关于IPV6、IPV4那些事

1. IPV6出现的背景

IP是因特网的核心协议，目前使用最多的IPV4是在20世纪70年代末期设计的，因特网经过几十年的飞速发展，在2011年2月，IPV4地址已经耗尽。为此，解决IPV4耗尽的根本措施就是采用具有更大地址空间的新版本IP，即IPV6。
IPv6是Internet Protocal Version 6的缩写，其中Internet Protocal译为“互联网协议”。IPv6是IETF(互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force)设计的用于替代现行版本IP协议(IPv4)的下一代IP协议， 号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址。

2. IPv6主要特征

• 扩展寻址空间

1. IP地址大小由ipv4的32位增加到128位
2. ipv4的点分十进制变成了ipv6的冒分16进制。

• 地址自动配置和相邻节点搜索

1. IPv6的相邻节点搜索协议简化了IPv6的自动配置。自动配置是IPv6主机的一个功能，可用来自动生成其自身的IPv6地址，从而简化地址管理并缩短管理时间。
2. 相邻节搜索协议对应于以下IPv4的协议组合: 地址解析协议(ARP), Internet控制消息协议(ICMP), 路由器搜索(RDISC)和ICMP重定向。

• 简化包头格式

1. IPv6包头的格式要么删除了某些IPv4的包头字段， 要么将这些字段设置为可选。尽管地址大小增加了，但是这种更改却最大程度减少了IPv6包头所占用的带宽。虽然IPv6地址长度是IPv4的四倍，但是IPv6的包头大小只有IPv4包头大小的两倍。

• 改进了对IP数据包头选项的支持

1. 更改了IP数据包头选项的编码方式，从而提高了转发效率。而且，对IPv6选项长度的限制也不那么严格。这种更改为以后引入新选项提供了更大的灵活性。

• 对IPv6寻址提供了应用程序支持

1. DNS, LDAP和NIS等名称服务;
2. IP 安全体系结构(IPsec)和Internet密钥交换(Internet key Exchange、IKE)等验证和保密性应用程序;
3. 有IP服务质量(IP Quality if Service, IPQoS)提供的区别服务;
4. 由IP网络多路径(IP network multipathing, IPMP)提供的故障转移检测;

3. IPV6的地址结构

• 前缀：相当于v4地址中的网络ID
• 接口标识： 相当于v4地址中的主机ID
• 本地链路地址：fe80::5ed9:98ff:feca:a298 (类似与ipv4的169.254.0.0/16, 如果看到这样的地址就表示目前计算机是无法访问外部服务资源的，在两台计算机网线直连的情况下，可以看到自动分配的地址就是这样的，访问就仅限于直连的这两台计算机之间相互访问)

• 全球单播地址：2001:A304:6101:0001:5ED9:98FF:FECA:A298（就是我们说的公网ip 2000::/3）

  
  
  ipv6地址结构

4. IPV6地址格式

ipv6地址格式

5. IPV6地址类型

一般来讲，一个IPv6的数据报目的地址可以是一下三种基本类型地址之一：
1）单播地址： 单播就是传统的点对点通信。
2）多播地址： 多播是一点对多点的通信，数据报发送到一组计算机中的每一个。ipv6没有采用广播的术语，而是将广播看作多播的一个特例。
3）任播地址：这是IPv6增加的一种类型。任播的终点是一组计算机，但是数据报只交付其中一个，通常是距离最近的一个。

6. 全球单播地址

全球单播的前缀都是: 2000::/3; 这种地址在全球的路由器间可以路由。
全球路由前缀占48位， 子网ID占16位， 接口ID占64位。

现在各大运营商用的ipv6
电信是240e开头的（240e::/20）
移动是2409开头的（2409:8000::/20）
联通是2408开头的（2408:8000::/20）

7. 误区

• ipv6并非不区分内外网，全球单播地址就代表着公网ip
• 分配了ipv6为什么还是访问不了外网？

1. 该ipv6地址没有开通ipv6的外网带宽（简单来说就是你没有缴费，你就用不了）
2. ipv6地址是fe80 | fec0 | fc00 （fc00代替fec0，fec0废弃）开头的，属于链路本地单播地址或者站点本地单播地址（相当于10，172.16，192.168等内网地址）

8. IPv6地址及其前缀

• ::/128 即0:0:0:0:0:0:0:0，只能作为尚未获得正式地址的主机的源地址，不能作为目的地址，不能分配给真实的网络接口。
• ::1/128 即0:0:0:0:0:0:0:1，回环地址，相当于IPv4中的127.0.0.1/8; ping locahost可得到此地址。
• 2001::/16 全球可聚合地址，由 IANA 按地域和ISP进行分配，是最常用的IPv6地址，属于单播地址。
• 2002::/16 6 to 4 地址，用于6to4自动构造隧道技术的地址，属于单播地址。
• 3ffe::/16 早期开始的IPv6 6bone试验网 地址，属于单播地址。
• fe80::/10 本地链路地址，用于单一链路，适用于自动配置、邻机发现等，路由器不转发以fe80开头的地址。
• ff00::/8 多播(组播)地址。
• ::A.B.C.D 兼容IPv4的IPv6地址，其中代表IPv4地址。自动将IPv6包以隧道方式在IPv4网络中传送的IPv4/IPv6节点将使用这些地址。
• ::FFFF:A.B.C.D 是IPv4映射过来的IPv6地址，其中代表IPv4地址，例如 ::ffff:202.120.2.30 ，它是在不支持IPv6的网上用于表示IPv4节点。

9. IPv4与IPv6的地址对应关系

对应关系

10. Ipv6中%

fe80::20c:29ff:fe4c:c003%2
说明: 百分号后面的 2 表示的是对应网卡interface的序号。可以通过 ip addr进行查看

image.png

11. 常用的网络工具ipv6用法

Windows: ping -6
Linux: ping6
ssh –6 –v –p 6100 fec0::1
telnet -6 xxxx
nslookup -q=aaaa www.baidu.com
a(ipv4), aaaa(ipv6)
Curl
涉及域名时，-4参数强制使用ipv4来解析
一个ipv6的url
http://[FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210]:80/index.html
简单判断原则：设计tcp协议时带上方括号[]

12. NAT64和DNS64

https://blog.csdn.net/zhangjie1989/article/details/51464251