ipv4的地址池有限，并且公网ip已经枯竭。ipv6应运而生，区别于只有32位的ipv4，ipv6一共有128位，“地球上的每一粒沙子都能得到ipv6地址”。相应的，在总结ipv4地址枯竭，报头不合理，路由表繁重，查表效率低，容易发生arp广播泛滥。而ipv6拥有几乎无限的地址，地址层次化分配，即插即用（自动配置很快），简化的报文头部，同时安全特性更好，保证端到端通信完整性，对移动性支持更好，有增强的QoS、

特性。

几乎无限的地址空间：地址长度为128bit（16字节），海量的地址空间

层次化的地址结构：相较于IPv4地址，IPv6地址的分配更加规范，利于路由聚合（缩减IPv6路由表规模）、路由表快速查询

即插即用：IPv6支持无状态地址自动配置（SLAAC），终端接入 更简单。

简化的报文头部：简化报文头，提高效率；通过扩展包头支持新应用，利于路由器等网络设备的转发处理，降低投资成本。（换言之就是不再像ipv4报文一样把包括option扩展内容在的地方全塞一个地方，导致报文的长度常常是变化的，20-60bytes）

安全特性：IPsec、真实源地址认证等保证端到端安全；避免NAT破坏端到端通信的完整性。（因为地址特别多所以所有人都能分到一个ipv6地址，无需内网地址转公网地址之类的操作了）

移动性：对移动网络实时通信有较大改进，整个移动网络性能有比较大的提升。

增强的QoS特性：额外定义了流标签字段，可为应用持续或者终端所用，针对特殊的服务和数据流，分配特定的资源。

基本报头

IPv6报头由一个IPv6基本包头（必须存在）和多个扩展报头（可以没有）组成

基本报头提供报文转发的基本信息，会被转发路径上的所有设备解析

先理解下ip报头（headers）的作用

当主机发送一个IP数据包时，基本结构通常是：

Ip报头+IP负载

其中报头携带控制信息，告诉网络设备数据包从哪里来、要去哪里，以及应该如何处理。

而IP载荷（Payload）则携带TCP/UDP报文等

我们观察保留和变化的字段。4位的Version是共有的用于指示版本的（毕竟两种技术都还在一起使用）

v4的4位IHL用于指示报头长度，v6舍弃了这个东西，因为v6的报头长度是稳定的

ToS共占八位，服务质量相关信息，现在主要使用DSCP/ECN，在v6被traffice class代替。

Total Length十六位，整个IP数据包长度。v6使用Payload Length指示负载长度。Indentification16位，标识数据包，用于分片重组（因为v4有很多数据包需要分片传输），Flags控制是否允许分片、是否还有后续分片。Fragment Offset标识分片在元数据中的位置，这俩在v6消失了。TTL限制数据包经过路由器的次数，在v6由Hop Limit代替。Protocol有8位，指示承载的上层协议。我有点忘记这是啥了。啊指的是IP载荷应该交给哪个上层协议处理，指的就是我们IP段会承载的上层的协议，比如TCP啊UDP之类的这些应用层的东西。其实还有同层的比如说ICMP这些，他们也有对应的Protocol值会考，比如ICMP的Protocol值为1，TCP的Protocol值为6，UDP的Protocol值为17.

Header Checksum用来检查v4报头是否出错，Options长度可变为可选控制信息，Padding同样可变，填充，使报头长度满足4Byte对齐。

接下来解析IPv6的报头，IPv6基本报头固定为40Byte，只有8个字段。

Version位数为4，值为6，Traffic Class位数为8，区分流量类别与服务质量

Flow label位数为20，标识数据流，Payload length位数为16，基本报头之后的载荷长度，Nest Header位数为8，指示后续协议或扩展报头类型。Hop Limit位数8，限制数据包转发跳数，Source Address为128位，指示源IPv6地址，Destination Address位数为128，目的IPv6地址

值得注意的变化：

1、Traffice Class取代ToS

IPv4的ToS字段在IPv6中对应Traffic Class，主要用于服务质量控制，例如区分不同类别的网络流量和拥塞通知。

2、Flow Label（流标签）是新增字段

这是IPv6非常有代表性的新增字段，长度为20bit，它可以为属于同一数据流的数据包提供一个标识，让支持该功能的网络设备能识别同一流。例如持续的视频传输，发送端可以给这条流的数据包设置相同的非零Flow Label。需要注意的是，流标签并不保证数据包一定得到优先转发，也不等于自动为流预留带宽。

3、Payload Length与IPv4 Total Length不一样

v4的Total Length是报头加上载荷，而v6的Payload Length则是扩展报头加上上层载荷

v6的Payload Length不包括40Byte的基本报头。

例如，没有扩展报头的情况下，一个IPv6数据包总长1500Byte：

$ Payload Length = 1500-40 =1460Byte $

4、Next Header取代Protocol

IPv4的Protocol一般用来指示上层协议。IPv6的Next Header功能，它可以指向上层协议，也可以指向IPv6扩展报头。

可以理解成IPv6采用了一种更灵活的链式报头结构，不需要把所有控制功能放到基本报头中。

核心变化不妨总结为：v6固定报头长度，删去IHL。简化分片处理，不允许中间路由器对数据包进行分片，发送端根据路径MTU选择合适的数据包大小，必要时由源端使用Fragment扩展报头分片，这减少了中间路由器的处理负担。取消IP报头校验和，因此路由器转发时不必因为Hop Limit变化而重新计算它。

最需要记住的区别

比较项目	IPv4	IPv6
地址长度	32 bit	128 bit
基本报头长度	20～60 Byte	固定 40 Byte
报头长度字段	IHL	无
数据长度字段	Total Length	Payload Length
转发寿命	TTL	Hop Limit
上层协议指示	Protocol	Next Header
路由器分片	满足条件时支持	不支持
报头校验和	有	无
可选功能	Options	扩展报头
数据流标识	无独立 Flow Label	Flow Label

讲完了基本报头的概念，同时还有相应的扩展报头

扩展报头有名为Next Header的字段以标识自己，Extension Header Length和Extension Header Data加起来为变长，Length本身占8bit，用来表示扩展报头的长度，不包含Next Header字段256应该是够用的？Data长度可变。

IPv6报文处理机制：

中间的路由器只处理基本报头，逐跳选项报头（我们可以注意这里的Next Header就像节点一样在链式转发），直到最后的终点路由器再处理全部信息。

IPv6地址的总长度

IPv6的长度为128bit。一般用冒号分割为8段，每一段16bit，每一段内用十六进制表示。

例如：

2001：0DB8：0000：0000：0008：0800：200C：417A

坦白讲我对ipv6的地址表示相当的恐惧，太长太复杂了，也可能是我纯粹不习惯十六进制。

IPv6地址中的字母大小写不敏感，例如A等同于a。

与IPv4地址类似，IPv6也用“IPv6地址/掩码长度”的方式来表示IPv6地址。

例如2001：0DB8：2345：CD30：1230：4567：89AB：CDEF

子网号：2001：0DB8：2345：CD30：：/64

接下来将是最恐怖最麻烦的地方，IPv6地址缩写规范

首0可以省略，长0用：：表示，只能有一个：：

IPv6地址分类：

这块其实我没有太看懂。根据IPv6地址前缀，可将IPv6地址分为单播地址、组播地址和任播地址。

汗颜，其实我也不记得v4的地址分类了。

IPv6的单播地址结构：

正如IPv4，一个IPv6单播地址可以分为如下两部分：

网络前缀（Network Prefix）： n bit，相当于IPv4地址中的网络ID。

接口标识（Interface Identify）：（128-n）bit，相当于IPv4地址中的主机ID。

常见的IPv6单播地址如全球单播地址、链路本地地址等，要求网络前缀和接口标识必须为64bit。

IPv6单播地址接口标识：

接口标识可通过三种方式生成：

手工配置、系统自动生成、通过IEEE EUI-64规范生成

其中EUI-64规范最为常用，此规范将接口的MAC地址转换为IPv6接口标识

我们知道MAC地址是48位的，而假若网络前缀已固定，我们要生成的就只剩下64位的接口标识

具体方法是将以48位的MAC地址当作模板，在中间插入固定的序列FFFE，同时将MAC地址原本的第七位取反，得到64位的EUI-64位（十六进制0

IPv6常见单播地址 -GUA

GUA（Global Unicast Address，全球单播地址），也被称为可聚合全球单播地址。该类地址全球唯一，用于需要有互联网访问需求的主机，相当于IPv4的公网

这大概就是一堆2001开头的原因了

常见单播 ULA

ULA（Unique Local Address，唯一本地地址）是IPv6私网地址，只能够在内网中使用。该地址空间在IPv6公网中不可被路由，因此不能直接访问公网。

开头的7bit是确定的，唯一本地地址使用FC00：：/7地址块，目前仅使用了FD00：：/8地址段。FC00：：/8预留为以后拓展用。ULA虽然只在有限范围内有效，但也具有全球唯一的前缀（虽然随机方式产生，但是冲突概率很低），只能在私网使用是为了隔离吗？

LLA：

LLA（Link-Local Address，链路本地地址）是IPv6中另一种应用范围受限制的地址类型。LLA的有效范围是本地链路，前缀为FE80：：/10。

这个我们可以打开网络设置查看一下，基本上每台电脑都能看到。原因在接下来就会说。

LLA用于一条单一链路层面的通信，例如IPv6地址无状态自动配置、IPv6邻居发现等（好像叫NDP？因为IPv6没有广播，所以想要找人的时候通过邻居发现，这个后面应该会讲）。

源或目的IPv6地址为链路本地地址的数据包将不会被转发到始发的链路之外，换句话说，链路本地地址的有效范围为本地链路。每一个IPv6接口都必须具备一个链路本地地址（这就是我们总是看到它的原因了）。华为设备支持自动生成和手工指定两种配置方式。

IPv6组播地址

IPv6组播地址标识多个接口，一般用于“一对多”的通信场景。

IPv6组播地址只可以作为IPv6报文的目的地址。

Flags：用来表示永久或临时组播组

Scope：用来表示组播的范围

Group ID：组播组ID

被请求组节点组播地址

当一个节点具有了单播或任播（多个服务器具有同样的任播地址，但是报文只会给其中一个），就会对应生成一个被请求节点组播地址，并且加入这个组播组。该地址主要用于邻居发现机制和地址重复检测功能。被请求节点组播地址的有效范围为本地链路范围

好诡异的东西，看起来就是说，拿前面固定的104bit来确定一个组播组

任播比较简单，没啥好说的