IPv6基础
网络协议IPV6基础知识点
网络协议IPV6基础知识点IPv6（Internet Protocol version 6）是目前互联网上广泛使用的IPv4（Internet Protocol version 4）的下一代协议。
由于IPv4地址资源日益紧张，IPv6被开发出来以支持更多的IP地址。
以下是IPv6的一些基础知识点。
1. IPv6地址格式：IPv6地址由8组16进制数构成，每组数使用冒号（:）分隔，总长度为128位。
例如：2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab。
为了简化地址中的连续的0，可以使用“::”来代替。
例如，2001:0db8::1428:57ab。
此外，IPv6地址是区分大小写的。
2.IPv4与IPv6的不同之处：IPv6地址空间远远超过IPv4地址空间。
IPv4提供了大约42亿个地址，而IPv6提供了约340十万亿亿亿个地址。
IPv4使用32位地址，IPv6使用128位地址。
IPv6还提供了更好的报头格式和扩展性，以及更高的传输效率。
3.无状态自动配置（SLAAC）：IPv6引入了一种新的地址配置方法，称为无状态自动配置（SLAAC）。
在SLAAC中，主机通过使用网络内的路由器发送的路由器公告消息来自动配置自己的IPv6地址。
主机根据这些消息中的网络前缀和自己的接口标识符生成IPv6地址。
4. 改进的安全性：IPv6在安全性方面提供了一些改进。
它支持IPsec（Internet Protocol security）协议，IPsec可以提供加密和认证功能，确保数据在传输过程中的安全性和完整性。
与IPv4不同，IPv6数据包的认证和加密不再是可选项，而是成为默认的标准。
5. 流量分级和流束：IPv6引入了一种新的机制，称为流量分级（Traffic class），可以根据应用的特定要求对数据流进行优先级排序。
另外，IPv6还引入了一种流束（Flow label）机制，可以在网络中标识和识别特定的数据流。
IPv6基础介绍
IPv6基础介绍文档摘要：IPv6协议，IPv6优点，IPv6基本功能关键字：IPv6，ICMPv6，DHCPv6，PPPoEv6一、IPv6协议介绍IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。
IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering TaskForce）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。
目前IP协议的版本号是4（简称为IPv4），它的下一个版本就是IPv6。
1、IPv4设计的不足（a）IPv4地址空间不足IPv4地址采用32比特标识，理论上能够提供的地址数量是43亿。
但由于地址分配的原因，实际可使用的数量不到43亿。
另外，IPv4地址的分配也很不均衡：美国占全球地址空间的一半左右，而欧洲则相对匮乏；亚太地区则更加匮乏。
与此同时，移动IP和宽带技术的发展需要更多的IP地址。
IPv4地址资源紧张直接限制了IP技术应用的进一步发展。
针对IPv4的地址短缺问题，也曾先后出现过几种解决方案。
比较有代表性的是CIDR(Classless Inter-Domain Routing)和NAT(IP Network AddressTranslator)。
但是CIDR和NAT都有各自的弊端和不能解决的问题，由此推动了IPv6的发展。
（b）骨干路由器维护的路由表表项过于庞大由于IPv4发展初期的分配规划问题，造成许多IPv4地址分配不连续，不能有效聚合路由。
日益庞大的路由表耗用较多内存，对设备成本和转发效率产生影响，这一问题促使设备制造商不断升级其路由器产品，以提高路由寻址和转发性能。
（c）不易进行自动配置和重新编制由于IPv4地址只有32比特，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址。
因此需要能够进行自动配置和重新编址以减少维护工作量。
IPv6基础及常用命令
IPv6基础及常用命令IPv6/IPv4协议栈对比IPv6的一些变化1）数据链路层（L2）的type字段标识为0x86dd，表示承载的上层协议是IPv6（IPv4对比：type字段为0x0800）；2）IPv6的头部字段（40bytes），和IPv4差别巨大。
•IPv6报文头部是定长（固定为40字节），IPv4报文头部是变长的。
这个意味着，写代码处理IPv6数据报文的效率会提高很多：）；•IPv6中Hop Limit字段含义类似IPv4的TTL；•IPv6中的Traffic Class字段含义类似IPv4中的TOS（Type OfService）；•IPv6的报文头部取消了校验和字段：取消这个字段也是对IPv4协议的一个改进。
当IPv4报文在网路间传输，每经过一个路由器转发就是修改TTL字段，就需要重新计算校验和，而由于数据链路层L2和传输层L4的校验已经足够强壮，因此IPv6取消这个字段会提高路由器的转发效率。
值得一提的是，在IPv6协议下，传输层L4协议UDP、TCP是强制需要进行校验和的（IPv4是可选的）；•IPv6报文头部中的Next Header字段表示“承载上一层的协议类型”或者“扩展头部类型”。
•当IPv6数据报文承载的是上层协议ICMPv6、TCP、UDP的时候，Next Header的值分别为58、6、17，这个时候和IPv4报文头部中的Protocol字段很类似;•当不是以上3种协议类型的时候，IPv6报文头部紧接的是扩展头部。
扩展头部是IPv6引入的一个新的概念，每个IPv6的数据报文可以承载0个或多个扩展头部，扩展头部通过链表的形式组织起来。
当IPv6数据报文承载着扩展头部的时候，Next Header的数值为扩展头部的类型值。
•当发送一个分片IPv6数据报文的时候，IPv6使用的是扩展头部的形式组织各个分片的信息， Next Header字段值为44•对比IPv4，分片信息是记录在IPv4报文头部的分片字段中。
什么是IPV6及网络基础知识
什么是IPV6及网络基础知识什么是IPV6IPV6地址简写规则：1、在4个十六进制位组成的字段中，可以省略前导0;如：09C0=9C0 0000=02、在每个地址中，可使用一对冒号(::)来表示任意数量的连续的`0,;如：ff02:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0005=ff02::5注：一个地址中只能出现一对冒号，否则无法唯一确定地址IPV6地址类型地址类型描述单播一个地址标识单个接口发送给单播地址的分组将传输到该地址标识接口多播一个多播地址标识位于不同设备上的一组接口发送给多播地址的分组将传输到该地址标识的所有接口多播地址不会作为源地址出现任意播一个地址分配给多个接口这些接口代表不同的节点将分组发送到任意播组中最近接口(第一个邻居)，其他情况根据路由协议的度量值确定全球单播地址格式：网络部分提供一台设备到下行专用数据链路的定位，主机部分提供这条数据链路上该设备的标识。
16位的子网ID字段可以提供65536(216)个不同的子网全球路由选择前缀(48)子网ID(16)接口ID (64)本地单播使用范围限定在单条链路上的地址。
唯一性只在所在的链路有效，相同的地址也可能存在于另一条链路上，因此此地址离开所在的链路是不可路由的。
链路本地单播地址的起始10位是1111111010(FE80::/10)IPV6单播地址分配方法：说明：每个接口只能有一个链路本地地址仅仅配置一个全局单播地址也会在接口上创建一个链路本地地址(EUI-64) 接口上可以配置多个IPV6地址。
IPV4和IPV6地址可以同时配置以太网的接口ID是基于接口的48位MAC地址中间插入16位的0XFFFE多播地址格式多播前缀:8位标记:4位范围:4位组ID:112说明：标记位：前3位保留为0，第4位：0-永久的公认的地址;1-暂时的地址范围：包括：节点本地-0X1、链路本地-0X2、地区本地-0X5、组织本地-0X8、全球-0XE、保留-0XF 0X0组ID：前面80位设置为0，只使用后面的32位常见的公认IPV6多播都属于永久的链路本地的范围;地址多播组FF02::1所有的节点FF02::2所有的路由器FF02::5OSPFv3路由器FF02::6OSPFv3指定路由器FF02::9RIPng路由器FF02::AEIGRP路由器FF02::B移动代理FF02::CDHCP服务器/中继代理FF02::D所有的PIM路由器IPV6网络基础知识IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol 译为“互联网协议”。
ipv6 基础知识
ipv4执行分片（报头中有想关字段），ipv6不执行分片（frgmentation），而使用PMTUD（path mtu discovery）。这个回头再说。
2.ipv6地址分类
unicast 单播地址
global aggregatable address（相当于IPv4的公有IP） 2000::/3
ipv6 基础知识
1.基本概念
128位二进制数组成，每4位转换为1个16进制数，共32个16进制数，每4位16进制数为一组，组间用：间隔。
基本格式：
2001：0000：1234：0012：0000：0000：0ef0：abcd
每个组开头的0可以省略
2001：0：1234：12：0：0：ef0：abcd
地址中若干个连续的全为0的段可以简写成‘：’，这种缩写形式在一个地址中只能使用一次。
2001：0：1234：12：0：ef0：abcd
ipv4报头 20个字节 12个字段
ipv6报头 40个字节 8低了转发延迟。
ipv4中tcp校验是必选的，udp为可选。
anycast 任意播地址（用于移动IP、手机漫游等，不要求）
global aggregatable address
link local address
site local address
说明：
link local address 链路本地地址：用做本地链路的管理用途，是发送管理流量和更新包时的源地址，只在一条链路上，不跨路由，自动生成。
ipv6 基础知识
(2008-11-03 22:16:15)
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IPv6基础知识
IPv6基础知识一、格式1.IPv6=前缀+接口ID.前缀：相当于V4地址中的网络ID（前缀由IANA、ISP和各组合分配）.接口标识：相当于V4地址中的主机ID（接口标识符目前定义为64比特，可以由本地链路标识生成或采用随机算法生成以保证唯一性）2.128位长，用冒号将128比特分割成8个比特的部分，每个部分包括4位的16进制数字。
3.地址前缀长度用“/xx”来表示《》4.举例：-3ffe：1900:1100:0001：d9e6：0b9d：14C6：45ee/66举例：/64 （前64位网段）/128（主机或者还原口loop dack）二、IPv6地址缩写1、每个16位的分段开头的零可以省略2、一个或多个相邻的全零分段可以用双冒号：：表示3、双冒号只能使用一次4.以下是同一个地址不同表示的列子：-0001:0123:0000:0000;0000:ABCD:0000:0001/96（16*8=128）-1:123:0:0:0:ABCD：0:1/96-1:123::ABCD:0:1/96三、IPv6地址的分类1、单播地址（unicast address）链路本地地址（link-local）{二进制前缀：1111111010（IPv6标识：FE80：：/10-FEBF::/10）全局单播（globat unllait ）{二进制前缀：001（IPv62000：：/3-3FFF：：/3）}《拼一个网络是否通cmd——ping IP》四、单播地址1、标识单台设备的地址（仅某个接口）2、IPv6单播地址分类（根据地址范围）：--全局单播地址如：2001：A104:6101:1::EO:F726:4E58--链路本地地址如：FE80::E0:F7026:4E58--站点本地（site-local）如FEC0::E0:F726:4E58--唯一本地地址（unique-local）如FD00::E0:F726:4E58五、全局单播地址（global unicast）2012：：1/64--全局唯一地址（类似于IPv4的公有地址）--带有全球地址的数据包可被转发或者汇总到全球网络的任何部分-rfc3587--全局单播地址层次结构：001/全局路由前缀（45位）/子网ID（16位）/接口ID（64位）--2000：：/3（16进制）--最小2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000--最大3FFF：FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF：FFFF--关于接口ID：之所以叫做接口ID，是因为一个设备可以拥有不止一个IPv6接口，所以标识接口比标识一个设备更准确。
ipv6基础知识
80. | |
36. 0 1 2 3
37. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
38. +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
25. +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-&#地址只能支持42亿多个地址的空间，以目前情况看根本不够用；
28. 安全性：本身无安全性考虑，真正的安全性需要上层协议支持，IP层不支持；
68. RFC1883已经被RFC2460取代，主要是RFC1883中Prio字段只有4位，而IPv4中的TOS字段为8位，两者不能完全兼容。
69.
70. 2.2.2 RFC2460定义的IPv6头
71. 0 1 2 3
51. | |
52. + +
12. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
计算机网络与通信技术：IPv6基础
课程内容
• 一、 IPv6概述 • 二、 IPv6地址 • 三、邻居发现机制 • 四、报文结构 • 五、 IPv6单播路由 • 六、 IPv6过渡技术
27
1、IPv6报文结构
• IPv6数据包由一个基本报头加上0个或多个扩展报头再 加上上层协议单元构成。
2、IPv6基本报头结构
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
24
31
流标号
下一个首部 跳数限制
IPv6 的 基本首部 （40 B）
源地址 （128 位）
目的地址 （128 位）
IPv6 的 有效载荷 （至 64 KB）
有效载荷（扩展首部 / 数据）
位0
4
12
版本 通信量类
有效载荷长度
16
24
31
流标号
下一个首部 跳数限制
➢ Ipv6地址配置对象：主机和网络设备 ➢ 网络设备和服务器手工配置
• 自动配置
➢ 有状态地址自动配置（DHCPv6） ➢ 无状态地址自动配置
地址自动配置技术的作用
自动配置技术能够完成以下功能： 赋予主机自己的地址参数
前缀 接口ID
赋予主机其它的相关参数 路由器地址 跳数 MTU
类似IPv4中的私（内）网地址，以FEC0：：为前缀。其中前十bits 固定为1111111011，紧跟在后 面的是连续38bits 0。对于站点本地地址来说，前48bits 总是固定的。在接口ID和48bits 特定前缀 之间有16bits 子网ID字段，供机构在内部构建子网。站点本地地址不是自动生成的。
PC2
地址解析
• 发送主机在接口上发送NS报文，该报文的目的地址 为目标IP地址所对应的请求节点组播地址（Solicitednode），NS报文中包含了自己的链路层地址
IPv6基础介绍
IPv6基础介绍⼀、IPv6基础介绍1、IPv6是Internet⼯程任务组（IETF）设计的⼀套规范，它是⽹络层协议的第⼆代标准协议，也是IPv4（Internet Protocol Version 4）的升级版本。
2、IPv6与IPv4的最显著区别：IPv4地址采⽤32⽐特标识，⽽IPv6地址采⽤128⽐特标识。
128⽐特的IPv6地址可以划分更多地址层级、拥有更⼴阔的地址分配空间，并⽀持地址⾃动配置；近乎⽆限的地址空间是近乎⽆限的地址空间是IPv6的最⼤优势。
3、IPv6基本报头：（1）IPv6报⽂由IPv6基本报头、IPv6扩展报头以及上层协议数据单元三部分组成。
（2）IPv6的基本报头在IPv4报头的基础上，增加了流标签域，去除了⼀些冗余字段，使报⽂头的处理更为简单、⾼效。
（3）关键字段：Traffic Class：流类别，长度为8bit，它等同于IPv4报头中的TOS字段，表⽰IPv6数据报⽂的类或优先级，主要应⽤于流可以理解为特定应⽤或进程的来⾃某⼀源地它⽤于区分实时流量。
流可以理解为特定应⽤或进程的来⾃某⼀源地QoS。
Flow Label：流标签，长度为流标签，长度为20bit，它⽤于区分实时流量址发往⼀个或多个⽬的地址的连续单播、组播或任播报⽂。
IPv6中的流标签字段、源地址字段和⽬的地址字段⼀起为特定数据流指定了⽹络中的转发路径。
这样，报⽂在IP⽹络中传输时会保持原有的顺序，提⾼了处理效率。
随着三⽹合⼀的发展趋势，IP⽹络不仅要求能够传输传统的数据报⽂，还需要能够传输语⾳、视频等报⽂。
这种情况下，流标签字段的作⽤就显得更加重要。
跳数限制（Hop Limit）：长度为8bit，该字段类似于IPv4报头中的Time to Live字段，它定义了IP数据报⽂所能经过的最⼤跳数。
每经过⼀个路由器，该数值减去1；当该字段的值为0时，数据报⽂将被丢弃。
（4）IPv6为了更好⽀持各种选项处理，提出了扩展头的概念。
IPv6技术基础介绍
IPv6技术基础介绍一、帧格式介绍IPv6地址长度为128bits，头部长度固定在40字节，其帧格式如下图所示：图1 IPv6帧格式帧格式说明：Version（版本号）：4位，IP协议版本号，值= 6。
Traffic Class（通信类别）：8位，指示IPv6数据流通信类别或优先级。
功能类似于IPv4的服务类型（TOS）字段。
Flow Label（流标记）：20位，IPv6新增字段，标记需要IPv6路由器特殊处理的数据流。
该字段用于某些对连接的服务质量有特殊要求的通信，诸如音频或视频等实时数据传输。
在IPv6中，同一信源和信宿之间可以有多种不同的数据流，彼此之间以非“0”流标记区分。
如果不要求路由器做特殊处理，则该字段值置为“0”。
Payload Length（负载长度）：16位负载长度。
负载长度包括扩展头和上层PDU，16位最多可表示65535字节负载长度。
超过这一字节数的负载，该字段值置为“0”，使用扩展头逐个跳段（Hop-by-Hop）选项中的巨量负载（Jumbo Payload）选项。
Next Header（下一包头）：8位，识别紧跟IPv6头后的包头类型，如扩展头（有的话）或某个传输层协议头（诸如TCP，UDP或着ICMPv6）。
Hop Limit（跳段数限制）：8位，类似于IPv4的TTL（生命期）字段，用包在路由器之间的转发次数来限定包的生命期。
包每经过一次转发，该字段减1，减到0时就把这个包丢弃。
Source Address（源地址）：128位，发送方主机地址。
Destination Address（目的地址）：128位，在大多数情况下，目的地址即信宿地址。
但如果存在路由扩展头的话，目的地址可能是发送方路由表中下一个路由器接口。
二、IPv6的地址分类IPv6主要有三种类型的地址：单播地址、组播地址和任播地址。
●单播地址：用来唯一标识一个接口，类似于IPv4的单播地址。
发送到单播地址的数据报文将被传送给此地址所标识的接口。
IPv6 基础知识简介ppt课件
IPv6地址的表示
• 用十六进制表示，如： FE08:…. • 4位十六进制数一组，中间用 “ : ” 隔开，共8组(共
16个字节、128bit)
2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF • 以零开头组可以省略前面的0，连续多个全0的组可
用“::”表示，如：
2001:410:0:1::45FF （注意：“::”只能出现一次） • 地址前缀长度用“/xx”来表示，如： 1::1/64
• 站点本地地址(4291已废弃)，站点内寻址，以FEC0开头, 例FEC0::E0:F726:4E58 Page 9
2、IPv6 单播地址--地址的组成
IPv6地址组成：前缀 + 接口标识
• 前缀：通常带有注册者、提供商和授权的信 息、子网信息，相当于IPv4地址中的网络ID。 • 接口标识：相当于IPv4地址中的主机ID • 地址 2001:A304:6101:1 E0:F726:4E58 IPv6地址 2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58 /64 的构成如下：
前缀
接口标识
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2、IPv6 地址—IPv6接口ID的生 成方式 依据IEEE-EUI-64自动生成：将48比特
的MAC地址转化为64比特的接口ID
•48比特的MAC地址(前24位是Organizationally Unique Identifiers (OUI)，c是公司标识，第7bit 是 (U/L)位，0表示本地唯一的，1表示全球唯一，第8bit 是 (I/G)位，m就是扩展标识符)
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1、IPv6的产生背景
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IPv6的技术特点
IPV6基础知识总结
IPV6学习总结1 IPV6基础知识1.1IPV6产生背景IPV4网络设计设计之初的目的不是为满足全球网络用户，有许多设计不合理的地方; 因为一些历史原因，导致IP分配不公平，一些发展中国家网络用户数量多，IP地址不足；IPV4地址的层次分配缺乏统一的管理，采用与网络拓扑无关的形式分配地址，导致骨干路由器中存在大量的路由表项，增加了路由存贮和查找的开销；IPV4只针对净荷载加密，导致IP层受到安全攻击；IPV4地址基本耗尽，虽然有诸如NAT翻译技术，但是破坏了网络端到端的设计原理，为恐怖分子和其他组织提供了保护伞；IPV4缺乏服务保证；IPV4移动性支持不足。
基于以上原因，催生下一代互联网协议IPV6诞生。
1.2 1.2 IPV6网络环境IPV6网络中多次用到术语节点本地、链路本地和站点本地地址，通过下面拓扑图, 可以快速理解这三个概念，其中：节点：node-local(interface-local),在同一个单机上接口地址；链路：link-local,在同一个链路上使用的地址；链路层能互通的接口可以称之为在同一个链路。
站点：site-local,在同一个IPV6私有网络中的地址；唯一本地：Unique-local,在RFC4193 中取代site-local 地址；具体的概念如下图所示：网络1.3IPV6地址类型IPV6协议定义IPV6的地址长度为128位，有更大的地址空间，更多的地址。
IPV6 地址有单播、任播和组播地址类型，取消了广播地址，具体介绍如下：单播地址：一个单播地址对应一个接口，发往单播地址的数据包会被对应的接口接收，相当于IPv4的公网地址（IPv6的诞生根本上就是为了解决IPv4公网地址耗尽的问题）。
这种地址在全球的路由器间可以路由。
任播地址：一个任播地址对应不同节点的一组接口，发往任播地址的数据包会被这组接口的其中一个接收，被发往路由协议认为距离数据包源节点最近的那个接口上，适合于一对一组中的一个（OnetOOne OfMany）的通信需求。
IPv6的地址基础知识
IPv6 地址分类
未指明地址 1. 这是 16 字节的全 0 地址，可缩写为两个冒号“::”。 2. 这个地址只能为还没有配置到一个标准的 IP 地址的主机当作源地 址使用。 3. 这类地址仅此一个。
环回地址 1. 即 0:0:0:0:0:0:0:1（记为 ::1）。 2. 作用和 IPv4 的环回地址一样。 3. 这类地址也是仅此一个。
三个 0 省略，写成 1 个 0。
零压缩
冒号十六进制记法可以允许零压缩 (zero compression)，即一连串 连续的零可以为一对冒号所取代。 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可压缩为： FF05::B3
注意：在任一地址中只能使用一次零压缩。
点分十进制记法的后缀
冒号十六进制记法可结合使用点分十进制记法的后缀，这种结合在 IPv4 向 IPv6 的转换阶段特别有用。
例如：0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 再使用零压缩即可得出： ::128.10.2.1
CIDR 的斜线表示法仍然可用。 例如：60 位的前缀 12AB00000000CD3 可记为：
12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或 12AB::CD30:0:0:0:0/60 （零压缩） 或 12AB:0:0:CD30::/60 （零压缩）
接口标识符 (128 – n ) bit
全球路由选择前缀 (n bit)
子网标识符 (m bit) 接口标识符(128 – n – m ) bit
IPv6 单播地址的几种划分方法
结点与接口
IPv6 将实现 IPv6 的主机和路由器均称为结点。 一个结点就可能有多个与链路相连的接口。 IPv6 地址是分配给结点上面的接口的。
IPV6基础知识-地址与报文格式
IPv6
IPv4协议的局限性
IP地址空间的局限性
骨干路由表数量大
• IPv4的地址位数为32位， 可使用的IP地址数量约 43 亿 个 ， 全 球 公 网 IPv4 地址已于2011年2 月分配完毕；
• 由于IPv4发展初期的分 配规划问题，许多IPv4 地址块分配不连续，不 能有效聚合路由。目前 全 球 IPv4 BGP 路 由 表 仍不断增长，即使经过 CIDR 聚 合 （ Classless Inter-Domain Routing ， 无 类 别 域 间 路由），也有70万条左 右，日益庞大的路由表 耗用内存较多，对设备 成本和转发效率都有一 定的影响；
接口ID（64bit）
如图所示，某设备接口以太网MAC地址为00E0-4C-68-10-18，通过EUI-64自动生成IPv6 的接口ID。 • 步骤1：在MAC地址的高24位厂商ID和低24 位厂商编号ID之间插入两个字节FFFE • 步骤2：将U/L位取反，此处0置为1 注：U/L 位是第一个字节的第七位，用于确定 该地址是全球管理还是本地管理。如果为0就为 全球管理，表示全球唯一地址；为1就为本地管 理，表示本地唯一地址，是网络管理员为了加 强自己对网络管理而指定的地址
IPv6
IPv6地址结构
IPv6地址结构
前缀（64biBiblioteka ）IPv6地址分为两部分 • 网络前缀，相当于IPv4中的网络ID • 接口标识，相当于IPv4中的主机ID
ipv6的基本结构
ipv6的基本结构
IPv6是互联网协议第6版（Internet Protocol Version 6，简称IPv6）的缩写，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是下一代互联网的基础协议，其基本结构包括以下几个方面：
1. 地址空间：IPv6的地址空间由128位二进制数字组成，比IPv4的32位地址空间大得多。
这意味着IPv6可以提供更多的地址，使得互联网能够支持更多的设备和服务。
2. 地址表示法：IPv6地址采用128位的二进制数表示，通常以8组4个十六进制数表示。
例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
3. 层次结构：IPv6地址按照层次结构进行组织，类似于IPv4的IP地址分类。
IPv6地址分为全球单播地址（ULA）、公共单播地址（PUA）、全球多播地址（GMA）、本地多播地址（LMA）和任意播地址（ANYCAST）。
4. 自动配置：IPv6具有自动配置功能，使得网络设备能够自动获取网络参数，如IP地址、子网掩码等。
这大大简化了网络配置和管理的工作量。
5. 安全性和隐私保护：IPv6引入了IPSec（IP安全）协议，提供了数据加密和身份验证功能，增强了网络安全性。
同时，IPv6还支持发送方和接收方的隐私保护，保护用户的个人信息不被泄露。
总之，IPv6作为下一代互联网的基础协议，具有更大的地址空间、更简单的地址表示法、更好的层次结构、更强的自动配置功能以及更高的安全性和隐私保护能力。
这些特点使得IPv6成为构建未来互联网的重要基础。
IPV6协议基础
内嵌IPv4地址的IPv6地址
用于与传统网络之间的互联互通，以使IPv4网络和IPv6网络之间能进行 无缝通信，这里使用的IPv4地址必须是全球唯一IPv4单播地址。
IPv4兼容的IPv6 地址
IPv4映射的IPv6地址
节点所需要的地址
主机节点需要如下地址来标识自己
Link-Local地址
基本IPv6报头： 40字节
8个字段
IPv6报文结构的特点
效率/规范/安全/优质:
取消IP层的校验:
减少重复操作,由上层完成数据校验.
取消中间接点的分片功能
分片重组功能由源和目的端进行,通过PMTU机制来保证.
定长的IPV6报文头 有利于硬件的快速处理,大部分的扩展头中间接点不需要处理.
安全选项成为必须的要求
IPv4 Packet Header
Ver IHL
Service Type
IPv6 Packet Header
Ver Traffic Class 8bits 4bits Payload Length 16bits
Flow Label 20bits
Next Header 8bits Hop Limit 8bits
预定义的组播组
Node-local
所有节点的组播地址： FF01:0:0:0:0:0:0:1 所有路由器的组播地址：FF01:0:0:0:0:0:0:2
Link-local
所有节点的组播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:1 所有路由器的组播地址：FF02:0:0:0:0:0:0:2
三、邻居发现
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地址前缀长度用“/xx”来表示，如： 1::1/64
以下是同一个地址不同表示法的例子：
0001:0123:0000:0000:0000:ABCD:0000:0001/96
1:123:0:0:0:ABCD:0:1/96
1:123::ABCD:0:1/96
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IPv6地址分类
单播地址（Unicast Address） 组播地址（Multicast Address） 任播地址（Anycast Address）
.tw
10
IPv6的新特性
巨大的地址空间
IP地址长度由32位增加到128位。IPv4理论编址节点数为232 ，按目 前人口计算，每3个人拥有2个IPv4地址； IPv6理论编址节点数为 128 28 2 ，每个人拥有5.7×10 个IPv6地址，每平方米的土地上将获得 23 6.5×10 个IPv6地址。
0010000000000001 0000010000010000 0000000000000000 0000000000000001 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0100010111111111
2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff
17
IPv6的全球单播地址
Provider 3 45 Bits
Global Routing Prefix
Site 16 Bits
Subnet ID
Host 64 Bits
Interface ID
001
相当于IPv4的公网IP 首部3位001 45位Global
Routing Prefix可以反映全球ISP的层次结构 Subnet ID 站点汇聚标识符 接口标识位64位
6
IPv4局限性
缺乏服务质量（QoS）保证
基于IPv4的Internet在设计之初只有一种简单的QoS ，即采用 “尽力而为”（best effort）传输，从原理上讲QoS是没有保证 的。文本传输和静态图像等传输对QoS并无要求，但随着IP网上多 媒体业务（如IP电话、VOD和视频会议等实时应用）的增加，网络 对传输延时和抖动均有严格的要求，IPv4网络不能提供有效的支 持。 为 了 在 IPv4 网 络 中 支 持 以 上 应 用 ， 研 究 人 员 开 发 了 RSVP （Resource Reserve Protocol，资源预定协议）协议和RTP/RTCP （实时传输协议/RTP控制协议）协议，但它们都增加了规划和构 造网络的成本及复杂性。
IPv6协议基础
华为3Com技术有限公司
IPv4局限性
地址空间不足
IPv4协议中每一个网络接口由长度为32位IP地址标识，这决定了 IPv4地址空间理论上可以容纳232≈43亿个主机； 到96年已将80%的A类网络地址，50%的B类地址，10%的C类地址全 部分配了，曾经有专家估计到2010年IPv4地址将全部用完；
5
IPv4局限性
IPv4的安全性不足
IP协议设计之初没有考虑安全性，网络的安全性一般由高层处理， 通常是应用层，有时是传输层。例如，HTTPS（安全超文本传输协 议）、SSL（安全套接字层）； 目前，基于IP协议的Internet得到了迅猛发展，IP协议成为未来 信息网络的实际标准，这要求增强IP网络的安全性。基于应用层 和传输层的安全措施难以满足要求； IPSec（IP Security Architecture,IP安全架构）是由IETF正式 定制的一系列基于IP网络的、开放性的IP安全标准，功能是在网 络层对数据包提供加密和鉴别等安全服务。IPSec是IPv4的一个可 选扩展部分，其中有一些基于IP选项的关于IPv4的安全性机制， 但在实际应用中并不成功（在IPv6中，IPSec是一个必要组成部分， 所以IPv6具有很好的内置安全性）
Traffic Class字段用于表示IPv6数据包的类或优先级，网络中的 路由器可以根据该字段对数据包进行不同的特殊处理；
内置的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ全性
IPv6协议全面支持IPSec，提供了端到端通信的安全保障。
全新的邻居发现协议 增强对移动IP的支持
12
IPv6的新特性
对移动性支持好
未来移动通信与互联网的结合将是网络发展的大趋势之一。IPv6 采用了路由扩展报头和目的地址扩展报头，使得IPv6提供了比 IPv4更多、更好的移动性。
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单播地址
IPv6单播地址分类：
全球单播地址
例 2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58
链路本地地址
站点本地地址 唯一本地地址 特殊地址 兼容地址
例 FE80::E0:F726:4E58
例 FEC0::E0:F726:4E58 例 FC00::1/7 例 ::1 例 0:0:0:0:0:0:192.168.1.1
7
IPv6的发展历程
1993年 IETF成立了IPNG工作组 1994年 IPNG工作组提出下一代IP网络协议（IPv6）的推荐版本
1995年 IPNG工作组完成IPv6的协议文本
1996年 IETF发起成立全球IPv6实验床 - 6BONE 1998年 启动面向实用的IPv6教育科研网 - 6REN
第二代欧亚信息网络TEIN2
国际IPv6论坛 6bone
IPv6 forum中国委员会
台湾IPv6门户网站 Google的IPv6站点
简化的报头和灵活的扩展
IPv6基本报头长度固定，提高路由器处理效率； IPv6定义了多种扩展报头，这使得IPv6极其灵活，能提供对多种
应用的强力支持，同时又为以后支持新的应用提供可能。
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IPv6地址表示
0010000000000001000001000001000000000000000000000000000000000001 0000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111
9
主要IPv6网站
美国下代互联网Internet2 欧盟下代互联网GéANT2 互联网工程工作组IETF CERNETIPv6试验床
18
链路本地地址
128 Bits Remaining 54 Bits
1111 1110 10
Interface ID
FE80::/10
每个设备接口在启动IPv6的时候会自动配置一个链路本地地址 IPv6的“邻居发现”机制要用到IPv6的链路本地地址 链路本地地址以“FE80”开头
Interface ID是通过EUI－64自动生成 路由器绝不会转发链路本地地址
特殊IPv6地址
未指定地址 0:0:0:0:0:0:0:0 或 :: 相当于IPv4的0.0.0.0 环回地址（0:0:0:0:0:0:0:1 或 ::1）标识一个环回接口 ,相当于IPv4
的127.0.0.1
兼容地址
与 IPv4 兼容的地址，0:0:0:0:0:0:w.x.y.z 或 ::w.x.y.z
内部局域网
192.168.1.4
4
192.168.1.5
地址池：219.216.193.1~4
IPv4局限性
地址配置和使用不够简便
IPv4地址的手动配置需要使用者必须有一定的网络基础知 识和技能，并且能够从网络管理员那里得到正确配置参数
范围的通知，而这些条件并不总是能够得到满足。
如果使用DHCP服务器自动配置IPv4地址给网络管理增加了 额外的负担，同时也有一定的安全隐患。
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唯一本地地址
128 Bits
L Global 1111 110
ID 40 Bits Subnet ID 16 Bits
Interface ID
FC00::/7
7 Bits
固定前缀FC00::/7
全球唯一前缀Global
常用于构建VPN
ID，随机方式生产
20
特殊IPv6地址和兼容地址
IPv4 映射地址，0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z 或 ::FFFF:w.x.y.z
6to4 地址用于IPv4的网络上传送IPv6的包 6over4地址
ISATAP地址
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基于EUI的接口标识符
先将MAC一分为二
中间填入0xFF 0xFE，得 到EUI－64
将u/l位取反，最后得到 IPv6接口标识符
1999年 完成IETF要求的协议审定和测试
1999年 成立了IPv6论坛，开始正式分配IPv6地址，IPv6的协议文本成 为标准草案
2001年 多数主机操作系统支持IPv6，Windows XP，Linux，Solaris
2003年 各主流厂家基本已推出IPv6网络产品
8
CERNET2主干网
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IPv6 组播地址
组播的特点
任何节点能够是一个组播组的成员。
一个源节点可以发送数据包到组播组 组播组的所有成员收到发往该组的数据包
组播地址在IPv6包中不能用作源地址或出现在任何选路头中
A B
D C
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IPv6 组播地址
8-bit 4-bit 4-bit 112-bit
1111 1111
移动和宽带等新技术的发展要求更多的IP地址；