IPv6结构解析-计算机网络技术第3版

近年来Internet飞速发展，导致IPv4地址空间几近耗竭。IP地址变得越来越珍稀，许多企业不得不使用NAT将多个内部地址映射成一个公共IP地址。地址转换技术虽然在一定程度上缓解了公共IP地址匮乏的压力，但它不支持某些网络层安全协议，难免在地址映射中出现种种错误，这又造成了一些新的问题。而且，靠NAT并不可能从根本上解决IP地址匮乏问题，随着连网设备的急剧增加，IPv4公共地址总有一天会完全耗尽。

为了解决上述问题，IETF开发了IPv6。这一新版本也曾被称为“下一代IP”，它综合了多个对IPv4进行升级的提案。在设计上，IPv6力图避免增加太多新特性，从而尽可能地减少对现有的高层和低层协议的冲击。

IPv6协议最大的特点是几乎无限的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有32 2-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有128 2-1个地址。这个地址量是非常巨大的。IPv6继承了IPv4的优点，摒弃了IPv4的缺点。IPv6和IPv4是不兼容的，但IPv6同其他所有的TCP/IP协议族中的协议兼容，即IPv6完全可以取代IPv4。

IPv6的地址长度是128位。将这128位的地址按每16位划分为一个段，将每个段转换成十六进制数字，并用冒号隔开，称为冒号十六进制法。这就形成了IPv6地址，例如2000：0000：0000：0000：0001：2345：6789：ABC0。

为了尽量缩短地址的书写长度，IPv6地址可以采用压缩方式来表示。在压缩时，有以下几个规则。

1）前导零压缩法

将每一段的前导零省略，但是每一段都至少应该有一个数字。例如，2000：0000：0000：0000：0001：2345：6789：ABC0 可以压缩为2000：0：0：0：1：2345：6789：ABC0。有效的“0”不能被压缩，所以上述地址不能压缩为2000：0：0：0：1：2345：6789：ABC。(www.xing528.com)

2）双冒号法

如果在一个以冒号十六进制数表示法表示的IPv6地址中，几个连续的段值都是“0”，那么这些“0”可以简记为“：：”。每个地址中只能有一个“：：”。例如，2000：0000：0000：0001：0000：2345：6789：ABCD 可以压缩为2000：：1：0：2345：6789：ABCD。不允许多个“：：”存在于一个地址中，所以上述地址不能被压缩为2000：：1：：2345：6789：ABCD。

IPv6取消了IPv4的网络号、主机号和子网掩码，代之以前缀、接口标识符、前缀长度；IPv6不再有IPv4地址中A类、B类、C类等地址分类的概念。

（1）前缀：前缀的作用与IPv4地址中的网络部分类似，用于标识这个地址属于哪个网络。

（2）接口标识符：与IPv4地址中的主机部分类似，用于标识这个网络中的具体位置。

（3）前缀长度：类似于IPv4地址中的子网掩码，用于确定地址中哪一部分是前缀，哪一部分是接口标识符。例如，地址2000：0000：0000：0000：0001：2345：6789：ABCD/64中，/“64”表示此地址的前缀长度是64，所以此地址的前缀就是2000：0000：0000：0000，接口标识符就是0001：2345：6789：ABCD。