IPv6基础

IPv6特点

128bits的地址方案，提供了巨大的IP地址空间
多等级层次有助于路由聚合，提高了因特网网络路由的效率及可扩展性

IPv6可提供远大于IPv4的网络前缀，同一组织机构在其网络中可以只使用一个前缀，这样ISP可以把所有客户聚合形成一个前缀并发布出去。分层聚合使全局路由表项数量很少，转发效率更高。
自动配置过程允许IPv6网络中的节点更加便捷的接入IPv6网络【实现了即插即用的联网方式】
重新编制机制使得IPv6提供商之间的转换对最终用户是透明的
不再有广播、不再有ARP，利用ICMPv6替代ARP
IPv6的包头比IPv4更加有效率，数据字段更少，去掉了包头校验和。

IPv地址表示

IPv6地址共128位，使用十六进制进行表示，分为8段，中间用”:”隔开。

如：2001:0000:3238:00E1:0063:0000:0000:FEFB

IPv6地址简写

以2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff为例：

每段的前导0可以省略，但至少保留1个0

2001:410:0:1:0:0:0:45ff
连续多个0可以缩写为”::”，但只能使用一次

2001:410:0:1::45ff

IPv6地址结构

IPv6地址分为两部分：前缀及接口ID

接口标识生成方法：

手工配置
系统通过软件自动生成
IEEE EUI-64规范自动生成

将MAC地址转换为接口ID

MAC地址的独特性保证了接口ID的独特性

设备自动生成，不需认为干预

如下：将MAC地址为00-E0-4C-68-10-18，通过EUI-64自动生成IPv6的接口ID。

步骤1：在MAC地址的高24位厂商ID和低24位厂商编号ID之间插入两个字节FFFE
步骤2：将U/L位取反，此处0置为1

U/L 位是第一个字节的第七位，用于确定该地址是全球管理还是本地管理。如果为0就为全球管理，表示全球唯一地址；为1就为本地管理，表示本地唯一地址，是网络管理员为了加强自己对网络管理而指定的地址

IPv6报头

字段	长度	含义
version	4bit	6：表示IPv6
traffic class	8bit	流量类型，该字段及其功能类似于IPv4业务类型字段。该字段以区分业务编码点（DSCP）标记一个IPv6数据包，以此指明数据包应当如何处理。
flow label	20bit	流标签。该字段用来表示IP数据包的一个流，
payload length	16bit	该字段表示有效载荷的长度、有效载荷是指紧跟在IPv6基本报头的数据包，包含IPv6扩展报头
next header	8bit	下一报头，该字段指明了跟随在IPv6基本报头后的扩展报头的信息类型
Hop limit	8bit	跳数限制，该字段定义了IPv6数据包所能经过的最大跳数，这个字段和IPv4中的TTL字段非常相似。
Source address	128bit	该字段表示该报文的原地址
Destination address	128bit	该字段表示该报文的目的地址
extension headers	可变	扩展报头。IPv6取消了IPv4报头中的选项字段，并引入了多种扩展报文头，在提高处理效率的同时还增强了IPv6的灵活性，为IP协议提供了良好的扩展能力。当超过一种扩展报头被用在同一个分组里时，报头必须按照下列顺序出现： - IPv6基本报头 - 逐跳选项扩展报头 - 目的选项扩展报头 - 路由扩展报头 - 分片扩展报头 - 授权扩展报头 - 封装安全有效载荷扩展报头 - 目的选项扩展报头(指那些将被分组报文的最终目的地处理的选项) - 上层扩展报头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。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。除了目的选项扩展报头出现两次（一次在路由扩展报头之前，另一次在上层扩展报头之前），其余扩展报头只出现一次。

一个IPv6数据包可能包括0个或多个扩展包头，当使用多个扩展包头时，通过前面的包头的Next head字段指明该扩展包头后的扩展包头。有了扩展包头，中间路由器就不需要处理每一个可能出现的选项，提高了路由器处理数据包的速度，提高了其转发性能。在扩展报头链的最后就是有效负载。

扩展报头是可选的，只有需要该扩展报头对应的功能，发送主机才会添加相应扩展报头

与IPv4报头相比，IPv6报头结构的提升：

基本的IPv4报头长度为20个字节，基本的IPv6报头长度为40个字节；
由于2层与4层的校验已经足够健壮，取消了IP的三层校验；
取消中间节点的分片功能，分片重组功能由源端实现，通过Path MTU机制来发现路径MTU。即，源节点在正式发送数据之前，使用ICMPv6来检测路径上最小的MTU；
增加流标签，提高QoS效率。