简单了解IPv6基础

墨言 04-22 766阅读 0评论

20世纪80年代,IETF(Internet Engineering Task Force,因特网工程任务组)发布RFC791,即IPv4协议,标志IPv4正式标准化。在此后的几十年间,IPv4协议成为最主流的协议之一。无数人在IPv4的基础上开发出了各种应用,并且对这个协议做了各种补充和增强,支撑起了今天繁荣的互联网。 然而,随着互联网的规模越来越大,以及5G、物联网等新兴技术的发展,IPv4面临的挑战越来越多。IPv6取代IPv4势在必行。


IPv4(Internet Protocol version 4):互联网协议(IP)的当前版本。IPv4地址为32 bit编码,通常用4个点分十进制数表示。每个地址由一个网络码、(可选)子网码、主机码组成。网络码和(可选)子网码用于路由,主机码用于在网络或子网内部寻址到一台具体主机。 


IPv6(Internet Protocol version 6):IETF设计的一套规范,是IPv4的升级版本。它是网络层协议的第二代标准协议,也被称为Ipng(IP Next Generation)。IPv6和IPv4之间最显著的区别就是IP地址的长度从32 bit升为128 bit。

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IPv6优势

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  • 近乎无限的地址空间:与IPv4相比,这是最明显的好处。IPv6地址是由128 bit构成,单从数量级来说,IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8×1028倍,号称可以为全世界的每一粒沙分配一个网络地址。这使得海量终端同时在线,统一编址管理,变为可能,为万物互连提供了强有力的支撑。


  • 层次化的地址结构:正因为有了近乎无限的地址空间,IPv6在地址规划时就根据使用场景划分了各种地址段。同时严格要求单播IPv6地址段的连续性,禁止出现IPv4的地址“打洞”现象,便于IPv6路由聚合,缩小IPv6地址表规模。 


  • 即插即用:任何主机或者终端要获取网络资源,传输数据,都必须有明确的IP地址。传统的分配IP地址方式是手工或者DHCP自动获取,除了上述两个方式外,IPv6还支持SLAAC(Stateless Address Autoconfiguration,无状态地址自动配置)。 


  • 端到端网络的完整性:大面积使用NAT技术的IPv4网络,从根本上破坏了端到端连接的完整性。使用IPv6之后,将不再需要NAT网络设备,上网行为管理、网络监管等将变得简单,与此同时,应用程序也不需要开发复杂的NAT适配代码。 


  • 安全性得到增强:IPsec( Internet Protocol Security,因特网协议安全协议)最初是为IPv6设计的,所以基于IPv6的各种协议报文(路由协议、邻居发现等),都可以端到端地加密,当然该功能目前应用并不多。而IPv6的数据面报文安全性,跟IPv4+IPsec的能力,基本相同。 


  • 可扩展性强:IPv6的扩展属性报文头部,并不是主数据包的一部分,但是在必要的时候,这些扩展头部会插在IPv6基本头部和有效载荷之间,能够协助IPv6完成加密功能、移动功能、最优路径选路、QoS等,并可提高报文转发效率。 


  • 移动性改善:当一个用户从一个网段移动到另外一个网段,传统的网络会产生经典式“三角式路由”,IPv6网络中,这种移动设备的通信,可不再经过原“三角式路由”,而做直接路由转发,降低了流量转发的成本,提升了网络性能和可靠性。 


  • QoS可得到进一步增强:IPv6保留了IPv4所有的QoS属性,额外定义了20 Byte的流标签字段,可为应用程序或者终端所用,针对特殊的服务和数据流,分配特定的资源,目前该机制并没有得到充分的开发和应用。


IPv6地址

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IPv6地址缩写规范

  • 为了书写方便,IPv6可采用以下规则进行缩写

微信截图_20220423202209.png


IPv6地址分类

  • 根据IPv6地址前缀,可以将IPv6地址分为单播地址、组播地址和任播地址

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  • 单播地址(Unicast Address):标识一个接口,目的地址为单播地址的报文会被送到被标识的接口。在IPv6中,一个接口拥有多个IPv6地址是非常常见的现象。除了全球单播地址、唯一本地地址、链路本地地址这三种地址之外,IPv6还有一些特殊单播地址的存在:


  •  未指定地址:0:0:0:0:0:0:0:0/128 或者::/128。该地址作为某些报文的源地址,比如作为重复地址检测时发送的邻居请求报文(NS)的源地址,或者DHCPv6初始化过程中客户端所发送的请求报文的源地址。


  •  环回地址:0:0:0:0:0:0:0:1/128 或者::1/128,与IPv4中的127.0.0.1作用相同,用于本地回环,发往::/1的数据包实际上就是发给本地,可用于本地协议栈环回测试。


  • 组播地址(Multicast Address):标识多个接口,目的地址为组播地址的报文会被送到被标识的所有接口。只有加入相应组播组的设备接口才会侦听发往该组播地址的报文。


  • 任播地址(Anycast Address):任播地址标识一组网络接口(通常属于不同的节点)。目标地址是任播地址的数据包将发送给其中路由意义上最近的一个网络接口。 


  • IPv6没有定义广播地址(Broadcast Address)。在IPv6网络中,所有广播的应用层场景将会被IPv6组播所取代。



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