IPv6详解

IPv6是互联网协议第六版，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。IPv6地址长度为128位，相比IPv4的32位提供了更大的地址空间，能够更好地满足网络的发展需求。

使用IPv6的原因有以下几点：

1. 彻底解决IPv4地址不足的问题。
2. 能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用。
3. 保证了网络层端到端通信的完整性和机密性。
4. IPv6更加安全，标配加密选项，用户和服务器之间的通信很难被破解。
5. IPv6能大大降低网络延迟，可以从现在普遍100ms左右，降到个位数。低网络延迟不光对打游戏有帮助，它让远程无人机、无人汽车变得可行。

IPv6的特点包括：

1. 更大的地址空间：IPv6的地址长度为128位，相比IPv4的32位提供了更大的地址空间。
2. 更简单的路由：IPv6采用更简单的路由，使得网络拓扑更加简单，减少了路由器的复杂性，从而提高了网络的性能。
3. 支持多媒体应用：IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow Control），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS）控制提供了良好的网络平台。
4. 支持自动配置：IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持，使得网络设备的配置更加简便。
5. 加强的安全性：IPv6增强了安全性，支持更多的安全协议，提供更高的网络安全性，使得网络环境更加安全可靠。

IPv6的格式介绍如下：

IPv6地址为128位长，由8个16位的十六进制数表示。每个十六进制数之间用冒号分隔，前面可以省略0，因此整个地址中不能出现连续的冒号。例如，2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329是一个合法的IPv6地址。IPv6地址可以分为四个部分，每部分都可以使用一个冒号进行分隔。

IPv6的掩码地址表示法有三种：

1. 冒分十六进制表示法：格式为X:X:X:X:X:X:X:X。
2. 0位压缩表示法：例如，FF01:0:0:0:0:0:0:1101压缩为FF01::1101。
3. 内嵌IPv4地址表示法：为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96b采用冒分十六进制表示，而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示。

IPv6单播地址和组播地址的分类如下：

1. IPv6单播地址：

• 全球单播地址（可理解为公网地址）：可用于全球IPv6互联网中，可聚合、可路由，类似于IPv4的公网地址。其前3位固定为001，范围为2000::/3，即2000::～3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF。
• 本地链路地址：仅适用于本地链路的IPv6主机和路由器，其网络标识符至少有8个0，格式为FE80::/10。
• 站点本地地址：仅适用于一个子网中的主机和路由器，其网络标识符的前8个比特为1，格式为FEC0::/7。
• 回环地址：用于本地主机的环路测试，其地址格式为::1/128。
• 未指定地址：用于表示一个未指定或未知的地址，其地址格式为::/128。
• 内嵌IPv4地址的兼容地址：这是一种特殊的IPv6单播地址，用于IPv4-IPv6过渡技术。

1. IPv6组播地址：IPv6组播地址用于标识多个网络接口的IP地址，发送给组播地址的数据包将被发送到由该地址标识的所有接口。组播地址的前4位固定为1111，格式为FFxx::xxxx/8。在IPv6中，有一些特殊的组播地址，这些地址在特定的场景下使用。

其中，IPV6组播地址FF00::/16是一个特殊的组播地址，格式为FF+Lifetime+Scope+112bit的组ID。其中，Lifetime为0代表永久，为1代表暂时的。Scope:为1代表本地接口范围，为2代表本地链路范围，为3代表本地子网范围，为4代表本地管理范围，为5代表本地站点范围，为8代表组织机构范围，为E代表全球范围。

此外，IPV6组播地址FF0X::(X=0~F)也是保留地址，其中FF02::1在本地链路起作用，代表所有的节点；FF02::2在本地链路起作用，代表所有的路由器；FF02::9在本地链路起作用，代表所有的RIP路由器；FF02::1:FFXX:XXXX/104在本地链路起作用，代表被请求节点的组播地址。如果手工配置了全局IPV6地址，还会产生与这些地址相对应的被请求节点的组播地址，格式为FF02::1:FF+这些地址的最后24bit。