一、ipv6的概念? ?

????????IPv6 是英文 “Internet Protocol Version 6”（互聯網協議第 6 版）的縮寫，是互聯網工程任務組（IETF）設計的用于替代 IPv4 的下一代 IP 協議，其地址數量號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址。

????????由于 IPv4 最大的問題在于網絡地址資源不足，嚴重制約了互聯網的應用和發展。IPv6 的使用，不僅能解決網絡地址資源數量的問題，而且也解決了多種接入設備連入互聯網的障礙。

????????互聯網數字分配機構（IANA）在 2016 年已向國際互聯網工程任務組（IETF）提出建議，要求新制定的國際互聯網標準只支持 IPv6，不再兼容 IPv4。

以下是關于IPv6四種地址類型的講解：

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1. 單播地址（Unicast Address）

• 定義：唯一標識一個網絡接口，發送到單播地址的數據包會精確傳輸到該地址對應的接口。

• 特點：

  • 點對點通信：類似于IPv4的單播，用于一對一的直接通信（如瀏覽網頁、發送郵件）。

  • 地址分類：IPv6單播地址包括全球單播地址（類似IPv4公網地址）、鏈路本地地址（用于本地鏈路通信）等。

• 示例：2001:db8::1?是一個全球單播地址。

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2. 任意播地址（Anycast Address）

• 定義：同一地址分配給多個接口，但數據包僅發送到“最近”的一個接口（基于路由協議計算的路徑最優性）。

• 特點：

  • 服務冗余與負載均衡：常用于提高服務可用性（如DNS根服務器、CDN節點）。

  • 路由優化：路由器自動選擇最短路徑，用戶無需感知具體服務節點。

• 注意：IPv6任意播地址格式與單播地址相同，需通過配置實現功能區分。

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3. 組播地址（Multicast Address）

• 定義：標識一組接口，發送到組播地址的數據包會傳輸到該組所有接口。

• 特點：

  • 一對多通信：適用于視頻會議、實時數據分發等場景。

  • 地址格式：IPv6組播地址以?ff00::/8?開頭（如?ff02::1?表示鏈路本地所有節點）。

  • 組成員動態管理：接口可自由加入或離開組播組。

• 對比IPv4：IPv6原生支持組播，無需依賴額外協議（如IGMP）。

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4. IPv6無廣播地址

• 原因：IPv6取消了廣播機制，改用組播實現類似功能。

• 替代方案：

  • 所有節點組播地址：ff02::1（鏈路本地范圍）可替代IPv4的廣播。

  • 優勢：減少網絡擁塞，僅需通信的節點監聽組播組，避免廣播風暴。

• 地址解析：IPv6使用**鄰居發現協議（NDP）**替代ARP，通過組播請求完成地址解析（如MAC地址查詢）。

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總結對比（IPv4 vs. IPv6）

類型	IPv4	IPv6
單播	支持（如192.168.1.1）	支持（如2001:db8::1）
廣播	支持（如255.255.255.255）	無，由組播替代（如ff02::1）
組播	支持（依賴IGMP）	原生支持（地址以ff00開頭）
任意播	非正式支持	原生支持

? ? ? ? IPv6 地址分為 3 類：單播地址、任意播地址及組播地址。IPv6 地址由 8 個部分組成，每部分 16 位，共計 128 位。IPv6 地址格式類似于：xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx（其中 x 為十六進制位）。在 Linux 中，IPv6 地址使用。

1.ipv6報頭?

? ? ? ? 每個ipv6數據包都以ipv6包頭開頭，ipv6報頭的長度固定40字節。整體結構如下圖：

?????????在Linux中結構ipv6hdr定義如下：

2.特殊 地址類型以及用途

IPv6特殊地址類型及用途詳解

1. 鏈路本地單播地址（Link-Local Unicast Address）

• 格式：fe80::/64

• 用途：

  • 用于同一物理鏈路上的設備通信（如路由器鄰居發現、本地服務發現）。

  • 每個IPv6接口必須自動生成一個鏈路本地地址，無需手動配置。

• 示例：fe80::1a2b:3c4d:5e6f:7a8b

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2. 全局單播地址（Global Unicast Address）

• 通用格式：

  | 全局路由前綴（n位） | 子網ID（m位） | 接口ID（128-n-m位） |

• 用途：

  • 用于互聯網上的全局通信（類似IPv4公網地址）。

  • 由ISP或網絡管理員分配。

• 示例：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

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3. 環回地址（Loopback Address）

• 地址：::1

• 用途：

  • 用于本地主機的自我通信（類似IPv4的127.0.0.1）。

  • 測試網絡協議棧是否正常工作（如ping ::1）。

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4. 未指定地址（Unspecified Address）

• 地址：::

• 用途：

  • 在初始化過程中，設備未分配地址時作為源地址。

  • 關鍵應用：重復地址檢測（DAD，Duplicate Address Detection），避免地址沖突。

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5. 映射IPv4的IPv6地址（IPv4-Mapped IPv6 Address）

• 格式：::ffff:<IPv4地址>

  • 結構：前80位為0，接下來16位為ffff，最后32位為IPv4地址。

• 用途：

  • 允許IPv6設備與IPv4設備通信（雙棧環境下）。

  • 例如：::ffff:192.168.1.1?表示IPv4地址192.168.1.1。

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對比總結

地址類型	IPv6地址示例	功能
鏈路本地地址	fe80::1a2b:3c4d:5e6f	本地鏈路通信，必選地址
全局單播地址	2001:db8::1234	全球互聯網通信
環回地址	::1	本地協議棧測試
未指定地址	::	臨時源地址，DAD檢測
映射IPv4地址	::ffff:192.168.1.1	IPv4與IPv6兼容通信

二、接收ipv6數據包

? ? ? ? ipv6數據包的主要接受方法是ipv6_rcv()，它是所有ipv6數據包的處理程序。

接收的流程如下：

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三、發送ipv6數據包

?????????IPv6 傳輸路徑很像 IPv4 傳輸路徑，使用方法名稱基本都很像，在 IPv6 中，也有兩個從第 4 層發送 IPv6 數據包的主方法：一個是方法ip6_xmit()，由 TCP、流控制傳輸協議和數據報擁塞控制協議使用；一個是方法ip6_append_data()，由 UDP 和原始套接字等使用。

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