IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫，其中Internet Protocol譯為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”。IPv6是IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務組，Internet Engineering Task Force）設計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議

由于IPv4大的問題在于網(wǎng)絡地址資源有限，嚴重制約了互聯(lián)網(wǎng)的應用和發(fā)展。IPv6的使用，不僅能解決網(wǎng)絡地址資源數(shù)量的問題，而且也解決了多種接入設備連入互聯(lián)網(wǎng)的障礙

推動IPv6發(fā)展的主要問題是IPv4地址空間即將耗盡。IPv6也提供了一些新的特性和和改善措施：

1、設計回歸簡潔、透明，提高實現(xiàn)效率，減少復雜性

2、為新出現(xiàn)的移動業(yè)務提供支持

3、重新引入端到端安全和QoS

Ipv6的優(yōu)點

• 128位地址結構，提供充足的地址空間
• 層次化的網(wǎng)絡結構，提高了路由效率
• IPv6報文頭簡潔，靈活，效率更高，易于擴展

IPv6和IPv4相比，去除了IHL、Identification、Flags、Fragment Offset、Header Checksum、Options、Paddiing域，只增了流標簽域Flow Label域，另外，IPv6為了更好支持各種選項處理，提出了擴展頭的概念

（4）支持自動配置，即插即用

（5）支持端到端安全（IPSec）

（6）支持移動特性

（7）新增流標簽功能，更利于支持QoS

IPv6地址結構

1、IPv6地址表示

IPv6地址包括128比特，由使用由冒號分隔的16比特的十六進制數(shù)表示。

另外，對于中間比特連續(xù)為0的情況，還提供了簡易表示方法―――把連續(xù)出現(xiàn)的0省略掉，用::代替（注意::只能出現(xiàn)一次，否則不能確定到底有多少省略的0）

1080:0:0:0:8:800:200C:417A    等價于 1080::8:800:200C:417A

FF01:0:0:0:0:0:0:101           等價于 FF01::101

1080:0:0:0:8:0:0:417A          等價于1080::8:0:0:417A

不同于IPV4地址，IPV6地址需要用[]括起來才可以被瀏覽器訪問，上面一個就要在瀏覽器中輸入http://[2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652]才可以被瀏覽器識別。另 IE6不認IPV6地址

2、IPv6地址前綴表示

ipv6-address/prefix-length

2001:cdba:0000:0000:0000:0000:3257:9652/64

首碼               介面識別字    首碼長度

ipv6-address為16進制表示的128比特地址；prefix-length為10進制表示的地址前綴長度。

3、IPv6地址分類

RFC2373中定義了多種IPv6地址類型

IPv6地址分為單播地址、泛播地址、多播地址。和IPv4相比，取消了廣播地址類型，以更豐富的多播地址代替，同時增加了泛播地址類型

3.1、IPv6單播地址

所有格式前綴不是多播格式前綴（1111 1111）的IPv6地址都是IPv6單播格式（泛播和IPv6單播格式相同）目前廣泛使用的是可聚合全球單播地址、站點本地地址和鏈路本地地址。

IPv6單播地址由子網(wǎng)前綴和接口ID兩部分組成，子網(wǎng)前綴由IANA、ISP和各組織分配。接口標識符目前定義為64比特，可以由本地鏈路標識生成或采用隨機算法生成以保證唯一性

IPv6單播地址有以下六種類型：

1－Aggregate Global Unicast Address   2xxx:xxxxx/3 – 3FFF: :FFFF
2001::/16 IPV6因特網(wǎng)地址
2002::/16 6to4過渡地址
2－Link Local Address              FE80::/10   (前10位以FE80開頭)
3－Site Local Address (Private)       FEC0::/10
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

3.2、IPv6泛播地址

IPv6泛播地址格式和IPv6單播地址相同，用來標識一組接口的地址。一般這些接口屬于不同的節(jié)點。發(fā)往泛播地址的報文被送到這組接口中與其最近的接口

3.3、IPv6多播地址（組播）

前綴：FF00::/8   占用了0.38%的IPV6地址空間

Flags域

標志位為0000表示是永久保留的組播地址，分配給各種技術使用
標志位為0001表示是用戶可使用的臨時組播地址
Scope域

范圍段定義了組播地址的范圍，其定義如下：
二進制    十六進制    范圍類型
0001          1       本地接口范圍
0010          2       本地鏈路范圍
0011          3       本地子網(wǎng)范圍
0100          4       本地管理范圍
0101          5       本地站點范圍    類似組播的私網(wǎng)地址
1000          8       組織機構范圍
1110          E       全球范圍        類似組播的公網(wǎng)地址

group ID域

標識多播組（可能是永久的，也可能是臨時的，范圍由scope定義）

下面是一些組播指定地址：
(1)        保留的多播地址：

FF00::～FF0F::        (共16個地址)

(2)        所有節(jié)點的地址

FF01:0:0:0:0:0:0:1   （節(jié)點本地）

FF02:0:0:0:0:0:0:1   （鏈路本地）

(3)        所有路由器地址

FF01:0:0:0:0:0:0:2   （節(jié)點本地）

FF02:0:0:0:0:0:0:2   （鏈路本地）

FF05:0:0:0:0:0:0:2   （站點本地）

(4)        被請求節(jié)點的地址

FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX

以下IPV6地址比較特殊：

■::/96   即0:0:0:0:0:d:d:d:d 兼容IPV4地址

■::/128  即0:0:0:0:0:0:0:0:0  不確定地址。它不能分配給任何節(jié)點。它的一個應用示例是初始化主機時，在主機未取得自己的地址以前，可在它發(fā)送的任何IPv6包的源地址字段放上不確定地址。不確定地址不能在IPv6包中用作目的地址，也不能用在IPv6路由頭中

■::1/128 即0:0:0:0:0:0:0:0:1 回環(huán)地址。節(jié)點用它來向自身發(fā)送IPv6包。它不能分配給任何物理接口。功能很像我們熟悉的127.0.0.1

■2001:db8::/32 即2001:db8:0:0:0:d:d:d:d  可以理解為保留地址，共特殊目的使用。

■ ff01::1/128（或者只是ff01::1）。接口本地作用域的所有節(jié)點多播地址。

■ ff02::1/128（或者只是ff02::1）。鏈路本地作用域的所有節(jié)點多播地址，與IPv4中的廣播地址類似。

■ ff02::2/128（或者只是ff02::2）。鏈路本地作用域的所有路由器多播地址。

■ ff05::2/128（或者只是ff05::2）。站點本地作用域的所有路由器多播地址。

■ 2002::/16。該前綴用于6to4尋址。

■ ff00::/8。用于多播地址。

■ fe80::/64。鏈路本地地址，它是一種自動分配的IP地址，類似于在IPv4中的自動專用IP地址（APIPA）。如果看到接口分配了一個這樣的地址，表示DHCPv6服務器不可用。更多信息可參看本小節(jié)的”鏈路本地地址”部分。

■ fc00::/8或fd00::/8。ULA可以在Intranet上路由，不能在Internet上路由。ULA在功能上與私有IPv4網(wǎng)絡（10.0.0.0/8，172.16.0.0/12和192.168.0.0/16）類似，因為它們允許創(chuàng)建復雜的內部網(wǎng)絡，并且無需分配公共地址空間。

IPv6全球單播地址空間分配

因特網(wǎng)分配地址權威機構（IANA）負責IPv6地址空間的分配。目前IANA從整個可聚合全球單播地址空間（格式前綴為001）中取2001::/16進行分配。

RFC2450中描述了推薦的地址分配策略。

上圖可聚合全球單播的推薦分配方式

l              FP：格式前綴，對于可聚合全局單播固定為001。

l              TLA ID：頂級聚合標識符。此域由IANA分配給指定的注冊機構。

l              Sub-TLA：次頂級聚合標識符。此域由向IANA注冊的機構為滿足一定條件的組織分配。這些組織一般是具有一定規(guī)模的ISP。

l              NLA ID：下一級聚合標識符。此域由地址注冊機構或其下分配了Sub-TLA的組織分配。

l              SLA ID：站點級聚合標識符。此域一般為組織或企業(yè)內部進行子網(wǎng)劃分使用。

IANA指定的注冊機構則從地址空間2001::/16分配/23前綴，具體如下：

l              2001:0200::/23 到 2001:0C00::/23 分配給亞太地區(qū)（APNIC）

l              2001:0400::/23 分配給美國(ARIN)

l              2001:0600::/23到2001:0800::/23 分配給歐洲和中東(RIPE NCC)

這些注冊機構再從IANA得到的地址空間分配/32前綴給IPv6 ISP，IPv6 ISP再從/32前綴中分配/48前綴給每個客戶。/48前綴的地址空間還可以進一步分為/64前綴的子網(wǎng)。這樣每個客戶大可以有65535個子網(wǎng)。

IPv6基本功能

IPv6基本功能包括IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議（鄰居發(fā)現(xiàn)、路由器發(fā)現(xiàn)、無狀態(tài)地址自動配置、重定向）、IPv6路徑MTU發(fā)現(xiàn)以及IPv6域名解析。其中路由器發(fā)現(xiàn)和無狀態(tài)地址自動配置是IPv6的新增功能，鄰居發(fā)現(xiàn)功能類似于IPv4 ARP，但做了改進和增強。

Ipv6的安全性（IPsec）

IPv6規(guī)范中對兩個安全載荷的描述：身份驗證頭（AH）和封裝安全載荷。一個擴展頭提供身份驗證，該過程使得分組的接收方可以相信源地址通過身份驗證處理，而且分組在傳輸過程中沒有被篡改，另外一個擴展頭保證只有合法的接收方能夠閱讀報文內容。這兩個機制都是基于安全關聯(lián)的概念。

IPv6經(jīng)過身份驗證和加密的分組都能傳達一個安全參數(shù) (SPI),

SPI一般是作為秘鑰交換過程中的一部分商定。

SPI 由這個接收方進行選定。

多播發(fā)送一組接受時，SPI對該組成員有效，成員把組地址和SPI的結合跟秘鑰、算法和其他參數(shù)相關聯(lián)。

IPv4向IPv6過渡技術

當前，大量的網(wǎng)絡是IPv4網(wǎng)絡，隨著IPv6的部署，很長一段時間是IPv4與IPv6共存的過渡階段。通常將IPv4向IPv6過渡分為3個階段：

初始階段 – 共存階段 – 主導階段

過渡階段所采用的過渡技術主要包括：

雙棧技術：雙棧節(jié)點與IPv4節(jié)點通訊時使用IPv4協(xié)議棧，與IPv6節(jié)點通訊時使用IPv6協(xié)議棧。

隧道技術：提供了兩個IPv6站點之間通過IPv4網(wǎng)絡實現(xiàn)通訊連接，以及兩個IPv4站點之間通過IPv6網(wǎng)絡實現(xiàn)通訊連接的技術。

IPv4/IPv6協(xié)議轉換技術：提供了IPv4網(wǎng)絡與IPv6網(wǎng)絡之間的互訪技術。

IPv6/IPv4雙協(xié)議棧

l              雙棧

l              DSTM

隧道（tunnel）是指一種協(xié)議封裝到另外一種協(xié)議中的技術。隧道技術只要求隧道兩端（也就是兩種協(xié)議邊界的相交點）的設備支持兩種協(xié)議。IPv6穿越IPv4隧道技術提供了利用現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡為互相獨立的IPv6網(wǎng)絡提供連通性，IPv6報文被封裝在IPv4報文中穿越IPv4網(wǎng)絡，實現(xiàn)IPv6報文的透明傳輸。

用于IPv6穿越IPv4網(wǎng)絡的隧道技術有：

l              IPv6手工配置隧道

l              IPv4兼容地址自動隧道

l              6to4自動隧道

l              ISATAP自動隧道

l              IPv6 over IPv4 GRE隧道

l              隧道代理技術

l              6over4隧道

l              BGP隧道

l              Teredo隧道

IPv6與IPv4互通技術

IPv6穿越IPv4技術是為了實現(xiàn)IPv6節(jié)點之間的互通，而IPv6/IPv4互通技術是為了實現(xiàn)不同協(xié)議之間的互通。也就是使IPv6主機可以訪問IPv4主機，IPv4主機可以訪問IPv6主機。相關的技術有：

l              SIIT（Stateless IP/ICMP Translation）

l              NAT-PT

l              DSTM（Dual Stack Transition Mechanism）

l              SOCKs64

l              傳輸層中繼（TRT）

l              BIS（Bump in the Stack）

l              BIA（Bump in the API）

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