主要由基本的概述每瞒、地址的表示葵袭、子網(wǎng)劃分、報頭還有通信這幾個方面

概要

IPv6的特性

首先是IPv6的基本情況进统。IPv6是為了彌補IPv4的不足而誕生的。

1.互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展下浪听，IPv4下的IP地址已經(jīng)飽和螟碎。對于互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展來說可能需要更加充足的IP地址。對于IPv6協(xié)議來說迹栓，IPv6的地址有128位的地址掉分，可以提供2^128個地址】艘粒可以滿足不斷增長的IP需求

2.IPv4本身不提供安全功能酥郭，需要其他的安全軟件對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密。IPv6上IPSec安全功能是默認(rèn)開啟的愿吹。（IPv4上是可選的）這在一定程度上增加了通信的安全性不从。

3.IPv4的包頭長度是可變的，這樣的包頭加重了路由器轉(zhuǎn)發(fā)的負(fù)擔(dān)犁跪。而IPv6簡化了包頭椿息，將不必要的信息放在頭的末尾。路由器只需要查看第一部分的包頭進行轉(zhuǎn)發(fā)即可坷衍，不需要再去查看擴展包頭寝优。擴展包頭可以到應(yīng)用程序了再進行查看。

4.IPv4需要DHCP服務(wù)去配置IP枫耳。而IPv6支持主機有狀態(tài)和無狀態(tài)的自動配置倡勇。在一定程度上節(jié)省了資源

地址格式

IPv6由8個16位塊（128位二進制）組成。十六進制上由8組4位十六進制數(shù)字表示嘉涌，使用冒號：進行分割妻熊。

2001:0000:3238:DFE1:0063:0000:0000:FEFB

就算在十六進制下IP地址仍然顯示很長，由此有兩種方式來縮短IP地址

1.丟棄前導(dǎo)零

如果一個組內(nèi)有多個零時仑最∪右郏可以省略這些零。

2001:0000:3238:DFE1:63:0000:0000:FEFB

2001:0:3238:DFE1:63:0:0:FEFB

2.兩個或多個塊中連續(xù)為零可用：：表示警医。

2001:0000:3238:DFE1:63::FEFB

一個IP地址中只能使用一次：：否則分析器沒有辦法確定有多少字段缺少0 .沒有辦法補齊IP地址

IPv6的尋址模式

1.單播：

1 vs 1 主機只與目標(biāo)地址進行通信亿胸。

2. 組播：

1 vs N。 主機將數(shù)據(jù)發(fā)送給組播組內(nèi)的所有主機预皇。

3. 任播：

多個接口分配了相同的任播IP地址

主機要與配備有任播IP地址的主機通信侈玄，會發(fā)送單播消息。路由器會找到最近的目標(biāo)主機吟温。

IPv6的地址類型：

有三種單播地址：

全局單薄地址： Global unicast address

????格式： 全局路由前綴+子網(wǎng)ID+接口ID

????可理解為IPv4中的公網(wǎng)地址

全局地址是通過IPv6前綴下發(fā)所拿到的一個全局可達的IPv6地址序仙，例如下圖中的fd4d:e0f1:f1db::250:56ff:fe86:1b10。有了這個全局IPv6地址鲁豪，就能跟世界上任何一個IPv6全局地址通訊了潘悼，類似于通俗說的公網(wǎng)地址

鏈路本地地址：link-local address

? ? 自動配置IPv6的地址律秃。始終以FE80開頭。

? ? 格式：FE80+0+接口ID

? ? 只可以在本地鏈路上使用治唤。不能被路由

在同一個交換機下面的機器就能直接通過這個地址通訊啦棒动，不需要再配置別的地址。

·? ?

?假設(shè)公司內(nèi)網(wǎng)有兩個不同的子網(wǎng)A和B（IPv6中的鏈路就是同一子網(wǎng)內(nèi)的主機宾添。）

? ? 所以鏈路A的IPv6主機只能在鏈路A內(nèi)與其他IPv6主機進行通信船惨。不能和鏈路B的IPv6主機進行通信。（如果鏈路A的IPv6主機要與鏈路B的IPv6主機進行通信就需要跨路由）

? ? 本地鏈路地址只能在本地鏈路上使用缕陕。且不能被路由

唯一本地地址： unique local address

這種IPv6地址是全局唯一的掷漱。但只應(yīng)用于本地通信

格式：前綴+本地位+全局ID+子網(wǎng)ID+接口ID

唯一本地IPv6地址始終以FD開頭

對應(yīng)于鏈路本地地址上的例子。唯一本地地址是可以通過路由在鏈路A和鏈路B上進行通信的榄檬。但他的通信范圍只局限在私有網(wǎng)絡(luò)卜范。可以理解為IPv4的私有網(wǎng)絡(luò)鹿榜。

IPv6的子網(wǎng)劃分

IP:192.168.1.3? Mask:255.255.255.0

CIDRIP:192.168.1.3/24

IPv6使用網(wǎng)絡(luò)前綴來進行子網(wǎng)劃分海雪。

2001:C3:0:2C6A::/64 ----》 subnet

2001:C3:0:2C6A:C9B4:FF12:48BC:1A22/64 ----> address of the subnet

IPv6包頭

相比IPv4包頭來說IPv6的包頭精簡了很多。

刪除掉了IPv4的包頭長度/標(biāo)志/標(biāo)識/分片偏移/包頭校驗和/選項/可填充變量

Version：標(biāo)識Version即版本信息舱殿，4代表IPv4,6代表IPv6奥裸；

IHL：標(biāo)識了IP報文的首部長度，大小為20-60字節(jié)沪袭；

Type of Service：服務(wù)類型湾宙，在QoS中才會使用到此字段；

Total Length：IP報文段的總長度冈绊；

Identification：標(biāo)識侠鳄，主機每發(fā)一個報文，則+1死宣；

Flags：3個bit伟恶，分別為保留位，DF位（0可以分片毅该，1不能分片）博秫，MF位（0最后一片，1未完待續(xù)）眶掌；

Fragment Offset：片偏移挡育，分片重組的時候需要使用到的字段，此處不做詳細(xì)解釋朴爬；

Time to Live：簡稱TTL即寒，數(shù)據(jù)包可在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過的路由節(jié)點數(shù)；

Protocol：下層協(xié)議，如UDP或TCP等蒿叠；

Header Checksum：首部校驗和；

Source Address：源IP地址蚣常；

Destination Address：目的IP地址市咽；

Options：選項字段；

Padding：填充字段抵蚊。

增加了流標(biāo)簽和擴展包頭信息

? ? 版本：表示internet協(xié)議的版本

? ? 流量類型：?最重要的6位用于服務(wù)類型施绎，以便讓路由器知道應(yīng)該向該分組提供什么服務(wù)。?最低有效2位用于顯式擁塞通知(ECN)贞绳。

? ? 流標(biāo)簽：維護同學(xué)的數(shù)據(jù)包的順序流谷醉。尚未定義好如何使用

? ? 有效負(fù)載長度：擴展包頭+上層數(shù)據(jù)

? ? 下一個包頭：擴展包頭

IPv6擴展報文頭的引入簡化了IPv6基本報文頭的格式，一個IPv6報文中可以包含0個及以上擴展報文頭冈闭。當(dāng)需要有多個IPv6擴展報文頭的時候俱尼，IPv6的基本報文頭的Next Header字段將會指明下一個擴展報文頭的類型，IPv6擴展報文頭的Next Header字段將會指明下一個擴展報文頭的類型萎攒，以此類推遇八，如果后續(xù)沒有IPv6擴展報文頭，那么此字段將指明上層協(xié)議類型耍休。

路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時根據(jù)基本報頭中Next Header值來決定是否要處理擴展頭刃永，并不是所有的擴展報頭都需要被轉(zhuǎn)發(fā)路由設(shè)備查看和處理的。除了目的選項擴展報頭可能出現(xiàn)一次或兩次（一次在路由擴展報頭之前羊精，另一次在上層協(xié)議數(shù)據(jù)報文之前）斯够，其余擴展報頭只能出現(xiàn)一次。

ICMPv6-IPv6通信

用來實現(xiàn)地址解析喧锦，重復(fù)地址檢測读规，路由器發(fā)現(xiàn)以及路由重定向等功能。具體的ICMPv6的消息類型及具體作用如下

鄰居請求報文NS（Neighbor Solicitation）報文：Type字段值為135燃少，Code字段值為0掖桦，在地址解析中的作用類似于IPv4中的ARP請求報文。用來獲取鄰居的鏈路層地址供汛，驗證鄰居是否可達枪汪，進行重復(fù)地址檢測等。

鄰居通告報文NA（Neighbor Adivertisment）報文：Type字段值為136怔昨，Code字段值為0雀久，在地址解析中的作用類似于IPv4中的ARP應(yīng)答報文。用來對NS消息進行響應(yīng)趁舀。另外赖捌，當(dāng)節(jié)點在鏈路層變化的時候主動發(fā)出NA消息，告知鄰居本節(jié)點的變化。

ICMPv6路由器請求（Router Solicitation）消息：Type字段值為133越庇，節(jié)點啟動后罩锐，通過RS消息向路由器發(fā)出請求，請求前綴和其他配置信息卤唉，用于節(jié)點的自動配置涩惑。

ICMPv6路由器通告（Router Advertisement）消息：Type字段值為134，對RS消息進行回應(yīng)桑驱。在沒有抑制RA消息發(fā)布的條件下竭恬，路由器會周期性地發(fā)布RA消息，其中包括前綴信息選項和一些標(biāo)志位的信息熬的。

ICMPv6重定向（Redirect）消息：Type字段值為137痊硕，當(dāng)滿足一定的條件時，缺省網(wǎng)關(guān)通過向源主機發(fā)送重定向消息押框，使主機重新選擇正確的下一跳地址進行后續(xù)報文的發(fā)送岔绸。

地址解析

整體報文交互總覽（NS和NA）：

①節(jié)點1會發(fā)送一個NS報文，Type值為135橡伞，源地址為節(jié)點1的IPv6地址亭螟。目的地址為節(jié)點2的被請求節(jié)點組播地址，要請求的為節(jié)點2的鏈路層地址骑歹。同時NS的報文的Options字段中攜帶了節(jié)點1的鏈路層地址预烙。如下圖：

獲取同一鏈路上鄰居節(jié)點的鏈路層地址（與IPv4的ARP功能相同），通過鄰居請求消息NS和鄰居通告消息NA實現(xiàn)道媚。節(jié)點1要獲取節(jié)點節(jié)點2的鏈路層地址扁掸。

DAD （重復(fù)地址檢測）：

鄰居請求報文NS（Neighbor Solicitation）報文：Type字段值為135，Code字段值為0最域，在地址解析中的作用類似于IPv4中的ARP請求報文谴分。用來獲取鄰居的鏈路層地址，驗證鄰居是否可達镀脂，進行重復(fù)地址檢測等牺蹄。

節(jié)點在發(fā)送路由器公告前要獲得唯一的鏈路本地地址

為什么要唯一：未確定唯一性的地址不能使用。即不能接收目的地址或者發(fā)送源地址為此地址的分組

1.接口要加入全節(jié)點組播地址 FF02：：1

2.要生成IPv6地址的請求節(jié)點組播地址（solicited-node multicast address).接受地址為IPv6的這些分組

3.發(fā)送NS請求薄翅。源地址為：：沙兰。目的地址為臨時單播地址請求節(jié)點的組播地址

4.所生成的local-link address會處于暫時狀態(tài)（Tentative)。如果收到該節(jié)點的回應(yīng)則證明該節(jié)點已被使用翘魄。需要重新生成新的local-link address.如果沒有NS回應(yīng)則證明該節(jié)點沒有被其他主機使用鼎天。則確定local-link address

鄰居通告:將地址分配給接口并啟用后。主機再次發(fā)送鄰居通告告訴該段上的其他主機暑竟。這個IP地址已經(jīng)被使用了斋射。

路由器請求：

在段上對路由器發(fā)送組播數(shù)據(jù)包。了解該段上的路由器

幫助主機設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

路由器通告：

路由器收到路由器請求時會回應(yīng)主機，告訴它他在鏈路上的存在

如果路由器覺得自己不是最佳網(wǎng)關(guān)罗岖，會給主機回復(fù)重定向消息涧至。告訴主機有更好的路由器可以使用

IPv4向IPv6的過度：

IPv4與IPv6是不兼容的，所以需要過度技術(shù)的支持

雙棧路由器：

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點同時支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議桑包。在IP網(wǎng)絡(luò)上形成邏輯相互獨立的兩個IP網(wǎng)絡(luò)南蓬。源地址根據(jù)要訪問的目的地的類型自動選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。

大多數(shù)軟硬件都支持IPv4和IPv6.這個方法解決了IPv4和IPv6的共存問題捡多，但是沒有解決IPv4和IPv6的互通問題蓖康。

隧道技術(shù)：

目的是為了解決IPv6的信息孤島問題铐炫。

把一個協(xié)議數(shù)據(jù)包的報頭（IPv4)直接封裝在原包頭(IPv6)上垒手，偽裝成該一個協(xié)議(IPV4)。通過該協(xié)議的的網(wǎng)絡(luò)（IPv4)倒信。到了原本協(xié)議相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)(IPv6）之后再把添加的包頭（IPv4)拆掉

協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)：

通過NAT-PT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 - 協(xié)議轉(zhuǎn)換)將IPv6網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移成IPv4網(wǎng)絡(luò)傳送給IPv4主機