一、IPv6 诞生的原因

解决“IP地址耗尽”问题的措施有以下三种:
①采用无类别编址 CIDR，使 IP地址的分配更加合理;
②采用网络地址转换(NAT)方法以节省全球 IP地址;
③采用具有更大地址空间的新版本的 IPv6。

其中前两种方法只是延长了 IPv4地址分配完毕的时间，只有第三种方法从根本上解决了 IP 地址的耗尽问题。

二、IPv6 数据报格式

• 固定40B基本首部

IPv4 与 IPv6的区别

1. 更大的地址空间。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位。IPv6 的字节数 (16B) 是 IPv4字节数 (4B）的平方。
2. IPv6 将 IPv4 的校验和字段彻底移除，以减少每跳的处理时间。
3. IPv6 将 IPv4 的可选字段移出首部，变成了扩展首部，成为灵活的首部格式，路由器通常不对扩展首部进行检查，大大提高了路由器的处理效率。
4. 支持即插即用（即自动配置)，不需要DHCP协议。
5. 支持资源的预分配， 支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用。
6. IPv6 只有在包的源结点才能分片，是端到端的，传输路径中的路由器不能分片，所以从一般意义上说，IPv6不允许分片（不允许类似IPv4的路由分片)。
7. IPv6 首部长度必须是 8B 的整数倍，而 IPv4首部是 4B 的整数倍。
8. IPv6取消了协议字段，改成下一个首部字段。
9. IPv6取消了总长度字段，改用有效载荷长度字段。
10. IPv6取消了服务类型字段。
11. 增大了安全性。身份验证和保密功能是IPv6的关键特征。

IPv6 的主要特点

虽然 IPv6与 IPv4不兼容，但总体而言它与所有其他的因特网协议兼容，包括 TCP、UDP、ICMP、IGMP、OSPF、BGP 和 DNS，只是在少数地方做了必要的修改（大部分是为了处理长的地址)。IPv6 相当好地满足了预定的目标，主要体现在：
1）首先也是最重要的，IPv6 有比IPv4 长得多的地址。IPv6 的地址用16个字节表示，地址空间是 IPv4 的 $2^{128-32}=2^{96}$ 倍，从长远来看，这些地址是绝对够用的。
2）简化了IP分组头，它包含8个域 (IPv4是12个域)。这一改变使得路由器能够更快地处理分组，从而可以改善吞吐率。
3）更好地支持选项。这–改变对新的分组首部很重要，因为一些从前必要的段现在变成了可选段。此外，表示选项的方式的改变还能加快分组的处理速度。

三、IPv6地址

IPv6 基本地址类型

IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：

1. 单播。单播就是传统的点对点通信。
2. 多播。多播是一点对多点的通信，.分组被交付到一组计算机的每台计算机。
3. 任播。这是IPv6增加的一种类型。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。

IPv6地址表示形式

IPv4 地址通常使用点分十进制表示法。如果 IPv6 也使用这种表示法，那么地址书写起来将会相当长。在IPv6标准中指定了一种比较紧凑的表示法，即把地址中的每4位用一个十六进制数表示，并用冒号分隔每16位，

如4BF5:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2170。
通常可以把 IPv6地址缩写成更紧凑的形式。当16位域的开头有一些0时，可以采用一种缩写表示法，但在域中必须至少有一个数字。

例如，可以把地址4BF5:0000:0000:0000:BA 5F:039A:000A:2176 缩写为4BF5:0:0:0:BA5F:39A:A:2176。

当有相继的 0 值域时，还可以进一步缩写。这些域可以用双冒号缩写(::)。当然，双冒号表示法在一个地址中仅能出现一次，因为 0 值域的个数没有编码，需要从指定的总的域的个数来推算。这样一来，前述地址可被更紧凑地书写成 4BF5::BA5F:39A:A:2176.

四、IPv6向IPv4过渡的策略

双栈协议

双协议栈技术就是指在一台设备上同时启用IPv4协议栈和IPv6协议栈。这样的话，这台设备既能和IPv4网络通信，又能和IPv6网络通信。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。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。

隧道技术

通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。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。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。