IPv6基础介绍汇总
一文全面了解IPv6
一文全面了解IPv6前国内的网络正在快速的向IPv6升级中，从网络基础设施如运营商骨干网、城域网，到互联网服务商如各类云服务，以及各类终端设备厂商如手机、电脑、路由器、交换机等，均在向IPv6网络的升级改造中。
根据国家相关部门的计划，2019年要基本全面实现IPv6的支持。
那么什么是IPv6，有哪些特点，对网络安全有何影响，又将如何应对等等，关于IPv6的种种疑惑，本文将一一为大家做出阐述！•什么是IPv6IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，是用于替代IPv4的下一代IP协议，也就是下一代互联网的协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
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。
其128位地址格式将以其在IP地址数量、安全性、移动性、服务质量等方面的巨大优势，改变现代信息生活。
互联网数字分配机构（IANA）在2016年已向国际互联网工程任务组（IETF）提出建议，要求新制定的国际互联网标准只支持IPv6，不再兼容IPv4。
•IPv6的优势1.明显地扩大了IP地址空间2.明显提高了网络的整体吞吐量3.使得整个服务质量得到了很大改善4.安全性有了更好的保障5.支持即插即用和移动性•IPv6技术特性IPv6 在解决了 IPv4 的地址匮乏问题的同时，还在许多方面实现了优化改进，主要包括以下五点：•第一，IPv6 具有层次化的编址方式，地址分配遵循聚类（Aggregation）的原则，同时通过使用更小的路由表，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，有利于骨干网路由器对数据包的快速转发有效提高转发速度。
•第二，IPv6 增强了组播支持以及对流的控制能力，为多媒体应用和服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了更好的网络平台。
ipv6 简明教程
ipv6 简明教程IPv6 是一种用于互联网协议的第六版标准，它在设计上取代了 IPv4。
以下是关于 IPv6 的简明教程：1. IPv6 地址：IPv6 地址由 16 个字节组成，通常以 8 组 16 进制数表示，每组之间用冒号分隔。
例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
IPv6 地址空间非常大，几乎可以满足任何网络需求。
2. IPv6 地址分类：IPv6 地址可以分为三种类型：全球路由地址、本地唯一地址和本地链路地址。
全球路由地址可以在全球范围内路由，本地唯一地址只能在单个网络中使用，本地链路地址只能在本地网络中使用。
3. IPv6 报头：IPv6 报头固定为40 字节，包含了一些重要的字段，如版本、流量类别、优先级、长度等。
这些字段用于标识和处理 IPv6 数据包。
4. IPv6 扩展报头：IPv6 支持扩展报头，用于实现更高级的协议功能。
常见的扩展报头包括路由报头、分段报头、身份验证报头和加密报头等。
5. IPv6 安全性：IPv6 支持 IP 层安全性（IPsec），可以为数据提供加密和身份验证功能，确保数据在传输过程中的安全。
6. IPv6 与 IPv4 的互操作性：由于 IPv4 和 IPv6 不完全兼容，因此在从IPv4 向 IPv6 过渡的过程中，需要采取一些措施来实现两种协议的互操作性。
常见的解决方案包括双栈、隧道和转换技术等。
总的来说，IPv6 的设计更加先进和安全，但是由于 IPv4 向 IPv6 的过渡需要时间和成本，因此目前 IPv4 和 IPv6 仍然共存。
ipv6基本知识
一、IPv6包头IPv6 包头格式要么删除某些IPv4 包头字段，要么将这些字段设为可选。
尽管地址大小增加了，但这种更改却最大程度地减少了IPv6 包头所占用的带宽。
虽然IPv6 地址长度是IPv4 地址长度的四倍，但是IPv6 包头的大小只是IPv4 包头大小的两倍。
IPv6基本头格式固定1、IPV4报文头格式及各字段功能1.图示2.3.各字段功能4.版本号（Version）：长度4比特。
标识目前采用的IP协议的版本号。
一般的值为0100（IPv4），0110（IPv6）5.IP包头长度（Header Length）：长度4比特。
这个字段的作用是为了描述IP包头的长度，因为在IP包头中有变长的可选部分。
该部分占4个bit位，单位为32bit（4个字节），即本区域值= IP头部长度（单位为bit）/(8*4)，因此，一个IP包头的长度最长为“1111”，即15*4＝60个字节。
IP包头最小长度为20字节。
6.服务类型（Type of Service）：长度8比特。
8位按位被如下定义PPP DTRC06.1 PPP：定义包的优先级，取值越大数据越重要000 普通(Routine)001 优先的(Priority)010 立即的发送(Immediate)011 闪电式的(Flash)100 比闪电还闪电式的(Flash Override)101 CRI/TIC/ECP(找不到这个词的翻译)110 网间控制(Internetwork Control)111 网络控制(Network Control)6.2 DTRCOD 时延: 0:普通1:延迟尽量小T 吞吐量: 0:普通1:流量尽量大R 可靠性: 0:普通1:可靠性尽量大M 传输成本: 0:普通1:成本尽量小0 最后一位被保留，恒定为07.IP包总长（Total Length）：长度16比特。
以字节为单位计算的IP包的长度(包括头部和数据)，所以IP包最大长度65535字节。
IPV6基础知识总结
IPV6学习总结1 IPV6基础知识1.1IPV6产生背景IPV4网络设计设计之初的目的不是为满足全球网络用户，有许多设计不合理的地方; 因为一些历史原因，导致IP分配不公平，一些发展中国家网络用户数量多，IP地址不足；IPV4地址的层次分配缺乏统一的管理，采用与网络拓扑无关的形式分配地址，导致骨干路由器中存在大量的路由表项，增加了路由存贮和查找的开销；IPV4只针对净荷载加密，导致IP层受到安全攻击；IPV4地址基本耗尽，虽然有诸如NAT翻译技术，但是破坏了网络端到端的设计原理，为恐怖分子和其他组织提供了保护伞；IPV4缺乏服务保证；IPV4移动性支持不足。
基于以上原因，催生下一代互联网协议IPV6诞生。
1.2 1.2 IPV6网络环境IPV6网络中多次用到术语节点本地、链路本地和站点本地地址，通过下面拓扑图, 可以快速理解这三个概念，其中：节点：node-local(interface-local),在同一个单机上接口地址；链路：link-local,在同一个链路上使用的地址；链路层能互通的接口可以称之为在同一个链路。
站点：site-local,在同一个IPV6私有网络中的地址；唯一本地：Unique-local,在RFC4193 中取代site-local 地址；具体的概念如下图所示：网络1.3IPV6地址类型IPV6协议定义IPV6的地址长度为128位，有更大的地址空间，更多的地址。
IPV6 地址有单播、任播和组播地址类型，取消了广播地址，具体介绍如下：单播地址：一个单播地址对应一个接口，发往单播地址的数据包会被对应的接口接收，相当于IPv4的公网地址（IPv6的诞生根本上就是为了解决IPv4公网地址耗尽的问题）。
这种地址在全球的路由器间可以路由。
任播地址：一个任播地址对应不同节点的一组接口，发往任播地址的数据包会被这组接口的其中一个接收，被发往路由协议认为距离数据包源节点最近的那个接口上，适合于一对一组中的一个（OnetOOne OfMany）的通信需求。
IPv6 基础知识简介
IPv6 protocol current state : UP
IPv6 is enabled, link-local address is FE80::2E0:FAFF:FE17:8100
No global unicast address configured
Joined group address(es):
Page 3
1、IPv6的产生背景
以IPv4为基础的应用对IP地址的巨大需求，宽带技术、 移动IP和物联网的发展要求更多的IP地址，而IPv4地址 资源短缺。 2011年2月，IANA（The Internet Assigned Numbers Authority，互联网分配编号资源机构）一次性分配了最 后仅存的5个/8地址块，每个RIR（Regional Internet Registries，二级地址分配机构，全球总共5个区域RIR） 分得一个地址块。IPv4地址分配的状态，可在此查阅： /assignments/ipv4-addressspace/ipv4-address-space.txt CIDR, VLSM , NAT, 混合地址等技术只能暂时缓解IPv4 地址紧张，但无法根本解根决本地原址因问：I题Pv。4地址的短缺
同一个地址不同表示法的例子
2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45FF/64 2001:410:0:1:0:0:0:45FF/64 2001:410:0:1::45FF/64
Page 8
2、IPv6 地址—分类
单播地址（Unicast ）: 标识一个接口，目的为单播地址的报文会被送到被标识的接口。
转化后的64比特的接口ID(在中间插入FFFE,将表示Universal/Local (U/L)位由0改成1,)
IPv6基础介绍
IPv6基础介绍文档摘要：IPv6协议，IPv6优点，IPv6基本功能关键字：IPv6，ICMPv6，DHCPv6，PPPoEv6一、IPv6协议介绍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 TaskForce）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP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。
1、IPv4设计的不足（a）IPv4地址空间不足IPv4地址采用32比特标识，理论上能够提供的地址数量是43亿。
但由于地址分配的原因，实际可使用的数量不到43亿。
另外，IPv4地址的分配也很不均衡：美国占全球地址空间的一半左右，而欧洲则相对匮乏；亚太地区则更加匮乏。
与此同时，移动IP和宽带技术的发展需要更多的IP地址。
IPv4地址资源紧张直接限制了IP技术应用的进一步发展。
针对IPv4的地址短缺问题，也曾先后出现过几种解决方案。
比较有代表性的是CIDR(Classless Inter-Domain Routing)和NAT(IP Network AddressTranslator)。
但是CIDR和NAT都有各自的弊端和不能解决的问题，由此推动了IPv6的发展。
（b）骨干路由器维护的路由表表项过于庞大由于IPv4发展初期的分配规划问题，造成许多IPv4地址分配不连续，不能有效聚合路由。
日益庞大的路由表耗用较多内存，对设备成本和转发效率产生影响，这一问题促使设备制造商不断升级其路由器产品，以提高路由寻址和转发性能。
（c）不易进行自动配置和重新编制由于IPv4地址只有32比特，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址。
因此需要能够进行自动配置和重新编址以减少维护工作量。
ipv6 基础知识
ipv4执行分片（报头中有想关字段），ipv6不执行分片（frgmentation），而使用PMTUD（path mtu discovery）。这个回头再说。
2.ipv6地址分类
unicast 单播地址
global aggregatable address（相当于IPv4的公有IP） 2000::/3
ipv6 基础知识
1.基本概念
128位二进制数组成，每4位转换为1个16进制数，共32个16进制数，每4位16进制数为一组，组间用：间隔。
基本格式：
2001：0000：1234：0012：0000：0000：0ef0：abcd
每个组开头的0可以省略
2001：0：1234：12：0：0：ef0：abcd
地址中若干个连续的全为0的段可以简写成‘：’，这种缩写形式在一个地址中只能使用一次。
2001：0：1234：12：0：ef0：abcd
ipv4报头 20个字节 12个字段
ipv6报头 40个字节 8低了转发延迟。
ipv4中tcp校验是必选的，udp为可选。
anycast 任意播地址（用于移动IP、手机漫游等，不要求）
global aggregatable address
link local address
site local address
说明：
link local address 链路本地地址：用做本地链路的管理用途，是发送管理流量和更新包时的源地址，只在一条链路上，不跨路由，自动生成。
ipv6 基础知识
(2008-11-03 22:16:15)
转载
标签：
1第一章IPv6基础知识
地址格式的区别
6to4地址
• 在可聚类全局单播地址范围（001）的6to4操作永 久分配了一个13位的TLA标识符：0x0002 • 6to4机制使得IPv6主机不必进行隧道设置，就可 在一个纯IPv4基础设施上进行通信。
6over4
• 格式为[64位前缀]:0:0:wwxx:yyzz,其中 wwxx:yyzz是w.x.y.z(公共或私有IPv4地 址)的冒号十六进制表示法。该地址用于 一个使用6over4协议的隧道机制结点。
– IPv6地址采用冒分十六进制表示的同时，对 于一些含有零的地址还可以采用一种零压缩 法的简化方式来表示。比如，对于以下地址： – abcd:0000:0000:0000:0008:0800:800c:417c – 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0b00:00001 – abcd:0:0:0:8:800:800c:417c – 0:0:0:0:0:0:b00:1
• IP地址：128位地址。 • 链路MTU：可以在一条链路上发送的最 大传输单元。 • 路径MTU（PMTU）：在IPv6网络中， 从源结点到目标结点的一条路径上，在 本地不实行数据分段的情况下发送的最 大长度的IPv6数据包。
• 网段：以二层交换机为边界的，同一链路的网 络的一部份，以单一介质组成。 • 链路：以路由器为边界的一个或多个局域网段。 • 子网：使用相同的64位IPv6地址前缀的一个或 多个链路。与IPv4子网不同的是，IPv6子网可 以被内部子网路由器分为几个部份。 • 网络：由路由器连接起来的两个以上（含两个） 的多个子网。 • 邻结点(邻居)：连接在同一链路上的节点。
• 主机：只能接收数据而不能发送数据的结点。 值得注意的是，IPv6网络中的主机还包括家用 电器、交通运输工具等。 • 上层协议：位于IPv6之上的一层协议，它将 IPV6用作运输工具。主要包括Internet层协议 （如ICMPv6）和运输层协议（如TCP和 UDP），但不包括应用层协议。例如，可把 TCP和UDP协议当作运输工具的FTP、DNS等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
IPv4
10
IPv6扩展报头
• IPv6扩展报头实现了一些IP层的可选功能，扩展报头位于上层封装和IPv6基 本报头之间 • 主要的扩展报头： – Hop-by-Hop Options header – Destination Options header – Routing header
1::1/64
RS报文 RA报文
14
无状态地址自动配置—接口ID生成
• IEEE EUI－64规范是其中最重要的一种生成方法 • 将48比特的MAC地址转化为64比特的接口ID
– MAC地址的唯一性保证了接口ID的唯一性 – 设备自动生成，不需人为干预
• 48位MAC地址
• 64位接口ID
15
重复地址检测（DAD）
基本报头
9
IPv6基本报头
备注
version=6 Traffic Class IPv4 TOS
Flow Label用于标识数据流
Next Header IPv4 Protocol Hop Limit IPv4 TTL
Payload Length指示该IP报文负荷长度
例 FEC0::E0:F726:4E58
7
组播地址
Flags
用来表示permanent或transient组播组
0：预留 1：节点本地范围 2：链路本地范围 5：站点本地范围
Scope
表示组播组的范围
Group ID
组播组ID
8
IPv6报文格式
• IPv6数据包由一个基本报头加上0个或多个扩展报头再加上上层协议 单元构成。
– Fragment header – Authentication header – Encapsulating Security Payload header
11
典型的IPv6数据包
• 每一种扩展报头其实也有自己特定的协议号，例如：路由报头为43，AH报头 为51 • 每一个基本报头和扩展报头的Next Header域标识后面紧接的内容
0010000000000001 0000010000010000 0000000000000000 0000000000000001 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0100010111111111
2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff
• 重复地址检测（Duplicate Address Detection）确保网络中无两个相同的 单播地址 • 任何主机使用的单播地址均需做DAD • 未经过DAD检测的地址暂时不可用，称为“tentative地址” • 经过DAD检测后，没有冲突的地址可以使用，如果有冲突，则该地址不能使 用
16
重复地址检测（DAD）过程
2001:410:0:1:0:0:0:45ff
2001:410:0:1::45ff
5
IPv6地址分类
• 单播地址（Unicast Address）
– 单播地址作为一个单一的接口标识符。 IPv6数据包发送到一个 单播地址被传递到由该地址标识的接口。
• 组播地址（Multicast Address）
IPv6协议简介
引入
与IPv4相比，IPv6具有以下特点：
近乎无限的地址空间 更简洁的报文头部 内置的安全性 更好的QoS支持 更好的移动性 ……
2
IPv6基础知识
•
IPv6地址分类
•
IPv6报文格式
3
IPv6地址表示
• IPv6地址与IPv4地址表示方法有所不同 – 用十六进制表示，如： FE08:…. – 4个十六进制数一组，中间用“:”隔开，如： 2001:12FC:…. – 每组开头的零可以省略，连续的一个或者多个全零组可用“::”表示， 如： 1:2::ACDR:…. – 地址前缀长度用“/xx”来表示，如： 1::1/64
IPv6报头 Next Header=6 IPv6报头 Next Header=43 路由报头 Next Header=6
TCP段
TCP段
AH报头 Next Header=6
路由报头 IPv6报头 Next Header=43 Next Header=51
TCP段
IPv6地址结构
IPv6地址 = 前缀 + 接口标识
NS报文 NA报文
1::1/64
17
Solicited-Node组播地址
IPv6中特有的组播地址
用于DAD和获取本地链路上邻居节点的链路层地址（地址解析）等
Solicited-Node组播地址生成过程
接口ID的后24位：XX:XXXX
前缀FF02:0:0:0:0:1:FF FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX
前缀：相当于v4地址中的网络ID 接口标识：相当于v4地址中的主机ID
2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58
前缀
2001:A304:6101:1 接口标识
E0:F726前缀获得
主机发送Router Solicitation报文 路由器回应Router Advertisement报文 主机获得前缀及其它参数 其实路由器会周期性地向外发送RA报文
– 组播地址作为一组标识符多播地址的行为/接口可能属于不同 的节点集合。 IPv6数据包发送到组播地址被传递到多个接口
6
IPv6单播地址分类：
全球单播地址 链路本地地址 站点本地地址
单播地址
例 2001:A304:6101:1::E0:F726:4E58
例 FE80::E0:F726:4E58
• 以下是同一个地址不同表示法的例子： – 0001:0123:0000:0000:0000:ABCD:0000:0001/96
– 1:123:0:0:0:ABCD:0:1/96 – 1:123::ABCD:0:1/96
4
IPv6地址表示
0010000000000001000001000001000000000000000000000000000000000001 0000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111
18
无状态地址自动配置的报文
Router Solicitation Router Advertisement Neighbor Solicitation Neighbor Advertisement
所有报文都基于ICMPv6报文
19
谢谢
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
• 获得临时地址（tentative地址）的主机发送NS报文（ Neighbor Solicitation）给该临时地址所对应的solicited-node组播地址，该报 文中包含自己想使用的地址 • 如果有人用NA报文（Neighbor Advertisement）响应，并报告自 己已使用该地址，则该临时地址不可用 • 如果无人响应，则认为没有地址冲突发生，该地址正式可用