隨著Internet規(guī)模的擴(kuò)大,IPv4地址空間已經(jīng)消耗殆盡。針對IPv4的地址短缺問題,曾先后出現(xiàn)過CIDR和NAT等臨時性解決方案,但是CIDR和NAT都有各自的弊端,并不能作為IPv4地址短缺問題的徹底解決方案。另外,安全性、QoS(服務(wù)質(zhì)量)、簡便配置等要求也表明需要一個新的協(xié)議來根本解決目前IPv4面臨的問題。
IETF在20世紀(jì)90年代提出了下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議-IPv6,IPv6支持幾乎無限的地址空間。IPv6使用了全新的地址配置方式,使得配置更加簡單。IPv6還采用了全新的報文格式,提高了報文處理的效率、安全性,也能更好的支持QoS。
IPv6地址
版本 長度 地址數(shù)量
IPv4 32 bit 4,294,967,296
IPv6 128 bit 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456
IPv4地址空間已經(jīng)消耗殆盡,近乎無限的地址空間是IPv6的最大優(yōu)勢。
IPv6基本報頭
IPv6的基本報頭在IPv4報頭的基礎(chǔ)上,增加了流標(biāo)簽域,去除了一些冗余字段,使報文頭的處理更為簡單、高效。
IPv6擴(kuò)展報頭

IPv6擴(kuò)展報頭是跟在IPv6基本報頭后面的可選報頭,可以有一個或多個。
如圖所示的擴(kuò)展報頭是分片擴(kuò)展報頭。
IPv6地址格式
IPv6地址長度為128比特,每16比特劃分為一段,每段由4個十六進(jìn)制數(shù)表示,并用冒號隔開。
IPv6地址包括網(wǎng)絡(luò)前綴和接口標(biāo)識兩部分。
IPv6地址壓縮格式
每一組中的前導(dǎo)“0”都可以省略。
地址中包含的連續(xù)全為0的組,可以用雙冒號“::”來代替。
IPv6地址表示
冒號十六進(jìn)制表示法
把128比特劃分成8段,每段為16比特用十六進(jìn)制表示
CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020
1030:0:0:0:C9B4:FF12:48AA:1A2B
2000:0:0:0:0:0:0:1
壓縮表示法
將多個連續(xù)分段的0用雙冒號表示
2000::1
地址前綴表示法
23E0:0:A4:/48 路由前綴
23E0:0:A4:/64 子網(wǎng)前綴
少于64位前綴要么是路由前綴要么是地址范圍
IPv6地址分配機(jī)構(gòu)
目前由IANA負(fù)責(zé)進(jìn)行IPv6地址的分配,主要由三個地方組織來執(zhí)行
歐洲地區(qū)的RIPE-NCC(RIPE Network Coordination Centre)
北美地區(qū)的INTERNIC(www.internic.net)
亞太地區(qū)的APNIC(Home | APNIC)
IPv6地址分類
IPv6地址分為單播地址、任播地址、組播地址三種類型。
IPv6單播地址

鏈路本地地址
每個設(shè)備的接口在啟動IPv6的時候會自動配置一個鏈路本地地址
IPv6的“鄰居發(fā)現(xiàn)”機(jī)制要用到IPv6的鏈路本地地址
鏈路本地地址以“FE80”開頭
Interface ID是通過EUI-64自動生成
路由器絕不會轉(zhuǎn)發(fā)鏈路本地地址
地址范圍:FE80::/64
站點(diǎn)本地地址
相當(dāng)于IPv4中的私網(wǎng)地址
不會路由到公網(wǎng)上
前綴為FEC0::/10
用于打印機(jī)、交換機(jī)的管理地址等
在IPv6大規(guī)模實現(xiàn)時,站點(diǎn)本地地址將不復(fù)使用
特殊IPv6地址和兼容地址
特殊IPv6地址
未指定地址 0:0:0:0:0:0:0:0 或 :: 相當(dāng)于IPv4的0.0.0.0
環(huán)回地址(0:0:0:0:0:0:0:1 或 ::1)標(biāo)識一個環(huán)回接口 ,相當(dāng)于IPv4的127.0.0.1
兼容地址
與 IPv4 兼容的地址,0:0:0:0:0:0:w.x.y.z 或 ::w.x.y.z
IPv4 映射地址,0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z 或::FFFF:w.x.y.z
6to4 地址用于IPv4的網(wǎng)絡(luò)上傳送IPv6的包
IPv6組播地址
所有IPv6組播地址都以FF開始。
IPv6為需要使用組播發(fā)送數(shù)據(jù)的協(xié)議預(yù)留了一些組播組。
IPv6任播地址
如果一個全局單播地址被指定給多于一個接口,那么該地址就成為了任播地址
源節(jié)點(diǎn)不需要關(guān)心如何選擇最近的任播節(jié)點(diǎn),這個工作由路由系統(tǒng)完成
當(dāng)路由發(fā)生變化時,發(fā)往同一個任播地址的包可能會被發(fā)往不同的任播節(jié)點(diǎn)
目前,任播地址不能指定給IPv6 主機(jī),只能指定給IPv6 路由器
EUI-64規(guī)范

將FFFE插入MAC地址的前24位與后24位之間,并將第7位的值取反(比如0改為1)即可生成接口ID。
IPv6無狀態(tài)地址自動配置

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)向相連的路由器發(fā)送RS,請求地址前綴信息。
路由器通過發(fā)送路由器通告RA,回復(fù)地址前綴信息。
IPv6無狀態(tài)地址DAD檢查

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