一种IPv6地址资源优化及管理方法与流程

一种ipv6地址资源优化及管理方法
技术领域
1.本发明属于网络地址管理技术领域，具体涉及一种ipv6地址资源优化及管理方法。


背景技术：

2.ipv6是英文“internet protocol version 6”(互联网协议第6版)的缩写，是互联网工程任务组(ietf)设计的用于替代ipv4的下一代ip协议。ipv6的使用，不仅能解决ipv4网络地址资源不足的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。目前运营商和大型企业都在构建自己ipv6，互联网全面演进升级至ipv6。
3.子网网段(network segment)一般指一个计算机网络中使用同一物理层设备(传输介质，中继器，集线器等)能够直接通讯的那一部分。例如，从192.168.0.1到192.168.255.255这之间就是一个网段。
4.ipv6的地址长度为128位，是ipv4地址长度的4倍。ipv6将整个地址分为8节，每节含16 个地址位，以4个十六进制数表示，节与节之间用冒号分隔，如果在4位的十六进制数中，如其高位为0则可省略，连续的多个全零组可用重叠冒号“::”表示。例如 abcd:09a9:erfc:0033:00f1::126表示一个ipv6和126子网位。ipv6地址还可以按照类似cidr 地址的方式表示，ipv6地址与前缀长度以斜杠区分，前缀长度由一个十进制值表示，指定该地址中最左边的用于组成前缀的比特位数，例如13ab::cd30:0:0:0/60表示一个子网前缀为60 位的子网。
5.ipv6的地址格式和ipv4格式不同，目前ipv6中没有子网掩码的概念，也没有网络号与主机号的概念，取而代之的是“前缀长度”和“接口id”，目前ipv4的资源管理方式和子网划分的逻辑是无法对ipv6进行规划到回收的全生命周期管理。ipv6在大量部署和应用的过程中，根据业务各自建网、非法接入使得ipv6地址管理分散，对运维人员的ip地址规划管理增加了困难。ipv6地址数量庞大且地址长度较长，针对ipv6地址段以及子网位计算对应子网位下该段的ipv6的地址64位前缀的子网个数，以确定每一个子网实现自动化计算起始和结束ip范围，将消耗大量的计算资源和时间。
6.因此，降低计算资源的损耗，提高ip地址资源的管理效率，降低成本投入，对于运营商和企业就显得尤为重要。中国专利(cn 113824813 a)公开了一种ipv6子网范围获取方法与查询系统，所述网范围获取方法通过ipv6地址的前缀位数计算前缀进位数，根据前缀进位数计算可移位空间并确定子网id字符，然后将子网id字符与可移位空间比较以获取起始网段字符和结束网段字符；所述查询系统包括输入模块、显示模块和计算模块；该方法简单快速且易于理解，降低了计算资源的损耗，且提出的查询系统便于ip地址资源的管理，降低了运营商的成本投入。然而仍难以解决ipv6地址64位标准前缀划分较为复杂的计算问题，且目前未见有对ipv6地址进行分割并重新组合来计算子网位下64位前缀的地址段范围的研究报道。
进制表示)，将ipv6地址划分成8个地址段块，通过地址分割模块将ipv6地址每个段块分割成独立的字符串，每个段块从1-8标记上顺序；然后将地址段块的独立字符串分割为两类字符串：第一类以最后一位非零字符串以前的所有字符串为整体，第二类以最后一个非全零块的字符串为整体。
22.具体如图3所示，以ipv6地址abcd:09a9:erfc:0033:00f1:0000:0000:0000为例，可分割abcd:09a9:erfc:0033为第一类字符串，00f1为第二类字符串。分割出的第一类字符串将保留作为拼接地址使用，第二类字符串为循环基数，作为计算的轮训起点。通过本步骤，将 ipv6地址按字符串分割成8个地址段，保留第一类字符串作为拼接地址，减少计算每个子网的起始ip和结束ip的实际范围，提升ipv6管理效率；将分段后的第二类字符串作为轮训起点计算子网位下64位前缀的地址段范围，以地址段作为循环计算基数，减少每个字符串进行循环计算的运算量。
23.第二步，计算64位子网对应的网段个数。根据子网位计算对应的ipv6的段数计算方法：在固定子网位范围内(1-64)计算出对应ipv6地址段和子网位下包含的ipv6位置多少个64 位前缀子网，对应子网位计算子网地址的个数，从64位以下的子网位计算子网个数；其计算公式为2
(64-n)
，n表示子网位数。通过64位前缀减去子网获取的子网位，作为2的次方，快速求64位前缀的网段个数，具体示例如下：
24.64(子网位)-64(段缩写)＝0，对应的ipv6段数就是2的0次幂，有1段ipv6地址；
25.64(子网位)-63(段缩写)＝1，对应的ipv6段数就是2的1次幂，有2段ipv6地址；
26.以此类推，通过此类方法计算出ipv6地址对应的子网位有多少个64位前缀子网，如下所示：
27.段缩写段数量对应的ipv6段数/642的0次幂1/632的1次幂2/622的2次幂4/612的3次幂8/602的4次幂16/592的5次幂32/582的6次幂64/572的7次幂128/562的8次幂256/552的9次幂512/542的10次幂1024/532的11次幂2048
28.第三步，生成网段范围。以第二类字符串为循环基数，通过子网对应的网段个数的为循环次数，进行16进制的循环算法。重新拼接ipv6地址，根据地址转换分割模块保留的非零字符串以前的所有字符串(即第一类字符串)，和循环结果重新拼接，并且不足八块的部分用“::”代替，并标明都为64前缀的子网位。
29.具体如图4所示，以ipv6地址abcd:09a9:erfc:0033:00f1::/62为例，第二类字符串为 00f1，子网个数等于2
(64-62)
等于4个64位前缀地址，00f1进行两次16进制循环叠加计
算出 64前缀地址段为：
30.abcd:09a9:erfc:0033:00f1::/64
31.abcd:09a9:erfc:0033:00f2::/64
32.abcd:09a9:erfc:0033:00f3::/64
33.abcd:09a9:erfc:0033:00f4::/64
34.通过上述的计算子网掩码对应多少个64位前缀子网的结果，根据ipv6地址加上子网位 (1-64包含64)的子网位计算实际的ipv6的64位的地址段。
35.例如一个ipv6段实例：
36.abcd:09a9:erfc:0033:00f1::到abcd:09a9:erfc:0033:00f1:ffff:ffff:ffff(其中:: 是多个连续：0000的简写；一个段只能有一次用::简写；此实例最后的：代表:0000:0000:0000 的简写。)
37.上面整个一段可简写为如下：abcd:09a9:erfc:0033:00f1::/64等于：
38.abcd:09a9:erfc:0033:00f1:0000:0000:0000——abcd:09a9:erfc:0033:00f1:ffff:fff f:ffff
39.进位轮训，ipv6地址是16进制的方法所及进位为：0123456789abcdef。
40.多段简写的进位举例：abcd:09a9:erfc:0033:00c0::/59根据映射关系表示有32段ipv6，分别是：
41.abcd:09a9:erfc:0033:00c0::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c0::0000::0000::0000
‑‑
abcd:09a9:erfc:0033:00c0::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c1::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c1::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c1::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c2::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c2::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c2::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c3::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c3::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c3::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c4::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c4::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c4::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c5::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c5::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c5::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c6::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c6::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c6::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c7::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c7::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c7::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c8::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c8::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c8::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00c9::/64abcd:09a9:erfc:0033:00c9::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00c9::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00ca::/64abcd:09a9:erfc:0033:00ca::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00ca::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00cb::/64abcd:09a9:erfc:0033:00cb::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00cb::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00cc::/64abcd:09a9:erfc:0033:00cc::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00cc::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00cd::/64abcd:09a9:erfc:0033:00cd::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00cd::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00ce::/64abcd:09a9:erfc:0033:00ce::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00ce::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00cf::/64abcd:09a9:erfc:0033:00cf::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00cf::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d0::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d0::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d0::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d1::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d1::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d1::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d2::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d2::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d2::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d3::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d3::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d3::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d4::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d4::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d4::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d5::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d5::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d5::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d6::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d6::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d6::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d7::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d7::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d7::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d8::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d8::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d8::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00d9::/64abcd:09a9:erfc:0033:00d9::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00d9::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00da::/64abcd:09a9:erfc:0033:00da::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00da::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00db::/64abcd:09a9:erfc:0033:00db::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00db::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00dc::/64abcd:09a9:erfc:0033:00dc::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00dc::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00dd::/64abcd:09a9:erfc:0033:00dd::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00dd::ffff::ffff::ffffabcd:09a9:erfc:0033:00de::/64abcd:09a9:erfc:0033:00de::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00de::ffff::ffff::ffff
abcd:09a9:erfc:0033:00df::/64abcd:09a9:erfc:0033:00df::0000::0000::0000
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abcd:09a9:erfc:0033:00df::ffff::ffff::ffff
42.通过自动化系统管理方式，将上述生成的ipv6地址保存至系统数据库中，替代手动管理，建立ipv6地址资源管理库，实现日常ipv6申请、规划、分配、使用、监控、回收的全生命周期管理。制定ipv6地址从规划到回收的全生命周期管理，使用本实施例计算方式，可智能计算ipv6网段、简化ipv6地址相关数据，轻松、准确掌握ipv6信息，实现ip地址集中管理，以致提高网络运维标准化程度，提升网络运维。
43.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。