1、前戲

IPv6的普及已經(jīng)喊了很多年了，但是事與愿違啊，由于NAT技術(shù)的出現(xiàn)，硬是將當(dāng)時岌岌可危的IPv4拖了二十年，所謂的普及IPv6還是遙遙無期，不可否認(rèn)NAT技術(shù)真的很偉大，但是IPv6肯定是未來的趨勢，作為網(wǎng)絡(luò)編程的開發(fā)人員，系統(tǒng)的詳細(xì)的了解IPv6還是很有必要的。我相信IPv6的普及很快就會到來，身懷此絕技的讀者你們，肯定是香饃饃了。所以開始看文章吧。

其實(shí)我們用的比較多的主流操作系統(tǒng)都已經(jīng)支持了IPv6協(xié)議棧，Windows7，Linux2.6之后的版本等等。

2、IPV6的基本概念

周所周知，IPv6采用128位的地址長度擁有更大的地址空間。首先我們先來認(rèn)識一下IPv6到底長成什么樣子。

IPv6數(shù)據(jù)報文和IPv4有很大的差別：

• 1）數(shù)據(jù)鏈路層（L2）的type字段標(biāo)識為 0x86dd，表示承載的上層協(xié)議是IPv6（IPv4對比：type字段為0x0800）；
• 2）IPv6的頭部字段，和IPv4差別巨大（可以猜測到，IPv6和IPv4無法兼容）。

我們來看下ipv6的報文頭部格式：

ipv6報文頭部

ipv6的頭部更加的簡單，少了很多的字段，對比ipv4,有這幾個地方需要注意：

• 1）IPv6報文頭部是定長（固定為40字節(jié)），IPv4報文頭部是變長的。這個意味著，寫代碼處理IPv6數(shù)據(jù)報文的效率會提高很多：）；
• 2）IPv6中Hop Limit字段含義類似IPv4的TTL；
• 3）IPv6中的Traffic Class字段含義類似IPv4中的TOS（Type Of Service）；
• 4）IPv6的報文頭部取消了校驗(yàn)和字段：取消這個字段也是對IPv4協(xié)議的一個改進(jìn)。當(dāng)IPv4報文在網(wǎng)路間傳輸，每經(jīng)過一個路由器轉(zhuǎn)發(fā)就是修改TTL字段，就需要重新計算校驗(yàn)和，而由于數(shù)據(jù)鏈路層L2和傳輸層L4的校驗(yàn)已經(jīng)足夠強(qiáng)壯，因此IPv6取消這個字段會提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)效率。值得一提的是，在IPv6協(xié)議下，傳輸層L4協(xié)議UDP、TCP是強(qiáng)制需要進(jìn)行校驗(yàn)和的（IPv4是可選的）；
• 5）IPv6報文頭部中的Next Header字段表示“承載上一層的協(xié)議類型”或者“擴(kuò)展頭部類型”。

這里的含義與IPv4有很大的差別，需要加以解釋：

• 當(dāng)IPv6數(shù)據(jù)報文承載的是上層協(xié)議ICMPv6、TCP、UDP等的時候，Next Header的值分別為58、6、17，這個時候和IPv4報文頭部中的Protocol字段很類似;
• 當(dāng)不是以上3種協(xié)議類型的時候，IPv6報文頭部緊接的是擴(kuò)展頭部。擴(kuò)展頭部是IPv6引入的一個新的概念，每個IPv6的數(shù)據(jù)報文可以承載0個或多個擴(kuò)展頭部，擴(kuò)展頭部通過鏈表的形式組織起來。當(dāng)IPv6數(shù)據(jù)報文承載著擴(kuò)展頭部的時候，Next Header的數(shù)值為擴(kuò)展頭部的類型值。

為什么要引入擴(kuò)展頭部這個概念，這里也是IPv6對IPv4改進(jìn)的一個方面，用擴(kuò)展頭部取代了IPv4的可選項信息，精簡了IPv6的頭部，增強(qiáng)了IPv6的擴(kuò)展性。有同學(xué)會不會有疑問，IPv6的分片數(shù)據(jù)報文怎么處理？其實(shí)就是使用了IPv6擴(kuò)展頭部。

當(dāng)發(fā)送一個分片IPv6數(shù)據(jù)報文的時候，IPv6使用的是擴(kuò)展頭部的形式組織各個分片的信息，IPv6報文頭部Next Header字段值為44表示存在擴(kuò)展頭部，擴(kuò)展頭部是IPv6分片數(shù)據(jù)信息。

對比IPv4，分片信息是記錄在IPv4報文頭部的分片字段中。

IPv6的擴(kuò)展頭部類型有很多種，除了上述的分片頭部，還有路由頭部、逐跳可選頭部等，具體的可以參考RFC2460。

本章主要介紹了IPv6的一些很直觀的認(rèn)識，下面逐漸介紹IPv6上的基本知識和概念。

3、ipv6的地址語法

讀者可以網(wǎng)上查，在此不贅述。

4、IPv6地址的號段劃分和前綴表示法

IPv6擁有128位巨大的地址空間，對于那么大的空間，也不是隨意的劃分，而是使用按照bit位進(jìn)行號段劃分（與鵝廠內(nèi)部一些的64位uin改造放號的zone劃分算法）。

IPv6的地址結(jié)構(gòu)如下圖：

例如RFC4291中定義了n=48, m=16，也就是子網(wǎng)和接口ID與各占64位。

IPv6支持子網(wǎng)前綴標(biāo)識方法，類似于IPv4的無分類域間路由CIDR機(jī)制（注意：IPv6沒有子網(wǎng)掩碼mask的概念）。

使用“IPv6地址/前綴長度”表示方法，例如：

• 2001:C3:0:2C6A::/64表示一個子網(wǎng)；
• 而2001:C3:0:2C6A:C9B4:FF12:48BC:1A22/64表示該子網(wǎng)下的一個節(jié)點(diǎn)地址。

可以看到，一個IPv6的地址有子網(wǎng)前綴+接口ID構(gòu)成，子網(wǎng)前綴由地址分配和管理機(jī)構(gòu)定義和分配，而接口ID可以由各操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生成，生成算法后面的章節(jié)會介紹。

5、IPv6的地址類型

IPv6地址分三種類型：

• 1）單播，對應(yīng)于IPv4的普通公網(wǎng)和私網(wǎng)地址；
• 2）組播，對應(yīng)于IPv4的組播（多播）地址；
• 3）任播，IPv6新增的地址概念類型。

IPv6沒有廣播地址，用組播地址實(shí)現(xiàn)廣播的功能。實(shí)際上我們工作和生活最可能最多接觸的就是單播地址，接下來本文重點(diǎn)會講解單播地址的種類。組播和任播地址有興趣的同學(xué)自行查閱相關(guān)RFC和文獻(xiàn)。

這篇寫的不夠好，希望大家見諒，謝謝大家支持。

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