ipv6简介

IPv6地址扩展到128位。2128足够大，这个地址空间可能永远用不完。事实上，这个数足够为地球上每个分子分配一个IP地址。IPv6地址采用冒号分隔的十六进制数表示，例如下面是一个IPv6地址8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF为了便于书写，规定了一些简化写法。

首先，每个字段前面的0可以省去（在16位的字段中可以省掉前面的0，不能省掉后面的0），例如0123 可以简写为123;

其次，一个或多个全0字段0000可以用一对冒号代替。例如以上地址可简写为： 8000::123:4567:89AB:CDEF.

IPv6地址的格式前缀（Format Prefix，FP）用于表示地址类型或子网地址，用类似于IPv4 CIDR的方法可表示为“IPv6地址/前缀长度”的形式。为了实现IP地址的自动配置，IPv6主机将MAC地址附加在地址前缀1111 1110 10之后，产生一个链路本地地址，如果通过了邻居发现协议的验证，则表明自我配置的链路本地地址是有效的。       

IPv6地址的具体类型是由格式前缀来区分的。其中链路本地单播地址的格式前缀为1111 1110 10,可聚集全球单播地址的前缀为001。IPv6中的链路本地地址是将主机网卡的MAC地址附加在链路本地地址前缀1111 1110 10之后形成的。链路本地地址用于同一链路相连的结点间通信。链路本地地址相当于IPv4中的自动专用IP地址（APIPA），可用于邻居发现，并且总是自动配置的，包含链路本地地址的分组不会被路由器转发。

协议翻译技术主要用于纯IPV4主机与纯IPV6主机之间的通信。IPv4和IPv6的过渡期间，主要采用三种基本技术。

1. 双协议栈：主机同时运行IPv4和IPv6两套协议栈，同时支持两套协议
2. 隧道技术：这种机制用来在IPv4网络之上连接IPv6的站点，站点可以是一台主机，也可以是多个主机。隧道技术将IPv6的分组封装到IPv4的分组中，封装后的IPv4分组将通过IPv4的路由体系传输，分组报头的“协议”域设置为41，指示这个分组的负载是一个IPv6的分组，以便在适当的地方恢复出被封装的IPv6分组并传送给目的站点。

最常用的3种自动隧道技术是6to4隧道、6over4隧道和ISATAP隧道。  

1. NAT-PT：利用转换网关来在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头的地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够透明通信。      

IPv6地址的格式前缀（Format Prefix，FP）用于表示地址类型或子网地址，用类似于IPv4 CIDR的方法可表示为“IPv6地址/前缀长度”的形式。扩展头部的作用是保留IPv4某些字段的功能，但只是由特定的网络设备来检查处理，而不是每个设备都要处理。基本首部长度是40字节。如果一个IPv6分组包含多个扩展头，建议采用下面的封装顺序：

1. IPv6 头部。
2. 逐跳选项头。此扩展头必须紧随在IPv6头之后，它包含包所经路径上的每个节点都必须检查的可选数据。
3. 目标选项头（IPv6头部目标地址字段中指明的第一个目标结点要紅理的信息，以及路由选择头中列出的后续目标结点要处理的信息）。
4. 路由选择头。
5. 分段头。
6. 认证头。
7. 封装安全负荷头。
8. 目标选项头（最后的目标结点要处理的信息）。
9. 上层协议头部。  

可集聚全球单播地址是另一种类型的集聚，它是独立于isp 的。基于供应商的可集聚地址必须随着供应商的改变而改变，而基于交换局的地址则由ipv6 交换实体直接定位。由交换局提供地址块，而用户和供应商为网络接入签订合同。这样的网络接入或者是直接由供应商提供，或者通过交换局间接提供，但选路通过交换局。这就使得用户改换供应商时，无需重新编址。同时也允许用户使用多isp 来处理单块网络地址。可集聚全球单播地址包括地址格式的起始3 位为001 的所有地址。   

地址前缀001代表可聚集全球单播地址，地址前缀1111111010代表链路本地单播地址，地址前缀1111111011代表站点本地单播地址。IPv6组播地址格式前缀为11111111。IPv6单播地址的类型可有多种，包括全球单播地址、链路本地地址和站点本地地址等。  

1. 全球单播地址等同于IPv4公网地址，提供给网络服务提供商。这种类型的地址允许路由前缀的聚合，从而限制了全球路由表项的数量。集聚全球单播地址定义地址格式，其格式前缀为0 0 1 （二进制）。  
2. 链路本地地址用于邻居发现协议和无状态自动配置中链路本地上节点之间的通信。使用链路本地地址作为源或目的地址的数据报文不会被转发到其他链路上。IPv6前缀表示为FE80：：/10。
3. 站点本地地址与IPv4中的私有地址类似。使用站点本地地址作为源或目的地址的数据报文不会被转发到本站点（相当于一个私有网络）外的其它站点。IPv6前缀表示为FEC0：：/10。    

IPV6的特殊地址和保留地址在第一个1/256 ipv6 地址空间中，所有地址的第一个8 位：0000 0000 被保留。大部分空的地址空间用作特殊地址，这些特殊地址包括：

未指定地址：这是一个“全0”地址，当没有有效地址时，可采用该地址。例如当一个主机从网络第一次启动时，它尚未得到一个ipv6 地址，就可以用这个地址，即当发出配置信息请求时，在ipv6 包的源地址中填入该地址。该地址可表示为0:0:0:0:0:0:0:0，也可写成::。

环回地址：在ipv4 中，环回地址定义为127.0.0.1。任何发送环回地址的包必须通过协议栈到网络接口，但不发送到网络链路上。网络接口本身必须接受这些包，就好像是从外面节点收到的一样，并传回给协议栈。环回功能用来测试软件和配置。ipv6 环回地址除了最低位外，全为0，即环回地址可表示为0:0:0:0:0:0:0:1 或::1。             

IPv6地址是一个或一组接口的标识符。IPv6地址被分配到接口，而不是分配给结点。

IPv6地址有3种类型：

①单播（Unicast）地址。 单播地址是单个网络接口的标识符。对于有多个接口的结点，其中任何一个单播地址都可以用作该结点的标识符。但是为了满足负载平衡的需要，在RFC 2373中规定，只要在实现中多个接口看起来形同一个接口就允许这些接口使用同一地址。IPv6的单播地址是用一定长度的格式前缀汇聚的地址，类似于IPv4中的CIDR地址。单播地址中有下列两种特殊地址： •不确定地址。地址0:0:0:0:0:0:0:0称为不确定地址，不能分配给任何结点。不确定地址可以在初始化主机时使用，在主机未取得地址之前，它发送的IPv6分组中的源地址字段可以使用这个地址。这种地址不能用作目标地址，也不能用在IPv6路由头中。 •回环地址。地址0:0:0:0:0:0:0:1称为回环地址，结点用这种地址向自身发送IPv6 分组。这种地址不能分配给任何物理接口。 

②任意播（AnyCast）地址。 这种地址表示一组接口（可属于不同结点的）的标识符。发往任意播地址的分组被送给该地址标识的接口之一，通常是路由距离最近的接口。一个子网内的所有路由器接口都被分配了子网-路由器任意播地址。子网-路由器任意播地址必须在子网前缀中进行预定义。为构造一个子网-路由器任意播地址，子网前缀必须固定，其余位置全“0”，对IPv6任意播地址存在下列限制：

•任意播地址不能用作源地址，而只能作为目标地址。

•任意播地址不能指定给IPv6主机，只能指定给IPv6路由器。  

IPv6中任意播地址只能指定给IPv6路由器、可以用作目标地址、代表一组接口的标识符，但不能作为源地址。   

③组播（Multicast）地址。 组播地址是一组接口（一般属于不同结点）的标识符，发往组播地址的分组被传送给该地址标识的所有接口。IPv6中没有广播地址，它的功能已被组播地址所代替。 在IPv6地址中，任何全“0”和全“1”字段都是合法的，除非特别排除的之外。特别是前缀可以包含“0”值字段，也可以用“0”作为终结字段。一个接口可以被赋予任何类型的多个地址（单播、任意播、组播）或地址范围。 

IPv6协议对其报头定义了8个字段。

1. 版本：长度为6位，对于IPv6，本字段的值必须为6。
2. 通信量类：长度为8位，区分不同的IPv6数据报的类别或优先级。
3. 流标号：长度为20位，用于标识属于同一业务流的包（和资源预分配挂钩）。
4. 有效净荷长度：长度为16位，除基本首部以外的字节数。
5. 下一个首部：长度为8位，指出了IPv6头后所跟的头字段中的协议类型（指出高层是TCP还是UDP）。
6. 跳数限制：长度为8位，每转发一次该值减1，到0则丢弃，用于高层设置其超时值。
7. 源地址：长度为128位，指出发送方的地址。
8. 目标地址：长度为128位，指出接收方的地址。             

     通常在联网的计算机中，有一类主机用铜缆或光纤连接在局域网中，从来不会移动，我们认为这些主机是静止的。可以移动的主机有两类，一类基本上是静止的，只是有时候从一个地点移动到另一个地点，并且在任何地点都可以通过有线或无线连接进入Internet；另一类是在运动中进行计算的主机，它通过在无线通信网中漫游来保持网络连接。为解决前一类偶尔移动的主机异地联网的问题，IETF成立了专门的工作组，并预设了下列研究目标：  

• 移动主机能够在任何地方使用它的家乡地址进行连网；  

• 不允许改变主机中的软件：

• 不允许改变路由器软件和路由表的结构；  

• 发送给移动主机的大部分分组不需要重新路由；  

• 移动主机在家乡网络中的上网活动无须增加任何开销。 IETF 给出的解决方案是RFC 3344 （IP Mobility Support for IPv4）和RFC 3775 （Mobility Support in IPv6）。RFC 3344增强了IPv4协议，使其能够把IP数据报路由到移动主机当前所在的连接站点。按照这个方案，每个移动主机配置了一个家乡地址（home address）作为永久标识。当移动主机离开家乡网络时，通过所在地点的外地代理，它被赋予了一个转交地址（care-of address）。