本節(jié)書摘來自異步社區(qū)《深入解析IPv6（第3版）》一書中的第10章，第10.1節(jié),作者： 【美】Joseph Davies 更多章節(jié)內(nèi)容可以訪問云棲社區(qū)“異步社區(qū)”公眾號查看。

第10章 IPv6路由選擇

在完成本章的學(xué)習(xí)之后，讀者應(yīng)該能夠完成以下任務(wù)：

• 描述IPv6路由表的內(nèi)容；
• 解釋端到端的IPv6數(shù)據(jù)包的傳輸過程；
• 理解IPv6網(wǎng)絡(luò)中使用的動態(tài)路由選擇和路由協(xié)議；
• 描述Windows中IPv6支持的路由選擇協(xié)議。

10.1　IPv6中的路由選擇

與IPv4類似，典型的IPv6節(jié)點也會使用本地IPv6路由表來判斷如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。在初始化時，IPv6會自動創(chuàng)建默認(rèn)路由表條目，它會根據(jù)靜態(tài)配置，或者基于接收到的包含鏈路上前綴及路由的“路由器通告”消息，或者使用IPv6動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCPv6）來添加條目。

運行Windows Server 2012、Windows Server 2008 R2、Windows Server 2008、Windows 8、Windows 7和Windows Vista系統(tǒng)的IPv6協(xié)議的所有節(jié)點都有一個路由表。路由表中存儲了有關(guān)IPv6地址前綴和如何到達(dá)它們（直接或者間接）的信息。在檢查IPv6路由表之前，IPv6會在目的緩存中查找與正在轉(zhuǎn)發(fā)的IPv6數(shù)據(jù)包中目的地址相匹配的條目。如果目的緩存中沒有對應(yīng)目的地址的條目，IPv6就會使用路由表來判斷如下信息。

下一跳地址：對于直接傳送（即目的地址在本地鏈路上的情形），下一跳地址就是數(shù)據(jù)包IPv6頭部中的目的地址。對于間接傳送（即目的地址不在本地鏈路上的情形），下一跳地址通常是鄰居路由器的鏈路本地地址。
用于轉(zhuǎn)發(fā)的接口（下一跳接口）：下一跳接口標(biāo)識了用于向目的（直接傳送）或鄰居路由器（間接傳送）轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的物理或邏輯接口。
在IPv6確定了下一跳地址和接口之后，就會在目的緩存中添加一個條目。如果路由表的內(nèi)容沒有改變，IPv6就會對去往該目的地址的后續(xù)數(shù)據(jù)包使用目的緩存中的條目進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而不再查看路由表。

10.1.1　IPv6路由表條目類型
IPv6路由表條目通常會存儲如下類型的路由。

直連子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)路由：直連子網(wǎng)或地址前綴的路由。子網(wǎng)路由的前綴長度是64位。網(wǎng)絡(luò)路由對一些單播地址空間進(jìn)行了匯總，其前綴長度小于64位。
遠(yuǎn)程子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)路由：非直連子網(wǎng)或地址前綴，但可以通過鄰居路由器到達(dá)的路由。遠(yuǎn)程子網(wǎng)路由的前綴長度是64位。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對一些IPv6地址空間進(jìn)行了匯總，其前綴長度小于64位。例如遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)路由fd9c:31f1:2a59::/48，這是聚集了某個機構(gòu)站點內(nèi)所有地址空間的唯一本地地址前綴的路由。
主機路由：到達(dá)特定IPv6地址的路由。主機路由允許針對每個具體的IPv6地址進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。對于主機路由，地址前綴是一個128位前綴長度的特定IPv6地址。
默認(rèn)路由：該路由是對所有IPv6流量的匯總，當(dāng)無法找到更精確的主機、子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)路由時，就會使用這個默認(rèn)路由。默認(rèn)路由地址前綴是::/0。
10.1.2　路由判斷過程
為了判斷使用路由表中的哪個條目來執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，IPv6路由器會執(zhí)行如下過程。

1．對于路由表中的每個條目，將路由地址前綴中的位與目的地址中同樣的位作比較，需要比較的位的個數(shù)已在路由的前綴長度指定。按照路由前綴長度指定的位數(shù)，如果地址前綴的所有位都與目的IPv6地址的所有位匹配，則該路由與目的相匹配。

2．編譯匹配路由的列表，選擇可用而且有前綴長度最長的路由，即與目的地址匹配了最多位數(shù)的路由。這個最長匹配路由就是到達(dá)目的的最確切路由。如果存在多個最長匹配路由（例如，到達(dá)同一個遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)前綴的多個路由），則選擇度量（metric）最小的路由。如果存在多個最長匹配和度量值最小的可用路由，IPv6則可以選擇使用其中任意一個條目。RFC 4191描述了在多個匹配路由并且最小度量相同時，IPv6如何進(jìn)行選擇。

注釋

這個過程與IPv4路由器用來判斷最近匹配路由是同樣的過程。
對任意給定目的地址，這個過程會按下述次序?qū)ふ移ヅ涞穆酚伞?/p>

1．匹配目的地址的主機路由（所有128位都匹配）。

2．匹配目的地址的子網(wǎng)路由（前64位匹配）。

3．擁有與目的地址最長匹配的前綴的網(wǎng)絡(luò)路由（前n位匹配，n小于64）。

4．默認(rèn)路由（地址前綴::/0）。

路由判斷過程會在路由表中選擇一條路由。選中的路由會產(chǎn)生一個下一跳地址和接口。如果路由判斷過程無法在某個路由器上找到路由，IPv6就會向發(fā)送方主機發(fā)送一條ICMPv6目的不可達(dá)-無到達(dá)目的的消息，并丟棄該數(shù)據(jù)包。相反，如果發(fā)送方主機的路由判斷過程沒有找到路由，則IPv6就會聲明出現(xiàn)了一個錯誤。

10.1.3　強主機行為和弱主機行為
在弱主機模式下，IPv6主機可以在沒有分配要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的源IPv6地址的接口上發(fā)送數(shù)據(jù)包。這就是弱主機發(fā)送行為。IPv6主機也可以在沒有分配要接收的數(shù)據(jù)包的目的IP地址的接口上接收包。這就是弱主機接收行為。

在強主機模式下，發(fā)送和接收行為是不一樣的。在強主機發(fā)送中，只有當(dāng)一個接口上分配了要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的源IPv6地址，主機才能在該接口上發(fā)送數(shù)據(jù)包。在強主機接收中，只有當(dāng)一個接口上分配了要接收的數(shù)據(jù)包的目的IP地址，主機才能在該接口上接收數(shù)據(jù)包。

對于準(zhǔn)備發(fā)送的包，IPv6會首先檢查其是否已指定源地址。如果沒有，IPv6則會在路由表中對目的地址進(jìn)行非約束查找。在非約束查找中，路由表中的所有路由都會被考慮在內(nèi)。接下來，IPv6會根據(jù)為該目的地址選中的路由來確定下一跳接口（用于把包放到鏈路層的接口）和下一跳地址。然后，根據(jù)下一跳接口，IPv6會視需要使用（RFC 3484定義的）地址選擇過程來判斷最佳的源地址。此時，IPv6就具備了發(fā)送數(shù)據(jù)包所需要的一切：源和目的地址、下一跳接口以及下一跳地址。

如果指定了源地址，則也就知道了源接口。源接口分配到了源地址。然后，IPv6會判斷該源接口上是否啟用了強主機發(fā)送。如果禁用了強主機發(fā)送，那么IPv6就會在路由表中對數(shù)據(jù)包的目的地址進(jìn)行非約束查找。然后，IPv6會根據(jù)目的的最佳匹配路由判斷出下一跳接口和下一跳地址。這樣，IPv6就有了源和目的地址、下一跳接口以及下一跳地址。注意，當(dāng)源接口上禁用了強主機發(fā)送行為時，下一跳接口可能和源接口不同。

如果源接口上啟用了強主機發(fā)送，IPv6就會在路由表中對數(shù)據(jù)包的目的地址進(jìn)行約束查找。在約束查找中，IPv6只會考慮那些擁有源接口的下一跳接口的路由。接下來，IPv6會根據(jù)為目的選中的路由判斷出下一跳地址。這樣，IPv6就有了源和目的地址、下一跳接口和下一跳地址。注意，當(dāng)源接口上啟用了強主機發(fā)送行為時，下一跳接口總是和源接口一樣。若源地址已指定，則約束查找會選擇一個和目的最匹配的、在路由表的眾多路由器中有較高度量的路由。

運行Windows Server 2012、Windows Server 2008 R2、Windows Server 2008、Windows 8、Windows 7和Windows Vista的計算機默認(rèn)為發(fā)送IPv6包支持強主機模式。可以使用下述命令為發(fā)送IPv6包啟用弱主機模式：netsh interface ipv6 set interface Interface NameOrIndex weakhostsend=enabled。對于運行Windows Server 2012或Windows 8的主機，也可以在Windows PowerShell命令行中使用命令Set-NetIPInterface -InterfaceAlias Name -Address Family IPv6 -WeakHostSend來啟用弱主機模式。

10.1.4　Windows Server 2008和Windows Vista的IPv6路由表示例
可使用下列命令，來查看運行Window系統(tǒng)的計算機的IPv6路由表：

• Get-NetRoute（Windows Server 2012或Windows 8）；
• netsh interface ipv6 show route（命令提示符）；
• route print（命令提示符）。
• Get-NetRoute命令

下面是在一臺運行Windows Server 2012的計算機上使用命令the Get-NetRoute –AddressFamily__IPv6 之后的顯示示例：

ifIndex　　　　RouteMetric　　　　DestinationPrefix　　　　　　NextHop　　　　Store -------　　　　-----------　　　　-----------------　　　　　　-------　　　　----- 12　　　　　　256　　　　　　　　ff00::/8　　　　　　　　　　::　　　　　　Active 1　　　　　　256　　　　　　　　ff00::/8　　　　　　　　　　::　　　　　　Active 12　　　　　　256　　　　　　　　fe80::c51d:624b:b276:6a03/128 ::　　　　　　Active 12　　　　　　256　　　　　　　　fe80::/64　　　　　　　　　　::　　　　　　Active 12　　　　　　256　　　　　　　　2001:db8::1:82e:9636:809e:2472/128 ::　　　　Active 12　　　　　　256　　　　　　　　2001:db8::/64　　　　　　　　::　　　　　　Active 1　　　　　　256　　　　　　　　::1/128　　　　　　　　　　::　　　　　　Active

在路由表中通過路由條目判斷下一跳地址時，會執(zhí)行以下行為。

如果路由表條目的下一跳字段為::，那么目的就是一臺鄰居設(shè)備，因而下一跳地址就會被設(shè)置為IPv6數(shù)據(jù)包的目的地址。
如果下一跳字段是一個地址（一臺鄰居路由器的地址），那么目的設(shè)備就在遠(yuǎn)端，下一跳地址就會被設(shè)置為下一跳字段中的那個地址。
無論是哪種情形，下一跳接口都是路由InterfaceAlias（接口別名）或InterfaceIndex（接口索引）字段的接口。

netsh interface ipv6 show route命令

下面是在一臺運行Windows 7的計算機上使用命令netsh interface ipv6 show route之后的顯示示例。該主機所在的子網(wǎng)有一臺默認(rèn)路由器，正在通告前綴2001:db8:21d0:3f48::/64和fd5e:2aa9: b3e:3f48::/64。

Publish　　Type　　　　Met　　Prefix　　　　　　　　　　Idx　　Gateway/Interface Name -------　　--------　　---　　------------------------　　　　---　　------------------------ No　　　　Manual　　256　　::/0　　　　　　　　　　　　8 fe80::69ee:7d26:3:fbec No　　　　Manual　　256　　::1/128　　　　　　　　　　1 Loopback Pseudo-Interface 1 No　　　　Manual　　8　　2001:db8:21d0:3f48::/64　　　　8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256　　2001:db8:21d0:3f48:1b9:88d1:cf98:fcaf/128 8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256 2001:db8:21d0:3f48:b500:734b:fe5b:3945/128 8 Local Area Connection No　　　　Manual　　8　　fd5e:2aa9:b3e:3f48::/64　　　　8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256　　fd5e:2aa9:b3e:3f48:1b9:88d1:cf98:fcaf/128 8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256　　fd5e:2aa9:b3e:3f48:b500:734b:fe5b:3945/128 8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256　　fe80::/64　　　　　　　　　　10 Teredo Tunneling Pseudo-Interface No　　　　Manual　　256　　fe80::/64　　　　　　　　　　8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256　　fe80::100:7f:fffe/128　　　　10 Teredo Tunneling Pseudo-Interface No　　　　Manual　　256　　fe80::5efe:10.0.0.2/128　　　　11 isatap.example.com No　　　　Manual　　256　　fe80::b500:734b:fe5b:3945/128 8 Local Area Connection No　　　　Manual　　256　　ff00::/8　　　　　　　　　　1 Loopback Pseudo-Interface 1 No　　　　Manual　　256　　ff00::/8　　　　　　　　　　10 Teredo Tunneling Pseudo-Interface No　　　　Manual　　256　　ff00::/8　　　　　　　　　　8 Local Area Connection

netsh interface ipv6 show route命令顯示的IPv6路由表包含以下內(nèi)容。

Publish（發(fā)布）：該路由是否已發(fā)布（在路由通告消息中通告）。
Type（類型）：路由的來源。
Met（度量）：路由的優(yōu)先級。最低度量的路由最優(yōu)。這是用于在相同前綴的多個路由中進(jìn)行選擇的度量。
Prefix（前綴）：路由的地址前綴。 - Idx（索引）：路由中的接口索引，表示與地址前綴相匹配的數(shù)據(jù)包通過該接口可達(dá)。管理員可以使用命令netsh interface ipv6 show來查看接口索引。
Gateway/Interface Name（網(wǎng)關(guān)/接口名稱）：下一跳IPv6地址（遠(yuǎn)程路由）或Idx列表示的接口所對應(yīng)的接口名稱（直連路由）。

表10-1羅列出了上述示例所顯示的路由，以及對每個路由的描述。

在路由表中判斷從某路由出發(fā)的下一跳地址時，會發(fā)生下述情形。

如果路由表條目的網(wǎng)關(guān)/接口名稱列中有接口名稱，那么目的就是一臺鄰居設(shè)備，因而下一跳地址就會被設(shè)置為IPv6數(shù)據(jù)包的目的地址。
如果路由表條目的網(wǎng)關(guān)/接口名稱列中有接口地址（鄰居路由器的地址），那么目的設(shè)備就在遠(yuǎn)端，下一跳地址就會設(shè)置為網(wǎng)關(guān)/接口名稱列中的那個地址。
無論是哪種情形，下一跳接口都是路由Idx列的接口。

例如，當(dāng)此IPv6主機發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到2001:db8:21d0:3f48:2aa:ff:fe90:4d3c，最長匹配路由是直連子網(wǎng)路由2001:db8:21d0:3f48::/64。因此下一跳地址就會被設(shè)置為目的地址2001:db8:21d0: 3f48:dd48:ab34:d07c:3914（目的），下一跳接口是對應(yīng)接口索引8（名為Local Area Connection[本地區(qū)域連接]以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器）的接口。當(dāng)IPv6主機向地址2001:db8:21d0:a957: 2aa:ff:fe03:21a6發(fā)送流量時，最長匹配路由是默認(rèn)路由（::/0）。下一跳地址設(shè)置為路由器地址fe80::69ee: 7d26:3:fbec，下一跳接口是對應(yīng)接口索引8（本地區(qū)域連接）的接口。

route print命令

下面是在同一臺運行Windows 7的主機（已刪除IPv4的那部分路由表）上輸入route print命令所顯示的內(nèi)容。

C:\Windows\system32>route print =========================================================================== Interface List 8 ...00 12 3f 17 e0 cf ...... Broadcom NetXtreme 57xx Gigabit Controller 1 ........................... Software Loopback Interface 1 11 ...00 00 00 00 00 00 00 e0 isatap.{17940FE6-D6C7-4AF3-8B79-8BC68D192EB4} 10 ...02 00 54 55 4e 01 ...... Teredo Tunneling Pseudo-Interface ===========================================================================Table =========================================================================== Active Routes: If Metric Network Destination　　　　Gateway 8　　286 ::/0　　　　　　　　　　　　fe80::69ee:7d26:3:fbec 1　　306 ::1/128　　　　　　　　　　　　On-link 8　　38 2001:db8:21d0:3f48::/64　　　　On-link 8　　286 2001:db8:21d0:3f48:1b9:88d1:cf98:fcaf/128 On-link 8　　286 2001:db8:21d0:3f48:b500:734b:fe5b:3945/128 On-link 8　　38 fd5e:2aa9:b3e:3f48::/64　　　　On-link 8　　286 fd5e:2aa9:b3e:3f48:1b9:88d1:cf98:fcaf/128 On-link 8　　286 fd5e:2aa9:b3e:3f48:b500:734b:fe5b:3945/128 On-link 8　　286 fe80::/64　　　　　　　　 　　　On-link 11　　296 fe80::5efe:10.0.0.2/128　　　On-link 8　　286 fe80::b500:734b:fe5b:3945/128 On-link 1　　306 ff00::/8　　　　　　　　　　　　On-link 8　　286 ff00::/8　　　　　　　　　　　　On-link =========================================================================== Persistent Routes: None

rouet print命令顯示的IPv6路由表包含以下內(nèi)容。

If：路由的接口索引：命令route print顯示的Interface List（接口列表）部分中會列出接口索引。
Metric（度量）：路由的優(yōu)先級。最低度量的路由最優(yōu)。這是用于在相同前綴的多個路由中進(jìn)行選擇的度量。
Network Destination（網(wǎng)絡(luò)目的）：路由的地址前綴。
Gateway（網(wǎng)關(guān)）：下一跳IPv6地址（遠(yuǎn)程路由）或表示目的在鏈路上（直連路由）。

表10-2羅列出了上述示例所顯示的路由，以及對每個路由的描述。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《深入解析IPv6（第3版）》——第10章 IPv6路由选择10.1　IPv6中的路由选择的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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