ipv6科普

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目的

用它来取代IPv4主要是为了解决IPv4地址枯竭问题,同时它也在其他方面对于IPv4有许多改进。另外对于国内很重要的意义就是很容易的有了公网IP。

容量

IPv6具有比IPv4大得多的编码地址空间。这是因为IPv6采用128位的地址,而IPv4使用的是32位。因此新增的地址空间支持2128(约3.4×1038)个位址,具体数量为340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456个,也可以说成1632个,因为每4位地址(128位分为32段,每段4位)可以取24=16个不同的值。

据说可以给世界上每一粒沙子分配一个ip地址

格式

IPv6二进位制下为128位长度,以16位为一组,每组以冒号「:」隔开,可以分为8组,每组以4位十六进制方式表示。例如:2001:0db8:86a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344是一个合法的IPv6位址。类似于IPv4的点分十进制,同样也存在点分十六进制的写法,将8组4位十六进制地址的冒号去除后,每位以点号“.”分组,例如:2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344则记为2.0.0.1.0.d.b.8.8.5.a.3.0.8.d.3.1.3.1.9.8.a.2.e.0.3.7.0.7.3.4.4,其倒序写法用于ip6.arpa子域名记录IPv6地址与域名的映像。

同时IPv6在某些条件下可以省略:

每项数字前导的0可以省略,省略后前导数字仍是0则继续,例如下组IPv6是等价的。

2001:0db8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13

2001:db8:2de:0000:0000:0000:0000:e13

2001:db8:2de:000:000:000:000:e13

2001:db8:2de:00:00:00:00:e13

2001:db8:2de:0:0:0:0:e13

可以用双冒号「::」表示一组0或多组连续的0,但只能出现一次:

如果四组数字都是零,可以被省略。遵照以上省略规则,下面这两组IPv6都是相等的。

2001:db8:2de:0:0:0:0:e13

2001:db8:2de::e13

2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab

2001:0db8:0000:0000:0000::1428:57ab

2001:0db8:0:0:0:0:1428:57ab

2001:0db8:0::0:1428:57ab

2001:0db8::1428:57ab

2001::25de::cade是非法的,因为双冒号出现了两次。它有可能是下种情形之一,造成无法推断。

2001:0000:0000:0000:0000:25de:0000:cade

2001:0000:0000:0000:25de:0000:0000:cade

2001:0000:0000:25de:0000:0000:0000:cade

2001:0000:25de:0000:0000:0000:0000:cade

如果这个位址实际上是IPv4的位址,后32位可以用10进制数表示;因此::ffff:192.168.89.9 相等于::ffff:c0a8:5909。

另外,::ffff:1.2.3.4 格式叫做IPv4映像位址。

IPv4位址可以很容易的转化为IPv6格式。举例来说,如果IPv4的一个位址为135.75.43.52(十六进位为0x874B2B34),它可以被转化为0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:874B:2B34或者::FFFF:874B:2B34。同时,还可以使用混合符号(IPv4-compatible address),则位址可以为::ffff:135.75.43.52。

由于同一非全局地址可能在同一范围的多个区域中使用(例如,在两条独立的物理链路中使用链路本地地址fe80::1),而且一个节点可能连接到同一范围的不同区域的接口(例如,一个路由器通常有多个接口连接到不同的链路)。IPv6新增了区域ID(Zone ID)加以区分,或称作用域ID(Scope ID)。作用域ID仅用于本地链接,使用百分号追加在地址后面。其属性特定于操作系统,例如Windows使用数字fe80::2%3,Linux使用网卡名字fe80::2%eth0。[7]在URI中使用时,百分号需要进行编码,例如fe80::a%en1应显示为http://[fe80::a%25en1]

IPv6和域名系统

IPv6地址在域名系统中为执行正向解析表示为AAAA记录(所谓4A记录,类似地,IPv4表示为A记录(A record));反向解析在ip6.arpa(原先是ip6.int)下进行,在这里地址空间为半字节16进制数字格式。这种模式在RFC 3596给与了定义。

AAAA模式是IPv6结构设计时的两种提议之一。另外一种正向解析为A6记录。也有一些其他的创新像二进制串标签和DNAME记录等。RFC 2874和它的一些引用中定义了这种模式。

AAAA模式只是IPv6域名系统的简单概括,A6模式使域名系统中检查更全面,也因此更复杂:

  • A6记录允许一个IPv6地址在分散于多个记录中,或许在不同的区域;举例来说,这就在原则上允许网络的快速重编号。
  • 使用域名系统记录委派地址被DNAME记录(类似于现有的CNAME,不过是重命名整棵树)所取代。
  • 一种新的叫做比特标签的类型被引入,主要用于反向解析。

2002年8月的RFC 3363中对AAAA模式给予了有效的标准化(在RFC 3364有对于两种模式优缺点的更深入的讨论)。

IPv6的网络标识与主机标识

在IPv4中,大多数用户知道是用子网掩码来划分IP地址的网络号和主机号,从而得知IP地址所属的网段,例如:192.168.1.2 (255.255.255.0),我们可以通过这个IP的掩码长度来确定这个IP的网络标识为前24位,即192.168.1.0为它的网段,主机标识为后8位。

1. IPv6如何划分网段

IPv6的地址长度为128位(比特),默认后64位(比特)为接口ID,即主机标识。主机标识默认是由48位MAC地址加上IEEE分配的ID,依照EUI64转换算法,进行转换得来的,这就可以极大地降低IP地址出现重复的可能。

2. 全局单播地址

全局单播地址是最常用的IPv6地址类型,即全球唯一的IP地址,等同于IPv4的公网IP地址。

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除了大多数全局单播地址,以下还有几个特殊地址类型需要进行区分:

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