IPv6基础: 关于IPv6

1.介绍

2. IPv6 地址

2.1 地址格式

• 地址格式
  IPv6地址一共128位(128 bits) 如: 2a02:9999:1234:14a:d17c:b621:978c:5ff8
• 压缩零位
  如果地址存在连续的零, 可以用双冒号 :: 来精简表示
  例如: 2a02:9999:0000:0000:d17c:b621:978c:5ff8 可以表示为 2a02:9999::d17c:b621:978c:5ff8
• 地址前缀
  类似IPv6的子网掩码, 但是IPv6使用长度来表示子网
  比如: 2a02:9999::d17c:b621:978c:5ff8/64, 表示前64位是子网, 后64表示接口ID(主机ID)

2.2 地址类型

2.2.1 单播地址

• 全球单播地址
  相当于IPv4的公网IP地址, 在IPv6网络内可以全球路由, 作用域: 整个IPv6互联网.
  格式:
  
  1. 固定前缀 (3bits) : 001
  2. 全球路由前缀 (45bits): 这些站点会分配给ISP
  3. 子网掩码 (16bits): ISP会分配站点内的子网络
  4. 接口ID (64bits): 接口标识

参考: RFC 4291

• 链路本地地址
  用于单一链路内(没有路由器参与的链路)节点的通信, 类似IPv4的169.254.0.0/16(本地链路地址)
  格式:
  前缀: FB80::/64
  应用: 略

• 唯一本地地址 (ULA)
  ULA: Unique Local Addresses, 这类地址是私有地址, 不能在IPv6互联网内路由的, 类似与IPv4的私网地址.
  在用法上，ULA和IPv4的私有地址十分类似，在局域网内部使用,但它具有近似的全局唯一性. 它的流量不会到达Internet去,
  格式:
  

  1. prefix(前缀): 固定7bits, FC00::/7, 所有本地地址都是7位前缀.
  2. L(标签): 设置为1,表示这个地址是局部分配的地址. (0 还没有被定义)
  3. Global ID: 由网络独自随机选择，由于40bits的随机型保证唯一行的概率很大,部署时不需要向一个全球机构注册使用某个前缀

  作用: 这样局域网内, ISP发生地址变时, 由于ULA可以保持不变, 网络内部的通信不会受到影响.

参考: RFC 4193

• 回环地址 IPv6会分配::1 或 0:0:0:0:0:0:0:1给回环接口lo, 类似IPv4的127.0.0.1

• 未指定地址 :: 或 0:0:0:0:0:0:0:0, 类似IPv4的127.0.0.1

2.2.2 组播地址

格式:

1. 固定前缀(8bits): 11111111
2. flag(4bits): 略 (TODO)
3. scop(4bits): 略 (TODO)
4. 组ID(112bits): 略 (TODO)

参考 RFC4291

• 请求节点地址
  类似IPv4的ARP协议的功能, 获取目的IP的MAC层地址,由于ARP协议这种会干扰到链路内的所有节点. IPv6则在MAC层地址解析时使用了组播地址, 那么每一IPv6都有一个对应的请求节点地址.
  地址由前缀FF02::1:FF00:0/104, IPv6地址后24bits组成
  格式:
  FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX
XX:XXXX: 节点IPv6的后24位
  例子: A节点IPv6地址: FE80::2AA:FF:FE28:9C5A 那么A节点的请求节点组播地址是FF02::1:FF28:9C5A, 且A节点会监听这个地址. B节点需要和A节点通信,那么B节点需要知道A节点的MAC地址, 所以B节点会向A节点发送邻居节点请求信息, A收到这个信息后会发送一个单播的邻居节点通告信息回应.
  优点: 在MAC层地址解析时,不需要干扰所有的节点.

2.2.3 任播地址

略

2.2.4 主机IPv6地址

IPv6地址可以给一个接口分配多个IPv6地址:

• 本地链路地址
• 全球唯一地址(公网IP)
• …

2.3 接口ID

IPv6单播地址后64位用做接口ID, 在该地址的64位前缀的子网内是唯一的.
获取IPv6接口ID的方式:

• EUI-64地址生成
• 随机生成,随机分配
• DHCPv6
• 手动配置
• …

2.4 IPv6数据包

1. IPv6头部: 固定40字节
2. 头部扩展: 长度不定