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实现物联网万物互联必用的IPv6技术,IPv6基础一分钟了解下

日期:2021年11月9日下午11:33

一、IPv6简介

IPv6(Internet Protocol Version 6,互联网协议版本6)是网络层协议的第二代标准协议,也被称

为IPng(IP Next Generation,下一代互联网协议),它是IETF(Internet Engineering Task Force,

互联网工程任务组)设计的一套规范,是IPv4 的升级版本。IPv6 和IPv4 之间最显著的区别为:IP

地址的长度从32 比特增加到128 比特。

二、IPv6 协议特点

1、简化的报文头格式

通过将IPv4 报文头中的某些字段裁减或移入到扩展报文头,减小了IPv6 基本报文头的长度。IPv6

使用固定长度的基本报文头,从而简化了转发设备对IPv6 报文的处理,提高了转发效率。尽管IPv6

地址长度是IPv4 地址长度的四倍,但IPv6 基本报文头的长度只有40 字节,为IPv4 报文头长度(不

包括选项字段)的两倍。

A、IPv4头部

B、Pv6 报头

2. 充足的地址空间

IPv6 的源地址与目的地址长度都是128 比特(16 字节)。它可以提供超过3.4×1038 种可能的地址空

间,完全可以满足多层次的地址划分需要,以及公有网络和机构内部私有网络的地址分配。

3. 层次化的地址结构

IPv6 的地址空间采用了层次化的地址结构,有利于路由快速查找,同时可以借助路由聚合,有效减

少IPv6 路由表占用的系统资源。

4. 地址自动配置

为了简化主机配置,IPv6 支持有状态地址配置和无状态地址配置:

A、有状态地址配置是指从服务器(如DHCPv6 服务器)获取IPv6 地址及相关信息,详细介绍请

B、无状态地址配置是指主机根据自己的链路层地址及路由器发布的前缀信息自动配置IPv6 地址

及相关信息。

同时,主机也可根据自己的链路层地址及默认前缀(FE80::/10)形成链路本地地址,实现与本链路

上其他主机的通信。

5. 内置安全性

IPv6 将IPsec 作为它的标准扩展头,可以提供端到端的安全特性。这一特性也为解决网络安全问题

提供了标准,并提高了不同IPv6 应用之间的互操作性。

6. 支持QoS

IPv6 报文头的流标签(Flow Label)字段实现流量的标识,允许设备对某一流中的报文进行识别并

提供特殊处理。

7. 增强的邻居发现机制

IPv6 的邻居发现协议是通过一组ICMPv6(Internet Control Message Protocol for IPv6,IPv6 的互

联网控制报文协议)消息实现的,管理着邻居节点间(即同一链路上的节点)信息的交互。它代替

了ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)、ICMPv4 路由器发现和ICMPv4 重定向消

息,并提供了一系列其他功能。

8. 灵活的扩展报文头

IPv6 取消了IPv4 报文头中的选项字段,并引入了多种扩展报文头,在提高处理效率的同时还大大

增强了IPv6 的灵活性,为IP 协议提供了良好的扩展能力。IPv4 报文头中的选项字段最多只有40

字节,而IPv6 扩展报文头的大小只受到IPv6 报文大小的限制。

三、IPv6地址格式

1. IPv6 地址表示方式

IPv6 地址被表示为以冒号(:)分隔的一连串16 比特的十六进制数。每个IPv6 地址被分为8 组,

每组的16 比特用4 个十六进制数来表示, 组和组之间用冒号隔开, 比如:


2001:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B。

为了简化IPv6 地址的表示,对于IPv6 地址中的“0”可以有下面的处理方式:

• 每组中的前导“0”可以省略,即上述地址可写为
2001:0:130F:0:0:9C0:876A:130B。

如果地址中包含一组或连续多组均为0 的组,则可以用双冒号“::”来代替,即上述地址可写


2001:0:130F::9C0:876A:130B。

2、IPv6 地址由两部分组成:地址前缀与接口标识

其中,地址前缀相当于IPv4 地址中的网络号码字段部分,接口标识相当于IPv4 地址中的主机号码部

分。

地址前缀的表示方式为:IPv6 地址/前缀长度。其中,前缀长度是一个十进制数,表示IPv6 地址最

左边多少位为地址前缀。

3、 IPv6 的地址分类

IPv6 主要有三种类型的地址:单播地址、组播地址和任播地址。