下一代IP協議---IPv6簡介

發展現狀

從21世紀開始，網際網路的增長在全球範圍內呈指數遞增。2000至 2010, 網際網路用戶的數量從3.6億人增長到近20億用戶。網際網路是一個巨大的成功, 並繼續增長。網際網路正在改變人們的行為、溝通和做生意的方式。它幾乎影響了我們日常生活的每一個部分。今天, 網際網路是世界上許多國家主流生活的組成部分。人們連接通訊 (電子郵件, 聊天), 娛樂 (電影, 遊戲, 購物), 工作 (遠程連接到辦公室), 銀行和各種其他服務，當今的網際網路協議主要使用的是 IPv4。現在成千上萬的設備, 需要連接到網際網路，就是我們平時說的物聯網。這包括智慧型手機、智能汽車、智能電器等。這些設備都需要IP位址，早在2011年4月15日，APNIC的IPv4的地址庫存已枯竭，2015年9月24日，ARIN也宣布IPv4地址耗盡。IP位址問題已成網際網路發展的瓶頸。隨著物聯網的發展和IPv4地址的枯竭，這使得IPv6在快速的部署和發展。2018年5月，工信部發布的《推進網際網路協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》。

IPv6其實已經不是新鮮的概念了，但是之前IPv6一直都發展的不快，NAT（Network Address Translation,網絡地址轉換）的出現緩解了個人上網IP位址不足問題，但NAT的缺陷也同樣很明顯，地址是內網地址，雖然正常瀏覽網頁，上QQ等沒有什麼問題，但對於網絡攝像頭監控，P2P業務，在自己電腦上建一個空間等等業務都無法完成，同時訪問網絡速度會受到一定影響。發展IPv6勢在必行。

什麼是IPv6

IPv6 不是一個全新的協議, 而是一個增強的IPv4。了解 IPv6 要對 IPv4的功能有基本理解。IPv6的帶來的好處：更多的IP位址，更好的安全性，更好地處理行動裝置的IP，以及對IPv4的許多缺點的全面改進。

IPv6的地址表示

由於IPv6的地址是128位的，傳統的IPv4表示方法將不再適用。下面是IPv4和IPv6的地址比較。

IPv4: 192.168.200.2 IPv6: 69DC:8864:FFFF:FFFF:0:1280:8C0A:FFFF

和ipv4地址的十進位表示不同，IPv6地址的表示是用16進位表示的，其中A-F是不區分大小寫的。

IPv6的地址縮寫規則：

1 Ipv6的地址每個冒號裡的前置0可以去掉.

2 一個IPv6地址中問可能包含很長的一段0，可以把連續的一段0壓縮為「::」。但為保證地址解析的唯一性，地址中」::」只能出現一次。

地址縮寫規則

IPv6地址類型

IPv6地址分為三類：單播地址，組播地址，任播地址。

IPv6地址結構

IPv6地址分三部分，

全局路由前綴，用於識別特殊地址，如多播或分配給站點的地址範圍；

子網ID，用於識別站點內的連結，子網ID與一個連結相關聯，

接口ID，用於識別連結上的接口，並且需要在該連結上唯一性。

單播地址：

1、全球單播地址（對應ipv4公網地址）2000::/3 ~ 3FFF::/3

全球單播地址

前三bit前綴必須是001。

2、特殊地址：

::/128 — 未指定地址，全0，對應ipv4 0.0.0.0

::1/128 — 迴環地址，對應ipv4的127.0.0.1

3、鏈路本地地址：

FE80::/10，二進位前綴為1111111010 ，它在一個接口上自動配置，允許同一子網上的主機在不需要路由器的情況下相互通信。鏈路本地地址應用於鄰居發現，無狀態地址配置等應用。以鏈路本地地址為源地址或目的地址的IPv6報文不會被路由設備轉發到其他鏈路。

4、用於 IPv6 地址和 IPv4 地址的映射：

例如，::FFFF:192.0.2.128 映射到IPv4的 192.0.2.128

5、唯一本地地址（Unique Local addresses or ULA’s）：

FC00::/7, 二進位前綴為1111110000，它們可以在一個站點內部或在有限的站點之間進行路由，相當於內網私有地址，唯一本地地址只能在本地網絡內部被路由轉發而不會在全球網絡中被路由轉發。

組播地址：

最高8位是FF的地址，FF00::/8。和IPv4的組播概念基本相同。

任播地址：

任播是IPv6添加的新地址類型，沒有獨立的地址空間，使用單播的地址格式，使用時需要顯式的指定為任播。Anycast 指 IPv6 協議中，當一個單播地址被分配到多於一個的接口上時，發到該接口的報文被網絡路由到由路由協議度量的 「 最近 」 的目標接口上， IPv6任播地址僅可以被分配給路由設備，不能應用於主機。任播地址不能作為IPv6報文的源地址。

任播圖示

上圖兩個DNS的IP位址都是2001::A:ABC:1F0C:44DA ，但接口不同。於是發送到距離hostA最近的那個DNS上。

IPv6協議層

IPv6和IPv4層次比較

IPv6增加了鄰居發現協議（ND代替了ARP)，ICMPv6，TCPv6，UDPv6，和DHCPv6等協議。