID部分依次递增0x400，将结果分别填入后面的各行中。

表3-20 使用十六进制技术对3FFE:FFFF:0:C000::/51进行3位子网划分

网络前缀	子网网络前缀
1	3FFE:FFFF:0:C000::/54
2	3FFE:FFFF:0:C400::/54
3	3FFE:FFFF:0:C800::/54
4	3FFE:FFFF:0:CC00::/54
5	3FFE:FFFF:0:D000::/54
6	3FFE:FFFF:0:D400::/54
7	3FFE:FFFF:0:D800::/54
8	3FFE:FFFF:0:DC00::/54

要使用十进制方法创建子网网络前缀的枚举列表，请执行以下步骤：

（1）根据用于子网划分的位数s、进行子网划分的网络前缀的前缀长度m和进行子网划分的子网ID的十六进制值F，计算以下各值：

l f = m-48：f是子网ID中已固定的位的数目。

l n = 2^s：n是将获得的网络前缀的数目。

l I = 2^16-^（f+s^）：i是各个连续子网ID之间的递增值。

l P = m+s：P是新的子网网络前缀的前缀长度。

l D = F的十进制表示形式

（2）创建一个包含n行、三列的表。第一列存放网络前缀编号（从1开始），第二列存放新的子网网络前缀的子网ID部分的十进制表示形式，第三列存放新的子网网络前缀。

（3）将子网ID的十进制表示形式（D）放在第一行的第一列，将子网前缀[48位前缀]:F::/P放在第一行的第二列。

（4）用子网ID十进制表示形式的值加上i，将结果放在下一行的第二列。例如，第二行的子网ID的十进制表示形式是D+i。

（5）在第三列中，将子网ID的十进制表示形式转换为十六进制，并构造前缀[48位前缀]:[SubnetID]::/P。例如，在第二行中，子网网络前缀为[48位前缀]:[D+i（转换为十六进制）]::/P。

（6）重复步骤4和5，直到完成该表。

【示例17】对站点本地网络前缀3FFE:FFFF:0:C000::/51进行3位子网划分。

首先计算前缀数量值、递增值、新前缀长度值和起始子网ID十进制表示形式。我们的起始值是F=0xC000，s=3，m=51，这样f=51-48=3。前缀数量是8（n=2³）。递增值是1024（i=2^16-^（3+3^））。新的前缀长度是54（P=51+3）。起始子网ID的十进制表示形式是49152（D=0xC000=49152）。

接下来，构造一个包含8行的表，如表1-20所示。将49192放在网络前缀1所在的那一行的第一列，将3FFE:FFFF:0:C000::/54放在该行的第二列。让网络前缀的子网ID部分（第四个十六进制块）依次递增1024，然后将结果转换为十六进制并分别填入后面的各行中。

表3-21 使用十进制技术对3FFE:FFFF:0:C000::/51进行3位子网划分

网络前缀	子网ID的十进制表示形式	子网网络前缀
1	49192	3FFE:FFFF:0:C000::/54
2	50176	3FFE:FFFF:0:C400::/54
3	51200	3FFE:FFFF:0:C800::/54
4	52224	3FFE:FFFF:0:CC00::/54
5	53248	3FFE:FFFF:0:D000::/54
6	54272	3FFE:FFFF:0:D400::/54
7	55296	3FFE:FFFF:0:D800::/54
8	56320	3FFE:FFFF:0:DC00::/54