卷一第二十章：IPV6基础

IPV6

（1）IPV6的优先：
IPV6相比IPV4的优点：空间大（4能有2的32次方地址，而6则又3.4X10的38次方地址）；其次还解决了IPV4协议中存在的问题，例如不够简便、安全性差、QOS功能弱等

（2）IPV6的介绍：
IPV6共有128位，如果采用IPV4常用表示方法的十进制表示那就太长了。一般采用冒号十六进制来表示地址；
我们从二进制转化十六进制来表示：

 

（3）IPV6地址表示压缩规则：
《1》每段（128位分成8段）中的前导0可以去掉，但保证每段至少有一个数字；

《2》一个或者多个连续段内各位全为0时，可用“：：”压缩表示，但一个IPV6地址中只允许有一个双冒号；

 

 

 （4）IPV6地址的组成：
IPV6取消了IPV4的网络号、主机号和子网掩码的概念，代之以前缀、接口标识符、前缀长度；
《1》前缀：类似IPV4的网络号部分，用于标识地址是属于哪个网络；
《2》接口标识符：类似IPV4的主机部分，用于标识这个地址在网络中具体的位置；
《3》前缀长度：类似IPV4子网掩码，用于确定地址中哪一部分是前缀，哪一部分是接口标识符；

 

 

（5）IPV6地址分类
相比IPV4单播、组播、广播地址，IPV6也有不同类型，包括：单播、组播、任播地址；
《1》单播地址：用来唯一表示一个接口，类似IPV4的单播地址。单播地址智能分配给一个节点上的一个接口发送到单播地址的数据报文将被传送给此地址所标识的接口。                  IPV6单播导致根据其作用范围的不同，又可分为链路本地地址、站点本地地址、全球单播地址等。还包括一些特殊地址，如未指定地址和环回地址；

《2》组播地址：用来标识一组接口，类似于IPV4的组播地址。多个接口可配置相同的组播地址，发送到组播地址的数据报文被传送给此地址所表示的所有接口。
IPV5组播地址的范围是FF00::/8

《3》任播地址；任播地址是IPV6中特有的地址类型，也用来标识一组接口。但与组播地址不同的是，发送到任播地址的数据报文被传送给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近的一个接口。
任播地址是从单播地址空间中分配的，并使用单播地址的格式。仅看地址本身，节点是无法区分单播地址和任播地址。所以，必须在配置时明确指明它是一个任播地址。



具体地址类型与前缀关系：

 

 

<1>未指定地址：地址“：：”称为未指定地址，不能分配给任何节点。在节点获得有效的IPV6地址之前，可在发送的IPV6报文的源地址字段填入该地址，表示目前暂无地址。未指定地址不能作为IPV6报文中的目的地址；

<2>环回地址：单播地址 0:0:0:0:0:0:0:1(简化表示为：：1）称为环回地址，不能分配给任何物理接口。它的作用与IP4中的环回接口127.00.1相同，节点可通过给自己发送IPV6报文而测试协议是否工作正常；

<3>链路本地地址：用于链路本地节点之间的通信。在IPV6中，以路由器为边界的一个或多个局域网段称之为链路。使用链路本地地址作为目的地址的数据报文不会被转发到其他链路上。其前缀表示为：FE80::/10

<4>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目的地址的数据报文不会被转发到本站（相当于一个私有网络）点外的其他站点。其前缀标识为FEC0::/10。站点本地地址子实际应用中很少使用。

<5>全球单播地址：与IPV4中的公有地址类似。全球单播地址由IANA负责进行统一分配。全球单播地址前缀标识为2000::/3

<6>组播地址：地址标识为FF00::/8，常用的预留组播地址由FF02::1、FF02::2等

<6>任播地址：任播地址与单播地址没有区别，是从单播地址空间中分配的。


（6）IEEE EUI-64格式
构成IPV6单播地址的接口标识符（相当于IPV4主机号）用来在网络中唯一标识一个接口。目前IPV6单播地址基本上都要求接口标识符为64位。在IPV6协议中，接口标识符可以由管理员配置，也可以由设备自动生成。自动生成的好处是用户无须配置地址，降低了网络部署难度。如果由设备自动生成接口标识符，则需要符合IEEE EUI-64格式规范。
IEEE EUI-64格式的接口标识符从接口的链路层地址（MAC地址）变化而来的IPV6地址中的接口标识符是64位，而MAC地址是48位，因此需要在MAC地址的中间位置（从高位开始的第24位后）插入十六进制数FFEE（1111111111111110）。为了确保这个从MAC地址得到的接口标识符是唯一的，还要将第7位（U/L位）设置为“1”。最后得到的这组数就作为EUI-64格式的接口标识符。

 

 

（7）IPV6邻居发现协议
IPV6邻居发现协议是一项重要协议，他实现了一系列功能，包括地址解析、路由器发现/前缀发现、地址自动配置、地址重复检测等；
（1）地址解析
当我们处于IPV4环境时，如果主机想要和局域网内另外一台主机通信，它需要知道另外一台主机mac地址。主机通过ARP协议解析出另外一台主机的mac地址，从而知道如何封装报文。在IPV6网络中也有解析链路层地址的协议，就是由邻居发现协议来完成，
（2）路由器发现/前缀发现
是指主机能够获得路由器及所在网络的前缀，以及其他配置参数。如果在共享网段上有若干台IPV6主机和一台IPV6路由器，通过路由器发现/前缀发现功能，ipv6主机会发自动发现IPV6路由器上所配置的前缀及链路MTU等信息。
（3）地址自动配置
是指主机根据路由器发现/前缀发现所获得的信息，自动配置IPV6地址。在主机发现了路由器所配置的前缀及链路MTU等信息后，主机会用这些信息来自动生成IPV6地址，然后用此地址来与主机进行通信

IPV6地址解析过程和自动配置过程：