IP v 6

相关概念

地址长度128bit，采用冒号划分为8段，并用16进制标识，其容量大到能为地球上的每一粒沙子分配一个地址，通常情况下其网络前缀为64位，接口标识为64位，依照写法可分为首选格式，即完整书写；压缩格式，即按照以下缩写格式进行书写；内嵌IPv4格式，即在前95bit为IPv6地址，后32bit填充点分10进制的IPv4地址

缩写规则（压缩格式）

1.前导0可以省略，全为0必须保留一个0

2.连续的0可以省略，用：：标识但只能使用一次

接口标识

IPv6接口标识除了手动配置外，还有系统自动生成与EUI-64生成

IEEE EUI-64即使用接口的Mac地址转化为IPv6地址，其通过将Mac地址第7位进行取反操作，并在中间插入FFFE字段生成IPv6的64位接口地址

例如：Mac：08-70-5A-90-1A-01

第7位取反：0A-70-5A-90-1A-01（8（1000）+2（10）=10（A））

中间加入FFFE：0A70-5AFF-FE90-1A01

地址类型

在 IPv6 协议中，地址类型主要分为单播、组播和任播三类，其中，单播与组播的核心功能逻辑与 IPv4 保持一致，仅在地址编码格式上进行了调整，延续了原有网络通信中 “一对一”（单播）和 “一对多”（组播）的传输特性

而任播作为 IPv6 中更具特色的地址类型，其核心作用是标识一组具备相同服务能力的网络接口，当数据包的目标地址为任播地址时，网络会通过路由机制自动将流量转发至这组接口中 “距离最近”的一个节点，这种特性不仅突破了传统 IP 地址 “一个地址对应一个固定接口” 的认知局限，还能为服务器集群的冗余备份、负载均衡提供更高效的解决方案 —— 例如可通过任播地址实现服务的就近接入，同时在某一节点故障时，流量能自动切换至其他正常节点，提升服务可用性

全球单播地址GUA

即IPv4的公网地址，以001开头

唯一本地单播地址ULA

相当于IPv4的私网地址，以FC00::/7为网络前缀，但目前仅使用FD00::/8，FC00::/8被保留

链路本地地址LLA

以FF80::/10为网络前缀，被用于一条单一的链路间进行通信，被用于邻居发现，无状态自动配置，也是因为有此类地址，IPv6才能实现即插即用

IPv6组播地址

FF::/8为前缀，Flag字段用于标识组播为永久组播地址（IANA分配）还是临时组播地址（用户自定义使用）0000为永久组播地址，0001为临时组播地址

Scope字段用于描述传播范围，1为节点本地范围，2为链路本地范围，5为站点本地范围，8为组织本地范围，E为全球范围，0,和F为预留项

Group ID组播组ID

IPv6组播Mac

以33:33为前缀直接照抄组播地址后32bit

被请求节点组播地址

被用于IPv6地址冲突检测以及邻居发现，当一个节点拥有单播或者任播地址即会生成对应的被请求节点地址，以FF02::1:FF00:0:0/104为固定前缀，后面24bit照抄IPv6地址的后24bit

案例

类似IPv4的ARP解析行为，就是PC1和PC2进行通信前需要获取对端的Mac地址，进而进行数据转发，这时候PC1请求对方Mac地址目的Mac填的就是对方的被请求节点地址

横向对比

报文结构

IPv6采用固定报头长度40Bytes，取消三层校验功能和分片字段，增加流标签，对于流量管理越加灵活便捷

version（4）        Traffic Class（8）        Flow label（20）

Payload length（16）        Next Header（8）        Hop limit（8）

Source address（128）

Destination address（128）

version：版本，6

Traffic Class：流类型，与IPv4中的TOS类似,用于表示数据报文的优先级与类型

Flow label：流标签，不同于IPv4中的依照五元组进行流量定义，其一般可以与源目地址结合确定流量

Payload length：数据长度

Next Header：标记下一个IPv6拓展头部（如果存在）

Hop limit ：跳数限制，相当于TTL字段

拓展报头

逐跳选项报头：该报头会被每一跳处理，内可包含多种选项，比如路由器告警选项

目的选项报头：目的地址处理该报头，类似场景家乡漫游，该报文最多出现两次，1次在路由报文之前，1次在上层协议数据之前，如果没有路由报头只能出现一次

路由报头：表明该报文一定要经过的节点

分段报头：同IPv4的分片操作

认证包头：AH，IPSEC使用

封装安全净载报头：ESP，IPSEC使用

总结

IPv6地址力大砖飞，地址128位，量大管饱，从根源上解决了IPv4地址耗尽的问题，支持即插即用，方便便捷，不再依赖于ARP，对网络变化感知更加敏感，提高效率，取消广播地址，节省IP地址一定限度限制流量的传播范围，报文定长，采用拓展报文，提供了更高效的传输模式