什么是IPV6 ?

IPv6格式

IPv6二进位制下为128位长度，以16位为一组，每组以冒号“:”隔开，可以分为8组，每组以4位十六进制方式表示。例如：2001:0db8:86a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 是一个合法的IPv6地址。类似于IPv4的点分十进制，同样也存在点分十六进制的写法，将8组4位十六进制地址的冒号去除后，每位以点号“.”分组，例如：2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344则记为2.0.0.1.0.d.b.8.8.5.a.3.0.8.d.3.1.3.1.9.8.a.2.e.0.3.7.0.7.3.4.4，其倒序写法用于ip6.arpa子域名记录IPv6地址与域名的映射。

同时IPv6在某些条件下可以省略：

  1. 每项数字前导的0可以省略，省略后前导数字仍是0则继续，例如下组IPv6是等价的。

    • 2001:0DB8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13

    • 2001:DB8:2de:0000:0000:0000:0000:e13

    • 2001:DB8:2de:000:000:000:000:e13

    • 2001:DB8:2de:00:00:00:00:e13

    • 2001:DB8:2de:0:0:0:0:e13

  2. 可以用双冒号“::”表示一组0或多组连续的0，但只能出现一次：

    • 2001:0000:0000:0000:0000:25de:0000:cade

    • 2001:0000:0000:0000:25de:0000:0000:cade

    • 2001:0000:0000:25de:0000:0000:0000:cade

    • 2001:0000:25de:0000:0000:0000:0000:cade

    • 2001:DB8:2de:0:0:0:0:e13

    • 2001:DB8:2de::e13

    • 2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab

    • 2001:0DB8:0000:0000:0000::1428:57ab

    • 2001:0DB8:0:0:0:0:1428:57ab

    • 2001:0DB8:0::0:1428:57ab

    • 2001:0DB8::1428:57ab

    1. 如果四组数字都是零，可以被省略。遵照以上省略规则，下面这两组IPv6都是相等的。

    2. 2001::25de::cade 是非法的，因为双冒号出现了两次。它有可能是下种情形之一，造成无法推断。

    3. 如果这个地址实际上是IPv4的地址，后32位可以用10进制数表示；因此::ffff:192.168.89.9 相等于::ffff:c0a8:5909。

另外，::ffff:1.2.3.4 格式叫做IPv4映射地址。

IPv4位址可以很容易的转化为IPv6格式。举例来说，如果IPv4的一个地址为135.75.43.52（十六进制为0x874B2B34），它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:874B:2B34 或者::FFFF:874B:2B34。同时，还可以使用混合符号（IPv4-compatible address），则地址可以为::ffff:135.75.43.52。

由于同一非全局地址可能在同一范围的多个区域中使用（例如，在两条独立的物理链路中使用链路本地地址 fe80::1），而且一个节点可能连接到同一范围的不同区域的接口（例如，一个路由器通常有多个接口连接到不同的链路）。IPv6新增了区域ID（Zone ID）加以区分，或称作用域ID（Scope ID）。作用域ID仅用于本地链接，使用百分号追加在地址后面。其内容特定于操作系统，例如Windows使用数字 fe80::2%3 ，Linux使用网卡名字 fe80::2%eth0 。 在URI中使用时，百分号需要进行编码，例如 fe80::a%en1 应显示为 http://[fe80::a%25en1] 。

IPv6地址的分类

IPv6地址可分为三种：

  • 单播（unicast）地址

  • 单播地址标示一个网络接口。协议会把送往地址的数据包送往给其接口。IPv6的单播地址可以有一个代表特殊地址名字的范畴，如链路本地地址（link local address）和唯一区域地址（ULA，unique local address）。单播地址包括可聚类的全球单播地址、链路本地地址等。

  • 任播（anycast）地址

  • 任播像是Unicast（单点传播）与Broadcast（多点广播）的综合。单点广播在来源和目的地间直接进行通信；多点广播存在于单一来源和多个目的地进行通信。

  • 而Anycast则在以上两者之间，它像多点广播（Broadcast）一样，会有一组接收节点的地址列表，但指定为Anycast的数据包，只会发送给距离最近或发送成本最低（根据路由表来判断）的其中一个接收地址，当该接收地址收到数据包并进行回应，且加入后续的传输。该接收列表的其他节点，会知道某个节点地址已经回应了，它们就不再加入后续的传输作业。

  • 以目前的应用为例，Anycast地址只能分配给中间设备（如路由器、三层交换机等），不能分配给终端设备（手机、电脑等），而且不能作为发送端的地址。

  • 多播（multicast）地址

  • 多播地址也称组播地址。多播地址也被指定到一群不同的接口，送到多播地址的数据包会被发送到所有的地址。多播地址由皆为一的字节起始，亦即：它们的前置为FF00::/8。其第二个字节的最后四个比特用以标明'范畴'。

  • 一般有node-local(0x1)、link-local(0x2)、site-local(0x5)、organization-local(0x8)和global(0xE)。多播地址中的最低112位会组成多播组群标识符，不过因为传统方法是从MAC地址产生，故只有组群标识符中的最低32位有使用。定义过的组群标识符有用于所有节点的多播地址0x1和用于所有路由器的0x2。

  • 另一个多播组群的地址为'solicited-node多播地址'，是由前置FF02::1:FF00:0/104和剩余的组群标识符（最低24位）所组成。这些地址允许经由邻居发现协议（NDP，Neighbor Discovery Protocol）来解译链接层地址，因而不用干扰到在区网内的所有节点。

特殊地址

IANA维护官方的IPv6地址空间列表。全局的单播地址的分配可在各个区域互联网注册管理机构或 GRH DFP 页面找到。

IPv6中有些地址是有特殊含义的：

  • 未指定地址

  • ::/128－所有比特皆为零的地址称作未指定地址。这个地址不可指定给某个网络接口，并且只有在主机尚未知道其来源IP时，才会用于软件中。路由器不可转送包含未指定地址的数据包。

  • 链路本地地址

  • ::1/128－是一种单播绕回地址。如果一个应用程序将数据包送到此地址，IPv6堆栈会转送这些数据包绕回到同样的虚拟接口（相当于IPv4中的127.0.0.1/8）。

  • fe80::/10－这些链路本地地址指明，这些地址只在区域连线中是合法的，这有点类似于IPv4中的169.254.0.0/16。

  • 唯一区域地址

  • fc00::/7－唯一区域地址（ULA，unique local address）只可用于本地通信，类似于IPv4的专用网络地址10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16。这定义在RFC 4193中，是用来取代站点本地位域。这地址包含一个40比特的伪随机数，以减少当网站合并或数据包误传到网络时碰撞的风险。这些地址除了只能用于区域外，还具备全局性的范畴，这点违反了唯一区域位域所取代的站点本地地址的定义。

  • 多播地址

  • ff00::/8－这个前置表明定义在'IP Version 6 Addressing Architecture'（RFC 4291）中的多播地址。其中，有些地址已用于指定特殊协议，如ff0X::101对应所有区域的NTP服务器（RFC 2375）。

  • 请求节点多播地址（Solicited-node multicast address）

  • ff02::1:FFXX:XXXX－XX:XXXX为相对应的单播或任播地址中的三个最低的字节。

  • IPv4转译地址

  • ::ffff:x.x.x.x/96－用于IPv4映射地址。（参见以下的转换机制）。

  • 2001::/32－用于Teredo隧道。

  • 2002::/16－用于6to4。

  • ORCHID

  • 2001:10::/28－ORCHID (Overlay Routable Cryptographic Hash Identifiers)（RFC 4843）。这些是不可遶送的IPv6地址，用于加密散列识别。

  • 文件

  • 2001:db8::/32－这前置用于文件（RFC 3849）。这些地址应用于IPV6地址的示例中，或描述网络架构。

  • 遭舍弃或删除的用法

  • ::/96－这个前置曾用于IPv4兼容地址，现已删除。

  • fec0::/10－这个站点本地前置指明这地址只在组织内合法。它已在2004年9月的RFC3879中舍弃，并且新系统不应该支持这类型的地址。

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