＜为何要部署IPV6＞
·IPv4的局限性：
  1.地址空间的局限性：IP地址空间的危机由来已久，并正是升级到IPv6的主要动力。
  2.安全性：IPv4在网络层没有安全性可言，安全性一直被认为是由网络层以上的层负责。
  3.自动配置：对于IPv4节点的配置,重编址比较复杂，让很多普通用户无所适从。
  4.NAT：破坏了Internet端到端的网络模型。
  5.由于IPv4地址分配杂乱无章，没有层次性，网络设备需要维护庞大的路由表项。
  6.IPv4包头过于复杂，使得网络节点处理的效率不高。

IPV6的好处：
  1、超大的地址空间
  2、全球可达性，不需要再用NAT
  3、全球重新部署，有规划，易于实现聚合，路由汇总
  4、多宿主。一个接口可以配多个主IP地址
  5、无状态自动配置。电脑通过路由器发送来的网络号和EUI64自动给自己配IP地址，实现即插即用
  6、方便的进行重编址
  7、包头简单，通过扩展包头技术可实现以后的新技术扩展

ipv4 路由转发的时候，ip包会改变checksum(校验和) 和TTL(每经过一个路由器TTL值减一)
ipv6 只变TTL，没有校验和，取消了校验位

CPU现在无法实现128位的转发。
最好只是64位的。

·Theoretical limit: 4.3 billion  (十亿)   43亿
  Practical limit  : 250 million  (百万)   2.5亿

  Over 420 million Internet in Y2001 
  (less than 10% of the worldwide population)


取消了广播，组播代替广播。所以没有ARP。
IPv4中的广播(broadcast)可以导致网络性能的下降甚至广播风暴(broadcast storm).在IPv6中,就不存在广播这一概念了,取而代之的是组播(multicast)和任意播(anycast),任意播也称为泛播.

IPV6在以太网中的协议ID值是0x86DD

＜IPV6地址的表示方法＞
·IPv4  点分十进制      32bit
  IPv6  冒号分十六进制  128bit

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000    =>::
0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001    =>0:0:0:0:0:0:0:1=>::1
2001:0000:0000:1234:0000:0000:0567:00ff    =>2001::1234:0:0:567:ff   只能有一个::
fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009    =>fe80::9


URL的IPV6地址表示
   为了区分IPV6地址中的冒号和端口号前的冒号，要把IPV6地址用[]括起来
www.example.net:8080/index.html
   https:[2001:410:0:1:250:fcee:e450:33ab]:8443/abc.html

IPV6中掩码的表示：
在IPV6中掩码只能使用CIDR表示法
2001:410:0:1::45ff/128
2001:410::1/64

注意：在IPV6中没有广播地址和网络号保留地址，即全0全1可用作主机号

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IPv4与IPv6包头结构比较：
IPv4：

IPv6：

Field name kept from IPv4 to IPv6
Field not kept in IPv6
Name and position changed in IPv6
New field in IPv6


Traffic Class优先级设置
Payload Length负载长度，相当于v4头长度减去固定长度
Next Header下一跳包头，相当于v4的Protocol字段；或者表示扩展包头类型
Hop Limit相当于v4中的TTL
Flow label流标签字段


IPv6地址组成：
IPv6地址＝前缀＋接口标识
前缀：相当于v4中的网络号
接口标识：相当于v4当中的主机号


＜IPV6的地址类型＞
可分为三大类：
1、单播地址
2、组播地址
3、任意播地址


1、单播--Unicast : one to one
·单播地址用于一对一的连接
·IPv6单播地址有以下六种类型：

　1－Aggregate Global Unicast Address   2xxx:xxxxx/3  -  3FFF: :FFFF
                                        2001::/16  IPV6因特网地址
                                        2002::/16  6to4过渡地址
  2－Link Local Address　　　           FE80::/10   (前10位以FE80开头)
  3－Site Local Address (Private)       FEC0::/10  （私网IP）
  4－Unspecified Address　　            0:0:0:0:0:0:0:0/128 => ::/128
  5－Loopback Address 　　　            0:0:0:0:0:0:0:1/128 => ::1/128
　6－IPv4 Compatible Address            ::192.168.30.1  => ::C0A8:1E01

以下是一些单播地址的具体说明：
1、可聚合全球单播地址Aggregate global unicast address
由IANA分配的可在全球路由的公网IP地址

目前已分配的前缀：2000::/3     占用了12.5%的IPV6地址空间
2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000--3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

这个前缀中总共包含216-3=8192个/16的前缀
2001::/16 目前实际用于IPV6因特网运作的前缀
2002::/16 为使用6-TO-4过渡机制的节点保留
3ffe::/16 用于6bone测试目的的前缀

2、本地链路地址：link-local address
当在一个节点启用IPV6，启动时节点的每个接口自动生成一个link-local address
其前缀64位为标准指定的，其后64位按EUI-64格式来构造
注意：在本链路上，路由表中看到的下一跳都是对端的Link Local地址,不是公网IP地址

前缀：FE80::/10
(前10位为FE80，如果没定义下54位为0，后64位为mac地址转化)
范围：只能在本地链路使用，不能在子网间路由

在一个接口可以配置很多IPv6地址，所以学习路由就有可能出现很多下一跳。所以必须使用Link Local地址唯一标识一个节点，（在每个接口只能有一个Link Local地址）。在本地链路看到下一跳都是对端的Link Local地址。
在网络重新编址过程中，节点和路由器的Link Local地址不会发生变化，可以很容易地做一个修改，不用担心网络不可达。

R1（config-if）#ipv6 address FE80:0:0:0:0123:0456:0789:0abc link-local   手工指定link-local地址

3、本地站点地址：site-local address
IPV6的私网地址，就像IPV4中的私网保留地址一样
只占用到整个IPV6地址空间的0.1%

前缀：FEC0::/10  其后的54比特用于子网ID  最后64位用于主机ID
范围：只能在本站点内使用，不能在公网上使用

例如：在本地分配十个子网
1、 FEC0:0:0:0001::/64
2、 FEC0:0:0:0002::/64
3、 FEC0:0:0:0003::/64
10、FEC0:0:0:000A::/64

本地站点地址被设计用于永远不会与全球IPV6因特网进行通信的设备，比如：打印机、内部网服务器、网络交换机等

4、未指定地址Unspecified address
形式：0:0:0:0:0:0:0:0 （就这一个）
表示地址未指定，或者在写默认路由时代表所有路由

5、回环地址Loopack address
形式：0:0:0:0:0:0:0:1 （就这一个）  
相当于IPv4中127.0.0.1地址的含义一样，表示节点自已

6、内嵌IPV4地址的IPV6地址IPv4 Compatible Address 
1、IPV4兼容的IPV6地址--用于在IPV4网络上建立自动隧道，以传输IPV6数据包。
   其中高96bit设为0，后面跟32bit的IPV4地址
   0000:0000:0000:0000:0000:0000:206.123.31.2
   0000:0000:0000:0000:0000:0000:ce7b:1f01
由于这种机制不太好，现在已经不再使用，转而采用更好的过渡机制

2、映射IPV4的IPV6地址--仅用于拥有IPV4和IPV6双协议栈节点的本地范围
   其中高80bit设为0,后16bit设为1，再跟IPV4地址
   0000:0000:0000:0000:0000:ffff:206.123.31.2
   0000:0000:0000:0000:0000:ffff:ce7b:1f01

EUI-64格式：扩展惟一标识符
在IPV6中，无状态自动配置机制使用EUI-64格式来自动配置IPV6地址
所谓无状态自动配置是指在网络中没有DHCP服务器的情况下，允许节点自行配置IPV6地址的机制。

EUI-64的构造规则--根据接口的MAC地址再加上固定的前缀来生成一个IPV6的地址

工作原理：自动将48bit的以太网MAC地址扩展成64bit，再挂在一个64bit的前缀后面，组成一个IPV6地址

一、将48位的MAC地址从中间分开，插入一个固定数值FFFE
    0050:3EE4:4C00-->0050:3EFF:FEE4:4C00

二、将第7个比特位反转，如果原来是0，就变为1,如果原来是1，就变为0
    0050:3EFF:FEE4:4C00-->0250:3EFF:FEE4:4C00

三、加上前缀--FE80::0250:3EFF:FEE4:4C00  这就是一个完整的IPV6地址
    （即FE80:0000:0000:0000:0250:3EFF:FEE4:4C00）

反转的原因：
　　在MAC地址中，第7比特为1表示本地管理，为0表示全球管理
　　在EUI-64格式中，第7位为1表示全球惟一，为0表示本地惟一

2、组播地址Multicast
在IPV6中没有广播，用组播来代替

前缀：FF00::/8   占用了0.38%的IPV6地址空间

      1111    1111    4bit       4bit
     ｜→固定值←｜|→标志←| |→范围←|

标志位为0000表示是永久保留的组播地址，分配给各种技术使用
标志位为0001表示是用户可使用的临时组播地址

范围段定义了组播地址的范围，其定义如下：

标志位为0000表示是永久保留的组播地址，分配给各种技术使用
标志位为0001表示是用户可使用的临时组播地址

范围段定义了组播地址的范围，其定义如下：
二进制    十六进制    范围类型
0001          1       本地接口范围
0010          2       本地链路范围
0011          3       本地子网范围
0100          4       本地管理范围
0101          5       本地站点范围    类似组播的私网地址
1000          8       组织机构范围
1110          E       全球范围        类似组播的公网地址

下面是一些组播指定地址：
FF02::1    all nodes   在本地链路范围的所有节点，包括路由器，电脑，只要运行IPv6。相当于v4中的224.0.0.1
FF02::2    all routers 在本地链路范围的所有路由器.相当于v4中的224.0.0.2
FF02::5    all ospf routers
FF02::9    all rip routers  所有运行RIP的路由器.相当于v4中的224.0.0.9
FF02::A    all eigrp routers   所有运行eigrp的路由器
FF05::2                在一个站点范围内的所有路由器


被请求节点的组播地址solicited-node multicast address
一种特殊的组播地址，对于节点或路由器的接口上配置的每个单播和任意播地址，都会自动生成一个对应的被请求节点组播地址。注意link-local address也会生成一个被请求节点的组播地址。

工作范围：只在本地链路上有效

特点：1、在本地链路上，被请求节点的组播地址组中通常只包含一个用户
      2、只要知道一个节点的IPV6地址，就能计算出它的被请求节点的组播地址

作用：1、在IPV6中，没有ARP。ICMP代替了ARP的功能，被请求节点的组播地址被节点用来获得相同本地链路上邻          居节点的链路层地址
      2、用于重复地址检测DAD，在使用无状态自动配置将某个地址配置为自已的IPV6地址之前，节点利用DAD
         验证在其本地链路上该地址是否已经被使用。

前缀：  FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FFxx:xxxx/104
  即：  FF02::1:FFxx:xxxx/104

如何产生：被请求节点组播地址的前104位固定，将IP地址的后24位移下来填充到后面就可以了
   例如：IPv6---2001::1234:5678/64
   被请求节点组播地址---FF02::1:FF34:5678/104
   其中FF02::1:FF为固定部分，共104位

组播IP地址到MAC地址的映射：

映射规则：组播MAC地址的前16位固定为0x3333，将组播IPV6地址的后32位直接映射到组播MAC地址的后32位就可以了。
例：IPV6地址为--FF12::1234:5678/64
    对应的组播MAC地址为--3333:1234:5678
    0x3333为固定前缀

例：所有节点的组播地址：FF02::0001
    对应的组播MAC地址：3333:0000:0001

3、任意播地址Anycast address
应用在one-to-nearest（一到近）模式

任意播是多个设备共享一个地址.分配IPv6单播(unicast)地址给拥有相同功用的一些设备.发送方发送一个以任意播为目标地址的包,当路由器接受到这个包以后,就转发给具有这个地址的离它最近的设备.单播地址用来分配任意播地址.对于那些没有配备任意播的的地址就是单播地址;但是当一个单播地址分配给不止一个接口的时候,单播地址就成了任意播地址。

例如：Mobile方面的特性，移动设备漫游到其他区域，不必接入原始的接入点，只需要找到最近的即可。

必须的IPV6地址：

一旦节点启用IPV6，那么接口就会自动生成下列地址
1、本地链路地址
2、回环地址
3、所有节点多播地址FF02::1
4、如果是路由器，还会有FF02::2
5、被请求节点的组播地址

如果接口配了一个IPV6的单播地址，还会产生被请求节点的组播地址

《如何在帧中继中写MAP》
注意：必须写两条MAP，一条是所配IPV6地址的MAP，一条是link-local地址的MAP
否则会由于没有MAP映射导致无法PING通。

＜IPV6的基本命令＞

R1（config）#ipv6 unicast-routing    在路由器上开启IPV6路由功能
R1（config-if）#ipv6 enable        在接口下启用IPV6，会自动生成一个link-local地址
R1（config-if）#ipv6 address 2001::1/64   指定一个IP地址，配置后会自动生成一个link-local地址
R1（config-if）#ipv6 address FE80:0:0:0:0123:0456:0789:0abc link-local   手工指定link-local地址
R1（config-if）#ipv6 address 2001:0410:0:1::/64 eui-64  使用eui-64格式自动生成IPV6地址的低64位
R1（config-if）#ipv6 unnumbered   让本接口使用另一个接口的MAC地址生成源地址
R1（config-if）#ipv6 mtu 1500    配置接口的MTU值
R1（config-if）#ipv6 nd suppress-ra    关闭自动下发前缀
R2(config-rtr)#no split-horizon  关闭水平分割  注意IPV6的水平分割是在进程下关闭，不是在接口下
Router#show ipv6 interface e0    显示IPV6接口的信息，包括IPV6地址，link-local地址，加入的组播地址及被请求节点组播地址

注意：串口和loopback口会借用以太口的MAC地址来生成link-local地址。