IPv6:计算机应用基础

1.IPv6的定义

目前，全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。它是IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。

IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。当前我们使用的第二代互联网IPv4技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，IPv4技术可使用的IP地址有43亿个，其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国只有3000多万个，只相当于美国麻省理工学院的数量。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。

随着电子技术及网络技术的发展，计算机网络将进入人们的日常生活，可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。但是与IPv4一样，IPv6一样会造成大量的IP地址浪费。准确地说，使用IPv6的网络并没有2128-1个能充分利用的地址。首先，要实现IP地址的自动配置，局域网所使用的子网的前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳264个网络终端；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类（Aggregation）的原则，地址的浪费在所难免。

但是，如果说IPv4实现的只是人机对话，而IPv6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等。它将是无时不在、无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网，而且它所带来的经济效益将非常巨大。

2.IPv6的优势

与IPv4相比，IPv6具有以下几个优势：

①IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有232-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2128-1个地址。

②IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

③IPv6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（Quality of Service，QoS）控制提供了良好的网络平台。

④IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。

⑤IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6的网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大地增强了网络的安全性。

3.IPv6寻址及IPv6的地址类型

（1）IPv6地址的形式

在Internet协议版本6（IPv6）中，地址的长度是128位，且用文本表示，以下是用来将IPv6地址表示为文本字符串的三种常规形式：

①冒号十六进制形式。这是首选形式，即n：n：n：n：n：n：n：n。每个n都表示8个16位地址元素之一的十六进制值。例如：(www.xing528.com)

3FFE：FFFF：7654：FEDA：1245：BA98：3210：4562

②压缩形式。由于地址长度的要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写入，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个0块的单个连续序列由双冒号符号（：：）表示。此符号只能在地址中出现一次。例如，多路广播地址FFED：0：0：0：0：BA98：3210：4562的压缩形式为FFED：：BA98：3210：4562，单播地址3FFE：FFFF：0：0：8：800：20C4：0的压缩形式为3FFE：FFFF：：8：800：20C4：0，环回地址0：0：0：0：0：0：0：1的压缩形式为：：1，未指定的地址0：0：0：0：0：0：0：0的压缩形式为：：。

③混合形式。此形式组合IPv4和IPv6地址。在此情况下，地址格式为n：n：n：n：n：n：d.d.d.d，其中每个n都表示6个IPv6高序位16位地址元素之一的十六进制值，每个d都表示IPv4地址的十进制值。

地址中的前导位定义特定的IPv6地址类型，包含这些前导位的变长字段称作格式前缀（FP）。

IPv6单播地址被划分为两部分：第一部分包含地址前缀；第二部分包含接口标识符。表示IPv6地址/前缀组合的简明方式为：IPv6地址/前缀长度。

以下是具有64位前缀的地址的示例：

3FFE：FFFF：0：CD30：0：0：0：0/64

此示例中的前缀是3FFE：FFFF：0：CD30。该地址还可以以压缩形式写入，如3FFE：FFFF：0：CD30：：/64。

（2）IPv6定义的地址类型

①单播地址。用于单个接口的标识符。发送到此地址的数据包被传递给标识的接口。通过高序位8位字节的值来将单播地址与多路广播地址区分开来。多路广播地址的高序列8位字节具有十六进制值FF。此8位字节的任何其他值都标识单播地址。

以下是不同类型的单播地址：

·链路—本地地址。这些地址用于单个链路并且具有以下形式：FE80：：InterfaceID。链路—本地地址用在链路上的各节点之间，用于自动地址配置、邻居发现或未提供路由器的情况。链路—本地地址主要用于启动时以及系统尚未获取较大范围的地址之时。

·站点—本地地址。这些地址用于单个站点并具有以下格式：FECO：：SubnetID：InterfaceID。站点—本地地址用于不需要全局前缀的站点内的寻址。

·全局IPv6单播地址。这些地址可用在Internet上并具有以下格式：010（FP，3位）TLAID（13位）Reserved（8位）NLAID（24位）SLAID（16位）InterfaceID（64位）。

②多路广播地址。一组接口的标识符（通常属于不同的节点）：发送到此地址的数据包被传递给该地址标识的所有接口。多路广播地址类型代替IPv4广播地址。任一广播地址：一组接口的标识符（通常属于不同的节点）。发送到此地址的数据包被传递给该地址标识的唯一一个接口。这是按路由标准标识的最近的接口。任一广播地址取自单播地址空间，而且在语法上不能与其他地址区别开来。寻址的接口依据其配置确定单播和任一广播地址之间的差别。