IPv6

　　IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫，其中Internet Protocol譯為“互聯網協議”。IPv6是IETF（互聯網工程任務組，Internet Engineering Task Force）設計的用于替代現行版本IP協議（IPv4）的下一代IP協議，號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個網址。

　　由于IPv4最大的問題在于網絡地址資源有限，嚴重制約了互聯網的應用和發展。IPv6的使用，不僅能解決網絡地址資源數量的問題，而且也解決了多種接入設備連入互聯網的障礙。

　　組成結構

　　表示方法

　　IPv6的地址長度為128b，是IPv4地址長度的4倍。于是IPv4點分十進制格式不再適用，采用十六進制表示。IPv6有3種表示方法。

　　IPv6的長分布式結構圖

　　一、冒分十六進制表示法

　　格式為X:X：X:X：X:X：X:X，其中每個X表示地址中的16b，以十六進制表示，例如：

　　ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

　　這種表示法中，每個X的前導0是可以省略的，例如：

　　2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0：23:8：800:200C:417A

　　二、0位壓縮表示法

　　在某些情況下，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，例如：

　　FF01:0：0:0：0:0：0:1101 → FF01：：1101

　　0:0：0:0：0:0：0:1 → ：：1

　　0:0：0:0：0:0：0:0 → ：：

　　三、內嵌IPv4地址表示法

　　為了實現IPv4-IPv6互通，IPv4地址會嵌入IPv6地址中，此時地址常表示為：X:X：X:X：X:X：d.d.d.d，前96b采用冒分十六進制表示，而最后32b地址則使用IPv4的點分十進制表示，例如：：192.168.0.1與：：FFFF:192.168.0.1就是兩個典型的例子，注意在前96b中，壓縮0位的方法依舊適用［3］ 。

　　報文內容

　　IPv6報文的整體結構分為IPv6報頭、擴展報頭和上層協議數據3部分。IPv6報頭是必選報文頭部，長度固定為40B，包含該報文的基本信息；擴展報頭是可選報頭，可能存在0個、1個或多個，IPv6協議通過擴展報頭實現各種豐富的功能；上層協議數據是該IPv6報文攜帶的上層數據，可能是ICMPv6報文、TCP報文、UDP報文或其他可能報文。

　　IPv6的報文頭部結構如圖：

　　IPv6協議技術特點

　　3.1 IPv6相對于IPv4有哪些較為顯著的優勢？

　　相對于IPv4，IPv6有如下一些顯著的優勢：

　　（1）地址容量大大擴展，由原來的32位擴充到128位，徹底解決IPv4地址不足的問題；支持分層地址結構，從而更易于尋址；擴展支持組播和任意播地址，這使得數據包可以發送給任何一個或一組節點；

　　（2）大容量的地址空間能夠真正的實現無狀態地址自動配置，使IPv6終端能夠快速連接到網絡上，無需人工配置，實現了真正的即插即用；

　　（3）報頭格式大大簡化，從而有效減少路由器或交換機對報頭的處理開銷，這對設計硬件報頭處理的路由器或交換機十分有利；

　　（4）加強了對擴展報頭和選項部分的支持，這除了讓轉發更為有效外，還對將來網絡加載新的應用提供了充分的支持；

　　（5）流標簽的使用讓我們可以為數據包所屬類型提供個性化的網絡服務，并有效保障相關業務的服務質量；

　　（6）認證與私密性：IPv6把IPSec作為必備協議，保證了網絡層端到端通信的完整性和機密性；

　　（7）IPv6在移動網絡和實時通信方面有很多改進。特別地，不像IPv4，IPv6具備強大的自動配置能力從而簡化了移動主機和局域網的系統管理。

　　3.2 報頭結構

　　3.2.1 IPv6的報頭結構是怎樣的？

　　新的IPv6報頭的結構比IPv4簡單得多， IPv6報頭中刪除了IPv4報頭中許多不常用的域，放入了可選項和報頭擴展中；IPv6中的可選項有更嚴格的定義。IPv4中有10個固定長度的域、2個地址空間和若干個選項，IPv6中只有6個域和2個地址空間。

　　雖然IPv6報頭占40字節，是24字節IPv4報頭的1.6倍，但因其長度固定（IPv4報頭是變長的），故不需要消耗過多的內存容量。

　　IPv4中的報頭長度（header length）、服務類型（type of service，TOS）、標識符（identification）、標志（flag）、分段偏移（fragment offset）和報頭校驗和（header checksum）這6個域被刪除。報文總長（total length）、協議類型（protocol type）和生存時間（time to live，TTL）3個域的名稱或部分功能被改變，其選項（options）功能完全被改變，新增加了2個域，即優先級和流標簽。

　　下圖為具體的IPv4與IPv6報頭比較。

　　表1 IPv4包頭格式

　　4bit版本號

　　4bit報頭長度

　　8bit服務類型

　　16bit數據包長度

　　標識符（16bit）

　　標志（4bit）

　　分段偏移（12bit）

　　生存時間（8bit）

　　傳輸協議（8bit）

　　報頭校驗和（16bit）

　　源IP地址（32bit）

　　目的IP地址（32bit）

　　選項（24bit）

　　填充（8bit）

　　表2 ipv6包頭格式

　　4bit版本號

　　4bit優先級

　　24bit流標簽

　　凈荷長度（16bit）

　　下一報頭（8bit）

　　HOP限制（8bit）

　　源IP地址（128bit）

　　目的IP地址（128bit）