IPv6

讲完了基本的IP原理，介绍了传统的IPv4协议族的基本知识，现在我觉得可以升一级讲讲现在全球都在主推的IPv6协议，简单介绍一下发展历程，我觉得这一部分还是可以了解一下历程才知道为什么IPv6现在发展的这么好。

发展历程：

• 最早1992年初提出了IPv6的理论模板，并开始对模型进行实践的发展。
• 1996年最初版的定义IPv6的RFC发表出来，但是在全是IPv4的网络中，或全是IPv6的网络中时，两者无法直接进行通信，需要依靠中间网关或者其他过渡机制。
• 2003年IETF发布了IPv6测试性网络，为为IPv6产品及网络的测试和试商用部署提供测试环境。
• 截止到2009年6月，IPv6测试性网络环境已经支持了39个国的260个组织结构。
• 2011年，个人计算机和服务器操作系统都已经支持高质量的IPv6相关配置。
• 2012年6月6号，国际互联网协会举行了世界IPv6启动纪念日，这一天全球IPv6网络正式投入生成使用，当天全球标准时间0点(北京时间8点整）很多大型企业开始永久性支持IPv6的访问。
• 2017年11月26日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。
• 2019年4月16日，工业和信息化部发布《关于开展2019年IPv6网络就绪专项行动的通知》。
• 截至2022年6月底，全球IPv6的活跃用户数占网民数的比重已经超过31%
• 截至2022年6月，IPv6地址数量为63079块/32，较2021年12月增长0.04%
• 截至2022年8月8日，我国IPv6互联网活跃用户数达6.93亿，移动网络IPv6流量占比突破40%。

IPv6基本概述：

看IPv6的发展历程也是很长的技术沉淀，据我自己目前的了解，IPv6协议可谓是全方面超越了IPv4协议，所以目前我国也在积极推动IPv6的技术改革。可能很多小伙伴接触的大都是传统的IPv4组网，就刚好讲IPv6需要和IPv4对比，才能更好的去理解IPv6的相关知识。 传统的IPv4 有三大缺点： 1、地址资源远远无法满足现在互联网的需求。 2、终端用户配置不够简便。 3、协议本身不具备安全性和QOS特性。

IPv6基本原理：

IPv6的地址协议族是采用了冒分十六进制的计算，而IPv4只是采用了点分十进制的计算，相比较而言IPv6的冒分十六进制，每段有16位，共8段，一共有128位，可以获取到的有效地址是2的128次方的数字，约等于3.4X10^38个可用地址，是一个极其大的数字，而这个就是现在全球主推IPv6协议的最主要的原因，其他的都是附带优点。

IPv6地址格式：

冒分十六进制，书写的格式大致是 X:X:X:X:X:X:X:X 显示出来的效果基本都是这样，但是又不可能每次书写都要写满8段的所有的内容，遇到一些特别的情况是可以进行简写的。

段内前导0压缩：

每一段开头的0，是可以进行省略缩写的，这里必须是开头的零,若是 0000 的话可以简写为 0，中间和后续都不可以缩写，就算是 1000 你也得照写不可以乱省略。 （举例；2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A这是一个标准的IPv6的地址，根据段内前导0压缩可以简写为，2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A） 这样书写还是不够简单，8段内容全都需要写出来，而且全0的段，书写出来的没有任何标识意义，有没有还可以更简单的书写，那你都能想到的，高智商的科研人员肯定也想到了呀。

全0段压缩：

字面意思就是一个段里面全都是0的可以直接压缩为一个::表示，并且一个IPv6地址中只能出现一个::地方，不能出现两个。 （举例；2001:0D81:0000:0000:F401:0000:0000:417A这个地址中有两段连续0的地方，可以简写为 2001:D81::F401:0:0:417A 或者 2001:D81:0:0:F401::417A两种方式都是可以。但是不能简写为2001:0D81::F401::417A,这种不用我提醒，你写上去设备就会提示报错） 通常遇到一个IPv6地址，都是结合两种0段缩写的方式一起使用，尽量写的简单些好识别一些，不然每次那么一长串要是写错一个那就差十万八千里了。

内嵌IPv4地址：

这个就是为了实现IPv4和IPv6互通且想保留原来IPv4地址标识的一种书写方式，其实也已经算不上简写了，但IPv6也支持这种操作，参与项目前期网络规划的同学应该就会知道，现在基本都是使用IP段来区分业务，若全都换成IPv6又得重新规划新的业务地址，且你也得重新记录新的IPv6地址，你才可以知道那一段是什么业务，有这个混合使用的场景，你就可以结尾处保留原来的IPv4地址十分方便，简单讲解一下其实就是前96位是IPv6，后96位是IPv4地址，X:X:X:X:d.d.d.d 这种写法，前面的IPv6的地址内容依旧可以适用上述两个0段压缩的书写方式。

网段划分：

IPv6这么复杂这么长一串，那么该如何区分他的网段呢，虽然IPv6地址特别庞大，理论上来讲是可以把全球的所有需要联网的设备都写入一个网段的，但是总有一些特别的需求场景需要划分网段的，比如每个国家的政务专线，那肯定不能跟你私人上网娱乐是同一个段吧，那让黑客也太方便了吧，分分钟攻陷你国家内部网络。所以IPv6也是有网段划分的。 前缀： 网段划分很重要的一个就是根据前缀来进行，前缀长度和数字一致则认为同为一个网段，这个前缀简单类比就是IPv4的子网掩码一样的东西。（举例；FE80::/10,就是前10位需要相同，后面的118位是可以随机的，即FE80:0000:00FF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF,只需要符合前面10位是一样的，后面的F就是代表随机的，且IPv6的子网前缀长度也是/10，就可以认为是同一网段的）

IPv6地址分类：

接口标识符：

根据Mac地址计算得来，且全球唯一，为什么说唯一，因为这个地址得来的基础是依靠设备的Mac地址得来的，Mac地址是全球唯一，所以这里计算得来的也是全球唯一的，大概计算过程就是，把Mac地址从中间拆开，添加一段随机的IPv6地址的数字，然后把保留下来的链路本地前缀地址添加在最前面，即得来一个根据Mac地址计算得到IPv6链路本地地址，链路本地IPv6地址使用接口标识符（IID），若IPv6地址是以000开头地址，这种情况下必须使用64位的前缀，其他的情况下则没有这种要求。在同一个网络前缀下，接口标识符（IID）必须是唯一的。这种64位前缀叫EUI-64格式，是专门用于计算Mac地址转换成IPv6地址的。 （举例：一个设备Mac地址为 00-AA-00-3F-2A-1C 的终端设备，根据从中间分开并添加IPv6字段FFFE得到 00AA:00FF:FE3F:2A1C,对 U/L 位（第一个字节中的第七位）求反。第一个字节的二进制形式为 00000000。将第七位求反后，变为 00000010 (0x02)）得到：02AA:00FF:FE3F:2A1C。最后再加上FE80在开头处就得出了最后的IPv6地址，FE80::02AA:00FF:FE3F:2A1C)

单播地址：

全球单播地址

这个地址是IANA（互联网数字分配机构）进行分配的，其一点最主要的要求就是前三位必须是001，换成IPv6地址就是2000::/3，这个地址是全球可以访问的地址，并不需要再去通过NAT地址转换什么的，相当于全球在一个大的局域网内部了。还有一些特殊的全球单播地址。 2001::/16 目前用于IPv6因特网运营的前缀 2002::/16 6to4过度地址 3ff3::/16 用于6bone测试目的的前缀

本地链路地址

仅仅用于同网段内部通讯，自动生成，这个就是根据接口标识符（IID）计算得来的，所以是属于链路唯一的地址，前缀是64位标准指定的，后64位就是按照EUI-64格式来构造的，并且这个端口配置的IPv6地址，在路由表里看见的下一跳是对端端口的地址，并不是公网IP，所以仅仅在本地链路上进行使用，不能跨链路。

未指定地址

::/128 该地址是不可以配置在接口下的，是接口未配置任何地址时的一个源地址的显示。类似于DHCP分配地址时候本机没分配到地址但是会获取一个169.254.0.0/16 的任意随机的一个地址。这个未指定意思和这个差不多。

本地环回地址

::1/128 该地址就是表示自己的一个虚拟的身份代表，这个接口是不存在的，是一个逻辑接口，基本是用来确定自己网卡是否能正常通讯的 ，类别于IPv4的 127.0.0.1。

站点本地地址

FEC0::/10 这个是一个私有地址，跟IPv4的私有保留地址是一个意思，只能在本站点内使用，无法再公网上使用。

IPv4兼容地址

::192.168.10.1 这个地址在前面也提到过，也是属于特殊的单播地址类别，就是IPv4在IPv6地址中一种体现。

组播地址：

FFFF+ 4bits标识 + 4bits范围 IPv6取消了广播的概念，只保留了组播的概念。 标志位为 0000 表示为永久保留的组播地址，分配给各种技术使用； 标志位为 0001 表示是用户可使用的临时组播地址； 范围段定义了组播地址的范围， 0001 1 本地接口地址 0010 2 本地链路范围 0011 3 本地子网范围 0100 4 本地管理范围 0101 5 本地站点范围 1000 8 组织机构范围 1110 E 全球范围，类似组播的公网地址

任播地址：

任播地址和单播地址的使用地址范围是一样的，一个任播地址可以分配给多台设备，当有多条去往相同任播地址的路由时，会选择其中最小的任播地址。