SRv6网络编程自学系列 | IPv6地址规划

书籍来源：《SRv6网络编程：开启IP网络新时代》

这本书已经出了很多年了，但多年之后因为工作需要再来读一遍，除了温习之外，发现自己学到了更多的知识。一边学习一边整理读书笔记，并与大家分享，侵权即删，谢谢支持！

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如果网络中已经部署了IPv6，并且已经预先规划好了IPv6网段，那么只需要在预留的网段中选择一个作为SRv6的Locator，在网络中分配Locator，原有的IPv6地址规划不需要做任何改动。

如果网络中还没有部署IPv6，并且也没有规划过IPv6网段，那么可以通过以下几个步骤来进行IPv6地址规划：明确本网络的IPv6地址规划原则；确定IPv6地址分配方法；进行IPv6地址的逐级分配。

8.2.1 IPv6地址规划的原则

在SRv6网络中，IPv6地址规划建议遵循如下原则。

统一性原则：统一规划全网的所有IPv6地址，包括业务地址、平台地址、网络地址等。
唯一性原则：每个地址都是全网唯一的。
分离原则：分别规划业务地址和网络地址，方便在网络边缘进行路由控制和流量安全控制；分别规划SRv6 Locator网段、Loopback接口地址和链路地址，这几部分互不重叠，方便控制和管理路由。
层次化和可聚合性原则：地址规划要能够在IGP/BGP域间发布时进行路由聚合，方便引入路由。
- 建议为每个IP骨干网分配单独的网段。
- 建议为每个城域网分配单独的网段。
- 建议从所属城域网网段中为每对城域汇聚设备分配单独的子网段，方便在城域的不同汇聚域之间发布路由时进行路由汇聚。
- 建议从所属汇聚设备网段中为每个城域接入域分配单独的子网段，方便在不同接入域互相引入路由时进行路由汇聚。
- 建议从城域接入域所属网段中为每个接入设备分配单独的子网段。
  
  一个典型的分配样例如图8-11所示，分别为两个骨干承载网规划单独的网段，为城域网下挂的所有设备规划单独的网段，为每对AGG下挂的所有设备规划单独的网段，为每个接入IGP域规划单独的网段。
  
  图8-11 IPv6网段规划的一个分配样例
  
  注：RDC即Regional Data Center，区域数据中心。
安全性原则：可以快速地对地址进行溯源，并且方便地按地址过滤流量。
可演进性原则：规划地址时，应在每个地址段内预留一定的地址空间，用于未来业务的发展。

8.2.2 IPv6地址的分配方法

IPv6地址的分配方法通常包含以下几种：顺序分配、离散分配、最佳分配和随机分配。

顺序分配

在地址块内按照相同的掩码从右向左分配地址，这种分配方法简单，但在分配时需要充分考虑可扩展性，提前预留足够的地址，避免后期增加地址后无法聚合，导致路由数量过多。

如图8-12所示，对于2001:db8:1a::/48的源地址块，如果要划分为多个掩码为52的地址块，按照顺序分配的方法，第1个地址块分配为2001:db8:1a::/52，第2个地址块分配为2001:db8:1a:1000::/52（需注意此处采用十六进制表达，1000中的1代表第48 ~ 52个比特中的0001），依次类推。

图8-12 IPv6地址顺序分配

离散分配

在地址块内按照相同的掩码进行顺序分配，但从左向右进行分配，最初分配的数据块是离散的，但后续地址扩充后仍然可以进行地址聚合。

如图8-13所示，对于2001:db8:1a::/48的源地址块，如果要划分为多个掩码为52的地址块，按照离散分配的方法，第1个地址块分配为2001:db8:1a::/52，第2个地址块分配为2001:db8:1a:8000::/52（需注意此处采用十六进制表达，8000中的8代表第48 ~ 52个比特中的1000），依次类推。

图8-13 IPv6地址离散分配

最佳分配

类似IPv4的CIDR技术，在地址分配时不按照相同的掩码进行下一级分配，而是按照顺序分配的方式，根据地址需求分配合适的可用地址块。

如图8-14所示，对于2001:db8:1a::/48的源地址块，第1个应用场景需要52 bit掩码的地址数量，则为第1个应用场景分配52 bit掩码的地址段（2001:db8:1a::/52），第2个和第3个应用场景与其相同，第4个场景需要51位掩码的地址数量，则为第4个应用分配51位掩码的地址段。

图8-14 IPv6地址最佳分配

随机分配

随机分配地址块。如图8-15所示，对于2001:db8:1a::/48的源地址块，定义一个0～15的十六进制随机数。在每次进行地址块分配的时候，生成一个随机数，如果对应的地址块还没有被分配，就将这个地址块分配出去。

例如，第1次分配时生成的随机数为5，第2次分配时生成的随机数为15（十六进制显示为f），第3次分配时生成的随机数为8。随机分配可以用于对安全性要求较高的场景。

图8-15 IPv6地址随机分配

这几种地址分配方式有各自的优缺点和适用场景，在规划网络地址时可以在不同的层级选用不同的分配方式，例如在IP骨干网中采用顺序分配，在城域网中采用最佳分配。

8.2.3 IPv6地址的逐级分配

根据已经定义好的原则和方法，可以逐级分配IPv6地址。一个IPv6地址规划的样例如图8-16所示。

图8-16 IPv6地址规划样例

采用逐级展开方式对图8-16的地址规划样例进行展示，如图8-17所示。

从24 bit掩码的固定前缀中分出多个27 bit网段，将其分配给不同属性的地址，如果一个27 bit网段的地址不够用，可以分配多个27 bit网段，如图8-17中为用户地址分配了3个27 bit的地址块。最后预留了两个27 bit网段用于未来扩展。

图8-17 采用逐级展开方式的地址规划

对于Network（网络地址），可以从27 bit掩码前缀中分出多个30 bit网段分配给不同的网络类型。同样地，可以给一种网络类型分配多个30 bit网段。在不同的网络类型中继续分出多个32 bit网段分配给不同的地址类型，然后在不同的地址类型中继续分出多个38 bit网段分配给不同的地域。
对于Service Platform（业务平台地址），可以从27 bit掩码前缀中分出多个29bit网段分配给不同的业务，再进一步分出35 bit地址给不同的地域。
对于Users（用户地址），可以从27 bit掩码前缀中分出多个33 bit网段分配给不同地域，然后在每个地域用户中再分出多个35 bit地址用来区分不同优先级的用户。

说明：在实际的网络部署中，建议以4 bit为单位进行IPv6地址的规划，方便后续的运维。

通过确定原则，确定分配方法，并基于原则和方法逐级分配IPv6地址，可以得到一个相对合理的IPv6地址规划结果，为后续的IPv6和SRv6网络设计打下坚实的基础。