相關概念

地址長度128bit，采用冒號劃分為8段，并用16進制標識，其容量大到能為地球上的每一粒沙子分配一個地址，通常情況下其網絡前綴為64位，接口標識為64位，依照寫法可分為首選格式，即完整書寫；壓縮格式，即按照以下縮寫格式進行書寫；內嵌IPv4格式，即在前95bit為IPv6地址，后32bit填充點分10進制的IPv4地址

縮寫規則（壓縮格式）

1.前導0可以省略，全為0必須保留一個0

2.連續的0可以省略，用：：標識但只能使用一次

接口標識

IPv6接口標識除了手動配置外，還有系統自動生成與EUI-64生成

IEEE EUI-64即使用接口的Mac地址轉化為IPv6地址，其通過將Mac地址第7位進行取反操作，并在中間插入FFFE字段生成IPv6的64位接口地址

例如：Mac：08-70-5A-90-1A-01

第7位取反：0A-70-5A-90-1A-01（8（1000）+2（10）=10（A））

中間加入FFFE：0A70-5AFF-FE90-1A01

地址類型

在 IPv6 協議中，地址類型主要分為單播、組播和任播三類，其中，單播與組播的核心功能邏輯與 IPv4 保持一致，僅在地址編碼格式上進行了調整，延續了原有網絡通信中 “一對一”（單播）和 “一對多”（組播）的傳輸特性

而任播作為 IPv6 中更具特色的地址類型，其核心作用是標識一組具備相同服務能力的網絡接口，當數據包的目標地址為任播地址時，網絡會通過路由機制自動將流量轉發至這組接口中 “距離最近”的一個節點，這種特性不僅突破了傳統 IP 地址 “一個地址對應一個固定接口” 的認知局限，還能為服務器集群的冗余備份、負載均衡提供更高效的解決方案 —— 例如可通過任播地址實現服務的就近接入，同時在某一節點故障時，流量能自動切換至其他正常節點，提升服務可用性

全球單播地址GUA

即IPv4的公網地址，以001開頭

唯一本地單播地址ULA

相當于IPv4的私網地址，以FC00::/7為網絡前綴，但目前僅使用FD00::/8，FC00::/8被保留

鏈路本地地址LLA

以FF80::/10為網絡前綴，被用于一條單一的鏈路間進行通信，被用于鄰居發現，無狀態自動配置，也是因為有此類地址，IPv6才能實現即插即用

IPv6組播地址

FF::/8為前綴，Flag字段用于標識組播為永久組播地址（IANA分配）還是臨時組播地址（用戶自定義使用）0000為永久組播地址，0001為臨時組播地址

Scope字段用于描述傳播范圍，1為節點本地范圍，2為鏈路本地范圍，5為站點本地范圍，8為組織本地范圍，E為全球范圍，0,和F為預留項

Group ID組播組ID

IPv6組播Mac

以33:33為前綴直接照抄組播地址后32bit

被請求節點組播地址

被用于IPv6地址沖突檢測以及鄰居發現，當一個節點擁有單播或者任播地址即會生成對應的被請求節點地址，以FF02::1:FF00:0:0/104為固定前綴，后面24bit照抄IPv6地址的后24bit

案例

類似IPv4的ARP解析行為，就是PC1和PC2進行通信前需要獲取對端的Mac地址，進而進行數據轉發，這時候PC1請求對方Mac地址目的Mac填的就是對方的被請求節點地址

橫向對比

報文結構

IPv6采用固定報頭長度40Bytes，取消三層校驗功能和分片字段，增加流標簽，對于流量管理越加靈活便捷

version（4）? ? ? ? Traffic Class（8）? ? ? ? Flow label（20）

Payload length（16）? ? ? ? Next Header（8）? ? ? ? Hop limit（8）

Source address（128）

Destination address（128）

version：版本，6

Traffic Class：流類型，與IPv4中的TOS類似,用于表示數據報文的優先級與類型

Flow label：流標簽，不同于IPv4中的依照五元組進行流量定義，其一般可以與源目地址結合確定流量

Payload length：數據長度

Next Header：標記下一個IPv6拓展頭部（如果存在）

Hop limit ：跳數限制，相當于TTL字段

拓展報頭

逐跳選項報頭：該報頭會被每一跳處理，內可包含多種選項，比如路由器告警選項

目的選項報頭：目的地址處理該報頭，類似場景家鄉漫游，該報文最多出現兩次，1次在路由報文之前，1次在上層協議數據之前，如果沒有路由報頭只能出現一次

路由報頭：表明該報文一定要經過的節點

分段報頭：同IPv4的分片操作

認證包頭：AH，IPSEC使用

封裝安全凈載報頭：ESP，IPSEC使用

總結

IPv6地址力大磚飛，地址128位，量大管飽，從根源上解決了IPv4地址耗盡的問題，支持即插即用，方便便捷，不再依賴于ARP，對網絡變化感知更加敏感，提高效率，取消廣播地址，節省IP地址一定限度限制流量的傳播范圍，報文定長，采用拓展報文，提供了更高效的傳輸模式