2020-07-29 IP 基础知识“全家桶”——「 IPv6

IPv4 的地址是 32 位的，大约可以提供 42 亿个地址，但是早在 2011 年 IPv4 地址就已经被分配完了。

但是 IPv6 的地址是 128位的，这可分配的地址数量是大的惊人，说个段子 IPv6 可以保证地球上的每粒沙子都能被分配到一个 IP 地址。

但 IPv6 除了有更多的地址之外，还有更好的安全性和扩展性，说简单点就是 IPv6 相比于 IPv4 能带来更好的网络体验。

但是因为 IPv4 和 IPv6 不能相互兼容，所以不但要我们电脑、手机之类的设备支持，还需要网络运营商对现有的设备进行升级，所以这可能是 IPv6 普及率比较慢的一个原因。

IPv6 的亮点

IPv6 不仅仅只是可分配的地址变多了，他还有非常多的亮点。

• IPv6 可自动配置，即使没有 DHCP 服务器也可以实现自动分配IP地址，真是便捷到即插即用啊。

• IPv6 包头包首部长度采用固定的值 40 字节，去掉了包头校验和，简化了首部结构，减轻了路由器负荷，大大提高了传输的性能。

• IPv6 有应对伪造 IP 地址的网络安全功能以及防止线路窃听的功能，大大提升了安全性。

• … （由你发现更多的亮点）

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IPv6 地址的标识方法

• IPv4 地址长度共32 位，是以每 8位作为一组，并用点分十进制的表示方式。

• IPv6 地址长度是 128 位，是以每 16位作为一组，每组用冒号 「:」 隔开。
  

  IPv6 地址表示方法

如果出现连续的 0 时还可以将这些 0 省略，并用两个冒号 「::」隔开。但是，一个 IP 地址中只允许出现一次两个连续的冒号。

Pv6 地址缺省表示方

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IPv6 地址的结构

IPv6 类似 IPv4，也是通过 IP 地址的前几位标识 IP 地址的种类。

IPv6 的地址主要有一下类型地址：

• 单播地址，用于一对一的通信

• 组播地址，用于一对多的通信

• 任播地址，用于通信最近的节点，最近的节点是由路由协议决定

• 没有广播地址

IPv6地址结构

IPv6 单播地址类型

对于一对一通信的 IPv6 地址，主要划分了三类单播地址，每类地址的有效范围都不同。

• 在同一链路单播通信，不经过路由器，可以使用链路本地单播地址，IPv4 没有此类型

• 在内网里单播通信，可以使用唯一本地地址，相当于 IPv4 的私有 IP

• 在互联网通信，可以使用全局单播地址，相当于 IPv4 的公有 IP

IPv6 中的单播通信

IPv4 首部与 IPv6 首部

IPv4 首部与 IPv6 首部的差异如下图：

IPv4 首部与 IPv6 首部的差异

IPv6 相比 IPv4 的首部改进：

• 取消了首部校验和字段。 因为在数据链路层和传输层都会校验，因此 IPv6 直接取消了 IP 的校验。

• 取消了分片/重新组装相关字段。 分片与重组是耗时的过程，IPv6 不允许在中间路由器进行分片与重组，这种操作只能在源与目标主机，这将大大提高了路由器转发的速度。

• 取消选项字段。 选项字段不再是标准 IP 首部的一部分了，但它并没有消失，而是可能出现在 IPv6 首部中的「下一个首部」指出的位置上。删除该选项字段是的 IPv6 的首部成为固定长度的 40 字节。