IPv6详解

一、IPv4的缺陷

1、IPv4的长度（32比特）现在远远无法满足人们的需求（2011年2月3日已分配完毕）

2、IPv4早期的编址方法（分类以及子网划分）不够合理，造成IPv4地址资源的浪费

二、IPv6的诞生

为了解决IPv4地址的耗尽，推出了具有128比特长度的IPv6

三、IPv6引进的主要变化

1、拥有更大的地址空间：IPv6将IPv4的32比特地址空间扩大到128比特，在可预见的未来不会耗尽

2、扩展的地址层次结构：可划分为更多的层次，更好的反映因特网的拓扑结构，使得对寻址和路由层次的设计更具有灵活性

3、灵活的首部格式：增加了定义的可选的扩展首部，不仅提供更多功能，而且可以提高路由器的处理效率

4、改进的选项：IPv6允许分组包含有选项的控制信息，因而可以包含一些新的选项

5、允许协议继续扩充：适应技术进步的能力更强

6、支持即插即用（自动配置）：IPv6支持主机或路由器自动配置IPv6地址及其他网络配置参数，因此IPv6不需要使用DHCP

7、支持资源预分配：提供更好的服务质量保证

 （图片来自b站up主湖科大教书匠）

 四、IPv6的基本首部与扩展首部

1、IPv6基本首部：IPv6数据报主要分为两个部分，基本首部和扩展首部，其中扩展首部不属于IPv6数据报的首部，它与后面的数据部分合起来称为有效载荷

2、与IPv4相比的变化：v6将v4中不需要的功能全部取消了，因此v6数据报中基本首部中的字段减少到只有8个，但由于v6的地址扩展到了128比特，因此使得v6数据报基本首部长度反而增大到了40字节，比v4数据报首部固定部分的长度（20字节）增大了20字节，具体的变化如下

（1）取消了首部长度字段

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 （2）取消了区分服务字段

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（3）取消了总长度字段

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（4）取消了标识、标志和片偏移字段

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 （5）TTL字段改名

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（6）取消了协议字段

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 （7）取消了首部检验和字段

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（8）取消了选项字段

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 3、IPv6字段中各个字段的含义

（1）版本字段：长度为4比特，用来标识IP协议的版本，对于IPv6版本此字段是6

（2）通信量类字段：长度为8比特，该字段用于区分不同的IPv6数据报的类别或优先级。目前正在进行不同的通信量类性能的实验

（3）流标号字段：长度为20比特，“流”就是因特网上从特定源点到特定终点（单播或多播）的一系列IPv6数据报（如实时音视频数据的传送），而在这个流所经过的路径上的所有路由器都保证指明的服务质量，所有同属于一个流的IPv6数据报都具有同样的流标号，换句话说，流标号用于资源分配，对实时音视频数据传送特别有用，对于传统的非实时数据，则没有用处，标记为0

（4）有效载荷长度字段：有效载荷长度字段:长度为16比特，它指明IPv6数据报基本首部后面的有效载荷(包括扩展首部和数据部分)的字节数量。该字段以字节为单位，最大取值为65535，因此 IPv6数据报基本首部后面的有效载荷的最大长度为65535字节。

（5)下一个首部字段：长度为8比特。该字段相当于v4数据报首部中的协议字段和可选字段

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 （6）跳数限制字段：长度为8比特。该字段用来防止IPv6数据报在因特网中永久兜圈。源点在每个IPv6数据报发出时即设定某个跳数限制（最大255）.每个路由器在转发IPv6数据报时，要先把跳数限制字段中的值减去1。当跳数限制的值为0时，就先把这个IPv6数据报丢弃。（即不转发）与v4中的TTL字段作用完全一致

（7）源地址字段和目的地址字段：长度都为128比特，分别用来填写IPv6数据报的发送端以及接收端的IPv6地址

4、IPv6的扩展字段

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五、IPv6地址

1、空间大小 

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2、表示方法 

（1）基本表示

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 （2）表示的简化

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 3、分类方式

（1）基本类型

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 （2）RFC 4291标准分类

         ①未指明地址：128个比特为“全0”的地址，可缩写为两个冒号“:”。该地址不能用作目的地址，只能用于还没有配置到一个标准IPv6地址的主机用作源地址。未指明地址仅有一个。

         ②环回地址：最低比特为1，其余127个比特为“全0”，即0:0:0:0:0:0:0:1，可缩写为:1。该地址的作用与IPv4的环回地址相同。IPv6的环回地址只有一个。

         ③多播地址：最高8比特为“全1”的地址，可记为FF0O::/8。IPv6多播地址的功能与IPv4多播地址相同。这类地址占IPv6地址空间的1/256

         ④本地链路单播地址：最高10比特为1111111010的地址，可记为FE80::/10。即使用户网络没有连接到因特网，但仍然可以使用TCPIP协议。连接在这种网络上的主机都可以使用本地链路单播地址进行通信，但不能和因特网上的其他主机通信。这类地址占IPv6地址空间的1/1024。

         ⑤全球单播地址：

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