IPv6是什么?

1. IPv6是什么?

2. IPv6概念整理

主要由基本的概述、地址的表示、子网划分、报头还有通信这几个方面
  
  IPv6的特性 
  
 首先是IPv6的基本情况。IPv6是为了弥补IPv4的不足而诞生的。
  
 1.互联网的不断发展下，IPv4下的IP地址已经饱和。对于互联网物联网的发展来说可能需要更加充足的IP地址。对于IPv6协议来说，IPv6的地址有128位的地址，可以提供2^128个地址。可以满足不断增长的IP需求
  
 2.IPv4本身不提供安全功能，需要其他的安全软件对传输的数据进行加密。IPv6上IPSec安全功能是默认开启的。（IPv4上是可选的）这在一定程度上增加了通信的安全性。
  
 3.IPv4的包头长度是可变的，这样的包头加重了路由器转发的负担。而IPv6简化了包头，将不必要的信息放在头的末尾。路由器只需要查看第一部分的包头进行转发即可，不需要再去查看扩展包头。扩展包头可以到应用程序了再进行查看。
  
 4.IPv4需要DHCP服务去配置IP。而IPv6支持主机有状态和无状态的自动配置。在一定程度上节省了资源
  
 IPv6由8个16位块（128位二进制）组成。十六进制上由8组4位十六进制数字表示，使用冒号：进行分割。
  
 2001:0000:3238:DFE1:0063:0000:0000:FEFB
  
 就算在十六进制下IP地址仍然显示很长，由此有两种方式来缩短IP地址
  
  1.丢弃前导零 
  
 如果一个组内有多个零时。可以省略这些零。
  
 2001:0000:3238:DFE1:63:0000:0000:FEFB
  
 2001:0:3238:DFE1:63:0:0:FEFB
  
  2.两个或多个块中连续为零可用：：表示。 
  
 2001:0000:3238:DFE1:63::FEFB
  
 一个IP地址中只能使用一次：：否则分析器没有办法确定有多少字段缺少0 .没有办法补齐IP地址
  
 
  
  
 1.单播：
  
 1 vs 1 主机只与目标地址进行通信。
  
 2. 组播：
  
 1 vs N。 主机将数据发送给组播组内的所有主机。
  
 3. 任播：
  
 多个接口分配了相同的任播IP地址
  
 主机要与配备有任播IP地址的主机通信，会发送单播消息。路由器会找到最近的目标主机。
  
 
  
  
 有三种单播地址：
  
  全局单薄地址： Global unicast address 
  
     格式： 全局路由前缀+子网ID+接口ID
  
     可理解为IPv4中的公网地址
  
 全局地址是通过IPv6前缀下发所拿到的一个全局可达的IPv6地址，例如下图中的fd4d:e0f1:f1db::250:56ff:fe86:1b10。有了这个全局IPv6地址，就能跟世界上任何一个IPv6全局地址通讯了，类似于通俗说的公网地址
  
  链路本地地址：link-local address 
  
     自动配置IPv6的地址。始终以FE80开头。
  
     格式：FE80+0+接口ID
  
     只可以在本地链路上使用。不能被路由
  
 在同一个交换机下面的机器就能直接通过这个地址通讯啦，不需要再配置别的地址。
  
 ·   
  
 
  
  
  假设公司内网有两个不同的子网A和B（IPv6中的链路就是同一子网内的主机。）
  
     所以链路A的IPv6主机只能在链路A内与其他IPv6主机进行通信。不能和链路B的IPv6主机进行通信。（如果链路A的IPv6主机要与链路B的IPv6主机进行通信就需要跨路由）
  
       本地链路地址只能在本地链路上使用。且不能被路由  
  
 
  
  
  唯一本地地址： unique local address 
  
 这种IPv6地址是全局唯一的。但只应用于本地通信
  
 格式：前缀+本地位+全局ID+子网ID+接口ID
  
 唯一本地IPv6地址始终以 FD 开头
  
 对应于链路本地地址上的例子。唯一本地地址是  可以通过路由  在链路A和链路B上进行通信的。但他的通信范围只局限在私有网络。可以理解为IPv4的私有网络。
  
 
  
                                          
  IP:192.168.1.3  Mask:255.255.255.0 
  
  CIDR IP:192.168.1.3/24
  
 IPv6使用网络前缀来进行子网划分。
  
  2001:C3:0:2C6A::/64 ----》 subnet 
  
 2001:C3:0:2C6A:C9B4:FF12:48BC:1A22/64 ----> address of the subnet
  
 
  
  
 
  
  
 相比IPv4包头来说IPv6的包头精简了很多。
  
 
  
                                          
 删除掉了IPv4的包头长度/标志/标识/分片偏移/包头校验和/选项/可填充变量
  
 Version：标识Version即版本信息，4代表IPv4,6代表IPv6；
  
 IHL：标识了IP报文的首部长度，大小为20-60字节；
  
 Type of Service：服务类型，在QoS中才会使用到此字段；
  
 Total Length：IP报文段的总长度；
  
 Identification：标识，主机每发一个报文，则+1；
  
 Flags：3个bit，分别为保留位，DF位（0可以分片，1不能分片），MF位（0最后一片，1未完待续）；
  
 Fragment Offset：片偏移，分片重组的时候需要使用到的字段，此处不做详细解释；
  
 Time to Live：简称TTL，数据包可在网络中经过的路由节点数；
  
 Protocol：下层协议，如UDP或TCP等；
  
 Header Checksum：首部校验和；
  
 Source Address：源IP地址；
  
 Destination Address：目的IP地址；
  
 Options：选项字段；
  
 Padding：填充字段。
  
 增加了流标签和扩展包头信息
  
      版本：表示internet协议的版本 
  
     流量类型： 最重要的6位用于服务类型，以便让路由器知道应该向该分组提供什么服务。 最低有效2位用于显式拥塞通知(ECN)。
  
     流标签：维护同学的数据包的顺序流。尚未定义好如何使用
  
     有效负载长度：扩展包头+上层数据
  
     下一个包头：扩展包头
  
 IPv6扩展报文头的引入简化了IPv6基本报文头的格式，一个IPv6报文中可以包含0个及以上扩展报文头。当需要有多个IPv6扩展报文头的时候，IPv6的基本报文头的Next Header字段将会指明下一个扩展报文头的类型，IPv6扩展报文头的Next Header字段将会指明下一个扩展报文头的类型，以此类推，如果后续没有IPv6扩展报文头，那么此字段将指明上层协议类型。
  
 路由设备转发时根据基本报头中Next Header值来决定是否要处理扩展头，并不是所有的扩展报头都需要被转发路由设备查看和处理的。除了目的选项扩展报头可能出现一次或两次（一次在路由扩展报头之前，另一次在上层协议数据报文之前），其余扩展报头只能出现一次。
  
  用来实现地址解析，重复地址检测，路由器发现以及路由重定向等功能。具体的ICMPv6的消息类型及具体作用如下
   
  
  邻居请求报文NS（Neighbor Solicitation）报文：Type字段值为135，Code字段值为0，在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP请求报文。用来获取邻居的链路层地址，验证邻居是否可达，进行重复地址检测等。
   
  
  邻居通告报文NA（Neighbor Adivertisment）报文：Type字段值为136，Code字段值为0，在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP应答报文。用来对NS消息进行响应。另外，当节点在链路层变化的时候主动发出NA消息，告知邻居本节点的变化。
   
  
  ICMPv6路由器请求（Router Solicitation）消息：Type字段值为133，节点启动后，通过RS消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，用于节点的自动配置。
   
  
  ICMPv6路由器通告（Router Advertisement）消息：Type字段值为134，对RS消息进行回应。在没有抑制RA消息发布的条件下，路由器会周期性地发布RA消息，其中包括前缀信息选项和一些标志位的信息。
   
  
  ICMPv6重定向（Redirect）消息：Type字段值为137，当满足一定的条件时，缺省网关通过向源主机发送重定向消息，使主机重新选择正确的下一跳地址进行后续报文的发送。
   
  
  地址解析
   
  
  整体报文交互总览（NS和NA）：
   
  
 ①节点1会发送一个NS报文，Type值为135，源地址为节点1的IPv6地址。目的地址为节点2的被请求节点组播地址，要请求的为节点2的链路层地址。同时NS的报文的Options字段中携带了节点1的链路层地址。如下图：
  
 获取同一链路上邻居节点的链路层地址（与IPv4的ARP功能相同），通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA实现。节点1要获取节点节点2的链路层地址。
  
  DAD （重复地址检测）： 
  
  邻居请求报文NS（Neighbor Solicitation）报文：Type字段值为135，Code字段值为0，在地址解析中的作用类似于IPv4中的ARP请求报文。用来获取邻居的链路层地址，验证邻居是否可达，进行重复地址检测等。
   
  
 节点在发送路由器公告前要获得唯一的链路本地地址
  
  为什么要唯一：未确定唯一性的地址不能使用。即不能接收目的地址或者发送源地址为此地址的分组 
  
 1.接口要加入全节点组播地址 FF02：：1
  
 2.要生成IPv6地址的请求节点组播地址（solicited-node multicast address).接受地址为IPv6的这些分组
  
 3.发送NS请求。源地址为：：。目的地址为临时单播地址请求节点的组播地址
  
 4.所生成的local-link address会处于暂时状态（Tentative)。如果收到该节点的回应则证明该节点已被使用。需要重新生成新的local-link address.如果没有NS回应则证明该节点没有被其他主机使用。则确定local-link address
  
 邻居通告:将地址分配给接口并启用后。主机再次发送邻居通告告诉该段上的其他主机。这个IP地址已经被使用了。
  
 
  
                                          
  路由器请求： 
  
 在段上对路由器发送组播数据包。了解该段上的路由器
  
 帮助主机设置默认网关
  
  路由器通告： 
  
 路由器收到路由器请求时会回应主机，告诉它他在链路上的存在
  
 如果路由器觉得自己不是最佳网关，会给主机回复重定向消息。告诉主机有更好的路由器可以使用
  
 
  
  
 IPv4与IPv6是不兼容的，所以需要过度技术的支持
  
  双栈路由器： 
  
 网络节点同时支持IPv4和IPv6两种协议。在IP网络上形成逻辑相互独立的两个IP网络。源地址根据要访问的目的地的类型自动选择相应的网络。
  
 大多数软硬件都支持IPv4和IPv6.这个方法解决了IPv4和IPv6的共存问题，但是没有解决IPv4和IPv6的互通问题。
  
 
  
                                          
 目的是为了解决IPv6的信息孤岛问题。
  
 把一个协议数据包的报头（IPv4)直接封装在原包头(IPv6)上，伪装成该一个协议(IPV4)。通过该协议的的网络（IPv4)。到了原本协议相应的网络(IPv6）之后再把添加的包头（IPv4)拆掉
                                          
 通过NAT-PT(网络地址转换 - 协议转换)将IPv6网络转移成IPv4网络传送给IPv4主机

3. IPv6是什么 IPv6有什么作用

可以彻底解决IPv4地址不足的问题。能够快速连接到网络上，无需人工配置，实现了真正的即插即用。保证了网络层端到端通信的完整性和机密性。能大大降低网络延迟。IPv6是英文“InternetProtocolVersion6”（互联网协议第6版）的缩写，是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。IPv6采用128位地址长度，能提供2^128个地址，可以说是不受任何限制的提供IP地址，其最大最实际的好处就是IP地址足够多。

4. 什么是ipv6？

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址。
  
由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍

5. IPV6的定义？

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议-IPv4-的下一代IP协议。
    目前我们使用的第二代互联网IPV4技术，核心技术属于美国。它的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，IPV4技术可使用的IP地址有43亿个，其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国只有3千多万个，只相当于美国麻省理工学院的数量。地址不足，严重地制约了我国及其他国家互联网的应用和发展。 

　　与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：首先就是网络地址近乎无限，根据这项技术，其网络地址可以达到2的128次方个，如果说IPV4的地址总数为一小桶沙子的话，那么IPV6的地址总数就像是地球那么大的一桶沙子。其次就是由于每个人都可以拥有一个以上的IP地址，网络的安全性能将大大提高。第三就是数据传输速度将大大提高。IPv6的主要优势还体现在以下几方面：提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS)、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。 根据这项技术，如果说IPV4实现的只是人机对话，而IPV6则扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类服务，还将服务于众多硬件设备，如家用电器、传感器、远程照相机、汽车等，它将是无时不在，无处不在的深入社会每个角落的真正的宽带网。而且它所带来的经济效益将非常巨大.当然，IPv6并非十全十美、一劳永逸，不可能解决所有问题。IPv6只能在发展中不断完善，也不可能在一夜之间发生，过渡需要时间和成本，但从长远看，IPv6有利于互联网的持续和长久发展。 目前，国际互联网组织已经决定成立两个专门工作组，制定相应的国际标准。


IPv6 FAQ 

1. 什么是IP? 什么是IPv4? 什么是IPv6? 

目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4)，它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。 

2. IPv6与IPv4相比有什么特点和优点？ 

1)更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2^128-1个地址。 

2)更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。 

3)增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control)。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(QoS)控制提供了良好的网络平台. 

4)加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持.这是对DHCP协议的改进和扩展,使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷. 

5)更高的安全性.在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,这极大的增强了网络安全. 

3. 我们需要2^128-1个IP地址吗? 

需要.随着电子技术及网络技术的发展,计算机网络将进入人们的日常生活,可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网.并且,准确的说,使用IPv6的网络并没有2^128-1个能充分利用的地址.首先,要实现IP地址的自动配置,局域网所使用的子网的前缀必须等于64,但是很少有一个局域网能容纳2^64个网络终端;其次,由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则,地址的浪费在所难免. 

4. 我想了解一下IPv6,该怎么做呢? 

看RFC! 这是最省钱也是最保险的办法,就是枯燥一点.目前国内介绍IPv6的书至少有一本: IPv6--the new Internet protocol(second edition)/新因特网协议IPv6(第二版),清华大学出版社,1999 介绍IPv6网络编程(Unix平台)的书也至少有一本: Unix Network Programming Volume I (Second Edition)/Unix网络编程卷一(第二版),清华大学出版社,1998 

5. 我想试一试IPv6,该做些什么呢? 

你需要三样东西:支持IPv6的操作系统;支持IPv6的软件;与因特网的连接. 

1)目前支持IPv6的操作系统有:Linux(内核版本至少是2.2.1,最好是2.2.12以上),FreeBSD(4.x系列已经支持IPv6,更早的版本需要给内核打补丁),WindowsNT/2000(需要去微软的网站下一个补丁程序),NetBSD,OpenBSD,Solaris(这些就不熟了),等等等等.目前肯定不支持IPv6的操作系统是(我知道的)Windows系列中Windows98及其以前的版本. 

2)支持IPv6的操作系统一般都会自带一些支持IPv6的网络程序(Linux的情况比较特殊,有的软件可能本身支持IPv6但在编译的时候没有打开相应的选项,这是因为不同的发布商对IPv6重要性及可用性的看法各不相同).但是,这些操作系统自带的程序往往并不是最好的,你可能需要到网上去找一些好用的支持IPv6的软件. 

3)如果你想真正尝试IPv6,一定要连网,起码要有一个局域网环境.

参考资料：期待呀

6. ipv6的定义是什么？

目前还没有统一的严格定义,下一代互联网将是一个渐进发展过程,目前已取得共识的主要特征:
–更大：IPv6的地址空间，网络的规模更大，接入网络的终端种类和数量更多，网络应用更广泛
–更快：100Mbps以上的端到端高性能通信，
–更安全可信：对象识别，身份认证和访问授权，数据加密和完整性,可信任的网络
–更及时：组播服务，服务质量（QoS），大规模实时交互应用
–更方便：基于移动和无线通信的丰富应用
–更可管理：有序的管理、有效的运营、及时的维护；–更有效：有盈利模型，获得重大社会效益和经济效益

7. 什么是IPv6？

简而言之，IPv6除了充沛的IP地址数量，IPv6相比IPv4还有其他诸多的优势，有着更快的传输速度，快、更快、非常快，这是现在互联网长期的追求，而IPv6是固定报头，不像IPv4那样携带一堆冗长的数据，简短的报头提升了网络数据转发的效率。并且由于IPv6的路由表更小，聚合能力更强，保证了数据转发的路径更短，极大的提高了转发效率。目前来说，实现IPv4和IPv6共存的策略和过渡技术有三种。第一种，使用双栈让您的主机或网络设备可以同时支持IPv4和IPv6双协议栈；第二种，通过隧道技术将IPv6数据包封装在IPv4数据包中；第三种，通过网络地址转换（NAT）技术将IPv6数据包转换为IPv4数据包，反之亦然。双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术,其节点同时支持IPv4和IPv6协议栈，当IPv6节点与IPv6节点互通时使用IPv6协议栈，与IPv4节点互通时借助于IPv4overIPv6隧道使用IPv4协议栈，通过此技术，实现分别与IPv4或IPv6节点间的信息互通。双栈可以在一个单一的设备上实现，亦可是一个双栈骨干网，何为双栈骨干网？就是所有设备同时支持IPv4/IPv6协议栈，连接双栈网络的解控同时也配置IPv4地址和IPv6地址。

8. 什么是IPv6

简而言之，IPv6除了充沛的IP地址数量，IPv6相比IPv4还有其他诸多的优势，有着更快的传输速度，快、更快、非常快，这是现在互联网长期的追求，而IPv6是固定报头，不像IPv4那样携带一堆冗长的数据，简短的报头提升了网络数据转发的效率。并且由于IPv6的路由表更小，聚合能力更强，保证了数据转发的路径更短，极大的提高了转发效率。目前来说，实现IPv4和IPv6共存的策略和过渡技术有三种。第一种，使用双栈让您的主机或网络设备可以同时支持IPv4和IPv6双协议栈；第二种，通过隧道技术将IPv6数据包封装在IPv4数据包中；第三种，通过网络地址转换（NAT）技术将IPv6数据包转换为IPv4数据包，反之亦然。双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术,其节点同时支持IPv4和IPv6协议栈，当IPv6节点与IPv6节点互通时使用IPv6协议栈，与IPv4节点互通时借助于IPv4overIPv6隧道使用IPv4协议栈，通过此技术，实现分别与IPv4或IPv6节点间的信息互通。双栈可以在一个单一的设备上实现，亦可是一个双栈骨干网，何为双栈骨干网？就是所有设备同时支持IPv4/IPv6协议栈，连接双栈网络的解控同时也配置IPv4地址和IPv6地址。