4-4网络层-IPv6

最初设计的分类IP地址，由于每类地址所能连接的主机数大大超过一般单位的需求量，从而造成了IP地址的浪费。通过划分子网、CIDR技术、NAT技术提高了IP地址的利用率，更加有效的利用IPv4的地址空间，节省了IP地址的消耗。但从计算机本身的发展来看以及因特网的规模和传输速率来看，IPv4地址已很不适用。为了解决IP地址耗尽的问题，改进首部格式，加快路由器的处理效率，支持QoS，根本措施是IPv6（互联网协议第6版 Internet Protocol Version 6）

*注：QoS（服务质量Quality of Service）：指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

一.IPv6数据报格式

基本首部固定40B，需要增加的功能放在扩展首部实现，加快了分组的处理速度。

1.版本：协议版本：6
2.优先级：区分数据报类别，声明优先级
3.流标签：属于同一个流的数据报具有相同的流标签
4.有效载荷长度：有效载荷部分的长度=扩展首部（可有可无）+数据部分的大小
5.下一个首部：下一个扩展首部或上层协议首部。如：基本首部的下一个首部字段指向扩展首部1，扩展首部1的 下一个首部字段 指向扩展首部2，扩展首部2的 下一个首部字段 （若为最后一个）指向数据部分
6.跳数限制：类似于IPv4的TTL，达到0时路由器将数据报丢弃，并返回ICMP差错报告报文

二.IPv6和IPv4对比

三.IPv6地址表现形式

1.一般形式
如：4BF5:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2170
每4位二进制用一个十六进制数表示。4个十六进制数（一组）能表示16位，共8组，128位

换算为二进制
4BF5：0100101111110101（16位）
AA12：1010101000010010
0216：0000001000010110
FEBC：1111111010111100
BA5F：1011101001011111
039A：0000001110011010
BE9A：1011111010011010
2170：0010000101110000

2.压缩形式
如：4BF5:0000:0000:0000:BA5F:039A:000A:2176
规则：删除所有的0，但对于只有0的一组保留一个
压缩后：4BF5:0:0:0:BA5F:39A:A:2176

3.零压缩
如：FF05:0:0:0:0:0:0:B3
规则：一连串连续的0可以被一对冒号取代，双冒号表示法在一个地址中仅可出现一次。
压缩后：FF05::B3

四.IPv6基本地址类型

1.单播：传统的点对点通信（一对一）。既可做源地址又可做目的地址。
2.多播：多播是一点对多点的通信（一对多），分组被交付到一组计算机的每台计算机。这是IPv6增加的一种类型。只能做目的地址。
3.仼播：任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一台计算机，通常是距离最近的一台计算机（一对多中的一对一）。只能做目的地址。

五.IPv4与IPv6兼容

1.双栈协议
指在一台设备上同时装有IPv4和IPv6协议栈，那么这台设备既能和IPv4网络通信，又能和IPv6网络通信。
（1）如果这台设备是一个路由器，那么这台路由器的不同接口上，分别配置了IPv4地址和IPv6地址，并很可能分别连接了IPv4网络和IPv6网络。
（2）如果这台设备是一个计算机，那么它将同时拥有IPv4地址和IPv6地址，并具备同时处理这两个协议地址的功能。

2.隧道技术
隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送，即将整个IPv6数据报封装到IPv4数据报的数据部分，使得IPv6数据报可以在IPv4网络的隧道中传输。使用隧道传递的数据（或负载）可以是不同协议的数据帧或包。