IP地址之IPv6

一、IPv6概述

  目前使用的IP地址都是IPv4版本，之所以開發出IPv6版本主要是基于以下原因：

    1、IPv4地址空間不足，分配不合理；

    2、IPv4頭部太過于復雜；

    3、使用IPv4使得路由器及主機配置復雜；

    4、對于IPv4重新編址很困難；

    5、使用IPv4會造成龐大的路由表信息；

    6、IPv4對于安全、組播、移動網絡的支持不夠。

  針對于以上問題，目前所采用的解決方法如下：

    1、NAT

     使用NAT技術來將內網的私有地址轉換成可以在公網通信的IP地址，節省地址空間；但做NAT會消耗系統資源，而且會破壞端到端IP應用。

    2、子網劃分

     子網劃分是將一個大的IP段劃分為多個小的IP段，以滿足更多的網絡需求；但子網劃分會進一步造成IP的浪費，每個網絡都有一個網絡地址和一個廣播地址，這兩個地址是不能進行通信的，所以劃分的網絡越多，IP就浪費的越多。

    3、DHCP

     DHCP可以根據需要來自動的分配IP地址，長時間不用的IP就會回收以便再次分配出去。

    4、無類域間路由（CIDR）

     CIDR用于解決路由表龐大的問題，CIDR會將屬于一個子網的多條路由條目I匯總成一條路由以減少路由表的復雜度。

    5、加強地址管理

二、IPv6基本包頭

  IPv6的基本包頭相對于IPv4要減化了不少，其各項的含義如下：

    Version：版本，值為6；

    Traffic class：相當于IPv4中的Service Type，用于標識服務類型。

      PPP：表示IP數據包的優先級，很少使用；

      D：若為0表示一般延遲，若為1表示為低延遲；

      T：若為0表示一般傳輸量，若為1表示高傳輸量；

      R：若為0表示為一般可靠度，若為1表示高可靠度。

    Flow Label：流標簽，長度為20位，用于標識同一數據流。

    PayloadLength：包的總長度，相當于IPv4中的Package Length。

    Next header：包后面的上層協議，相當于IPv4中的Protocol。

      1：ICMP

      4：IP

      6：TCP

      17：UDP

     除了以上的協議標識外，Next header還可以是標識擴展頭，后面會介紹。

    Hop Limit：相當于IPv4的TTL,取值范圍1-255。

三、IPv6擴展頭

  擴展頭位于IPv6的基本頭于四層段頭之間的位置。

  IPv6中定義了6大選項擴展頭：逐跳選項頭、選路頭、分段頭、目的地選項頭、身份驗證頭（AH）頭，封裝安全性凈荷（ESP）頭。

  擴展頭用于實現IPv6中的擴展功能，由于IPv6尚未普及各個擴展頭的功能就不此描述了，下面看一下各個擴展頭在Next header字段中所對應的值

    0：逐跳頭

    43：選路頭

    44：分段頭

    51：身份驗證頭

    52：封裝安全性凈荷頭

    59：沒有下一跳

    60：目的地選項頭

  RFC1883規定，擴展頭鏈接應按以下順序：

    1、IPv6基礎頭

   2、逐跳選項頭

    3、目的地選項頭

    4、選路頭

    5、分段頭

    6、身份驗證頭

    7、封裝安全性凈荷頭

四、IPv6編址

  IPv6采用128位二進數值來標識地址信息，為了簡化書寫和記憶的難度，將其轉換成16進制數值。

  IPv6地址的表示法有三種，分別是：

    1、首選格式

     直接將二進制數轉換成十六進制數。

    2、壓縮表示

     方法1：前導0省略。

     方法2：連續兩個冒號之間的0可以省略，直接用兩個冒號即可，如“::”，但一個IPv6地址只能使用一次，否則會發生混淆。

  IPv6地址分單播地址、組播地址、任意播地址。

    1、單播地址

     單播地址就是可以在互聯網上進行通信的地址。單播的范圍為：2000::/4-3fff::/4。

    2、鏈路本地地址

     用于同一個鏈路上的相鄰節點之間通信，相當于IPv4里面的169.254.0.0/16地址。IPv6的路由器不會轉發鏈路本地地址的數據包。其前綴為FE80::/64，其前綴是固定不變的。

    3、站點本地地址

     對于無法訪問internet的本地網絡，可以使用站點本地地址，這個相當于IPv4里面的私有地址。前綴是FEC0::/48。站點本地址址已被收回，其原因是IPv6數據足夠多，不需要私有地址來節省空間了。

    4、回環地址

     回環地址::1用于標識一個回環接口，可以使一個節點可以給自己發送數據包。相當于IPv4的回環地址127.0.0.1。