【原创】如何理解 IPv6 地址格式

      前一篇博文《【原创】zookeeper使用过程中遇到的问题》中提及了 IPv6 地址，本文针对 IPv6 地址格式问题做一个简要补充。

之前看到的 TCP 连接信息如下

[root@upu_2 ~]# 
[root@upu_2 ~]# lsof -i :2181 -P|grep LISTEN
java     7853 root   16u  IPv6    21294      0t0  TCP *:2181 (LISTEN)
[root@upu_2 ~]# 
[root@upu_2 ~]# lsof -i :26888 -P
COMMAND   PID USER   FD   TYPE   DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
java     7853 root   27u  IPv6 15051913      0t0  TCP 10.23.46.36:2181->10.23.46.36:26888 (ESTABLISHED)
css     29804 root  113u  IPv4 15051910      0t0  TCP 10.23.46.36:26888->10.23.46.36:2181 (ESTABLISHED)
[root@upu_2 ~]# 
[root@upu_2 ~]# 
[root@upu_2 ~]# netstat -natp|grep 26888
tcp        0      0 10.23.46.36:26888           10.23.46.36:2181            ESTABLISHED 29804/css           
tcp        0      0 ::ffff:10.23.46.36:2181     ::ffff:10.23.46.36:26888    ESTABLISHED 7853/java           
[root@upu_2 ~]# 

可以看到，

• zookeeper 以 IPv6 类型创建了监听 socket
• 业务（zk客户端）基于 IPv4 类型建立了到 zookeeper 的 TCP 连接
• 从 zookeeper 侧看该 TCP 连接，其类型为 IPv6 

而其中 zookeeper 看到的 IPv6 地址表达形式为  ::ffff:10.23.46.36:2181 ，这种形式要如何理解？

（以下内容来自 维基百科）

-=-=-=- 我是第一次和公司同事打麻将的分隔线  -=-=-=-

【IPv6】

      从 IPv4 到 IPv6 最显著的变化就是网络地址的长度。RFC 2373 和 RFC 2374 定义的 IPv6 地址有 128 位长；IPv6 地址的表达形式，一般采用 32 个十六进制数。
      IPv6 中可能的地址有 2^128≈3.4×10^38 个，具体数量为 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 个。也可以想象为 16^32 个，因为 32 位地址每位可以取 16 个不同的值（参考组合数学）。
      在很多场合，IPv6 地址由两个逻辑部分组成：一个 64 位的网络前缀和一个 64 位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做 EUI-64（或者 64-位扩展唯一标识）

【IPv6 地址表示】

      IPv6 地址为 128 位元长，但通常写作 8 组每组四个十六进制数的形式。例如：

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

是一个合法的 IPv6 地址。
      如果四个数字都是 0 ，可以被省略。例如：

2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344

等价于

2001:0db8:85a3::1319:8a2e:0370:7344

遵从这些规则，如果因为省略而出现了两个以上的冒号的话，可以压缩为一个，但这种零压缩在地址中只能出现一次。因此：

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

都是合法的地址，并且他们是等价的。但

2001::25de::cade

是非法的。（因为这样会使得搞不清楚每个压缩中有几个全零的分组）
同时前导的零可以省略，因此

2001:0DB8:02de::0e13

等价于

2001:DB8:2de::e13

如果这个地址实际上是 IPv4 的地址，后 32 位元可以用 10 进制数表示；因此：

ffff:192.168.89.9   等价于 ::ffff:c0a8:5909 ，但 不等价于 ::192.168.89.9 和 ::c0a8:5909 。

ffff:1.2.3.4 格式叫做 IPv4 映射地址，是不建议使用的。而 ::1.2.3.4 格式叫做 IPv4 一致地址。

IPv4 地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 0000:0000:0000:0000:0000:0000:874B:2B34 或者 ::874B:2B34 。同时，还可以使用混合符号（IPv4-compatible address），则地址可以为 ::135.75.43.52。

-=-=-=- 我是第一次和公司同事打麻将的分隔线 -=-=-=-

结论：当 zk 客户端以 IPv4 方式与监听 IPv6 地址的 zookeeper 建立 TCP 连接时，zookeeper 以 IPv4 映射地址形式表达所看到的 TCP 连接信息。