IPv6

IPv6的特点

IPv6的主要特点如下：

• 更大的地址空间。这是最重要的。IPv6 将地址从 IPv4的32位增大到128位，IPv6的地址空间是IPv4的\(2^{128-32}=2^{96}\)倍，从长远来看，这些地址是绝对够用的。
• 扩展的地址层次结构。IPv6因为地址空间很大，所以可以划分为更多的层次。
• 灵活的首部格式。IPv6定义了许多可选的扩展首部，不仅可提供比 IPv4更多的功能，而且能提高路由器的处理效率，这是因为路由器对扩展首部不进行处理。
• 改进的选项。IPv6 首部长度是固定的，其选项放在有效载荷中，选项是灵活可变的。而IPv4所规定的选项是固定不变的，其选项放在首部的可变部分。
• 允许协议继续扩充。IPv6允许不断扩充功能，而IPv4的功能是固定不变的。
• 支持即插即用(即自动配置)。因此IPv6 不需要使用 DHCP。
• 支持资源的预分配。IPv6支持实时音/视频等要求保证一定带宽和时延的应用。
• *** IPv6只有源主机才能分片，是端到端的，不允许类似 IPv4传输路径中的路由分片。***，如果路由器接收到太大的IPv6分组，会直接丢弃。
• IPv6首部长度是固定的40B,而IPv4首部长度是可变的(必须是4B的整数倍)。
• 增大了安全性。身份鉴别和保密功能是IPv6的扩展首部。

IPv6数据报的基本首部

• 版本。占4位，指明协议的版本，对于IPv6 该字段的值是6。
• 通信量类。占8位，用来区分不同的IPv6 数据报的类别或优先级。
• 流标号。占20位，IPv6提出流的抽象概念。流是指互联网上从特定源点到特定终点(单播或多播)的一系列数据报(如实时音/视频传输),而在这个“流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有相同的流标号。
• 有效载荷长度。占16位，指明IPv6 数据报除基本首部以外的字节数(所有扩展首部都算在有效载荷之内)。这个字段的最大值是65535(单位为字节)。
• 下一个首部。占8位，该字段相当于 IPv4首部中的协议字段或可选字段。当IPv6没有扩展首部时，其作用与IPv4的协议字段一样，它指明IPv6 数据报所运载的数据是何种协议数据单元；当IPv6带有扩展首部时，它就标识后面第一个扩展首部的类型。
• 跳数限制。占8位，类似于IPv4首部的TTL字段。源点在每个数据报发出时即设定某个限制值(最大为255)。路由器每次转发时将其值减1,减为零时就将该数据报丢弃。
• 源地址和目的地址。占128位，是数据报的发送端/接收端的IP地址。

IPv6地址

IPv6标准使用冒号十六进制记法，即把地址中的每4位用一个十六进制数表示，并用冒号分隔每16位，如4BF5:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2170。

当16位域的开头有一些0时，可以采用一种缩写表示法，但在域中必须至少有一个数字。例如，可以把地址4BF5:0000:0000:0000:BA5F:039A:000A.2176缩写为4BF5:0:0:0:BA5F:39AA:2176。当有相继的0值域时，还可以进一步缩写。这些域可用双冒号缩写(😃。当然，双冒号表示法在一个地址中仅能出现一次，因为0值域的个数没有编码，需要从指定的总的域的个数来推算。这样一来，前述地址可被更紧凑地书写成4BF5:BA5F:39A:A:2176。

1. 未指明地址：该地址不能用作目的地址，只能用于还未配置 IPv6地址的主机作为源地址。
2. 环回地址：该地址的作用与IPv4的环回地址相同，但IPv6的环回地址仅此一个。
3. 多播地址：该地址的作用和 IPv4的一样。这类地址占IPv6地址空间的1/256。
4. 本地链路单播地址：该地址的作用类似于IPv4的私有IP地址。
5. 全球单播地址：用得最多的地址。IPv6 全球单播地址采用下图所示的三级结构：第一级为全球路由选择前缀，占48 位，用于互联网中的路由选择，相当于IPv4分类地址中的网络号；第二级为子网标识符，占16位，用于各机构构建自己的子网；第三级为接口标识符，用于指明主机或路由器的单个网络接口，相当于 IPv4分类地址中的主机号。

从IPv4到IPv6过度

可以使用双协议栈技术或者隧道技术

双协议栈就是设备可以同时接收和转发IPv4和IPv6的数据报，隧道技术就是将整个IPv6的数据报当作IPv4的数据报的数据部分在IPv4网络上传输