IPv6地址格式

? ? ? ?IPv6 地址從 IPv4 地址的 32 bits 擴(kuò)展到 128 bits，IPv6 地址的表示、書(shū)寫方式也從 IPv4 的點(diǎn)分十進(jìn)制，修改16進(jìn)制的冒號(hào)分割

IPv4 點(diǎn)分格式(.)

192.168.11.11

IPv6 冒號(hào)分割(:)

2408:8459:3032:0000:0000:0000:0001:a9fd

IPv6 的規(guī)范

IPv6 地址，IETF 在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了 IPv6 的規(guī)范文本表示形式：

省略每個(gè)字段中的前導(dǎo)零

壓縮前：0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001
壓縮后：::1

使用雙冒號(hào) “::” 替換連續(xù)全零的字段

? ? ? ?每一塊多個(gè)前導(dǎo)的0可以省略，一個(gè)塊全為0可以簡(jiǎn)寫為一個(gè)0，,多個(gè)塊為連續(xù)0的話可以簡(jiǎn)寫為:: (地址表示中僅能有一個(gè)::)

壓縮前：2001:0410:0000:0000:fb00:1200:5000:4500
壓縮后：2001:410::fb00:1200:5000:4500

壓縮前：2001:0410:0000:1234:fb00:1200:5000:4500
壓縮后：2001:410::1234:fb00:1200:5000:4500

壓縮前: 3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001
壓縮后：3ffe::1010:2a2a:0:1

不允許壓縮單個(gè)零字段

壓縮前: 3ffe:0000:0000:0000:1010:2a2a:0000:0001
壓縮后：3ffe::1010:2a2a:0:1

十六進(jìn)制中的 a, b, c, d, e, f 必須是小寫的

2001:0410:0000:1234:fb00:1200:5000:4500

IPv6 地址分類

單播 (Unicast)

? ? ? ? 單播地址唯一標(biāo)識(shí)一個(gè) IPv6 節(jié)點(diǎn)的接口。發(fā)送到單播地址的報(bào)文將被發(fā)送到由該地址標(biāo)識(shí)的接口。

全球單播地址

? ? ? ?全球單播(Global Unicast)?一般從運(yùn)營(yíng)商處申請(qǐng)到的IPv6地址空間為/48，三個(gè)最高有效位始終設(shè)置為001，再由自己根據(jù)需要進(jìn)一步規(guī)劃：

? ? ? ?

鏈路本地單播地址?

? ? ? ? 只在本地鏈路的節(jié)點(diǎn)之間使用，不會(huì)被路由（不同的鏈路上可以重復(fù)），用來(lái)自動(dòng)地址配置、鄰居發(fā)現(xiàn)、路由器發(fā)現(xiàn)等等，每個(gè)ipv6接口都必須具備的地址，且默認(rèn)自動(dòng)配置。類似于windows系統(tǒng)中IPv4的169.254.0.0/16地址(link-local IPv4 address)它的有效范圍僅僅在所處鏈路上。以FE80::/10為前綴，11-64位為0，外加一個(gè)64bits的接口標(biāo)識(shí)(一般是EUI-64)。

? ? ? ? 鏈路本地地址是僅用于與同一本地鏈路上的設(shè)備進(jìn)行通信。必須保證這些地址在鏈路上的唯一性，因?yàn)閿?shù)據(jù)包不會(huì)被路由到該鏈路之外。也就是說(shuō)，路由器不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)任何以鏈路本地地址為源地址或目的地址的數(shù)據(jù)包。所有 IPv6 網(wǎng)絡(luò)接口都配置鏈路本地地址，前綴為 fe80::/10 (實(shí)際上是 fe80::/64 的子集)。

環(huán)回

? ? ? ?與 IPv4 環(huán)回地址 127.0.0.1 等價(jià)。不能將該地址分配給任何物理接口，主機(jī)可以利用此地址向自己發(fā)送 IPv6 數(shù)據(jù)包。在路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，通常使用環(huán)回地址來(lái)建立路由協(xié)議的鄰居。

未指定地址

? ? ? 未指定地址是全 0 地址，不能分配給接口。未指定地址被用作源地址以表示接口無(wú) IPv6 地址，僅被用做源地址。

本地唯一地址

? ? ? ?其實(shí)就是類似ipv4的內(nèi)網(wǎng)地址，ipv4有三段192.168/16、10/8、172.16~172.31/16，只能在私網(wǎng)內(nèi)使用，自行配置網(wǎng)段

? ? ? ? 本地唯一地址的前綴為：fc00::/7，是對(duì) IPv4 私有地址的替換 (RFC 1918)，僅供在一個(gè)站點(diǎn)或一組站點(diǎn)中本地使用。本地唯一地址具有全局唯一性，但無(wú)法在全球互聯(lián)網(wǎng)上路由。本地唯一地址解決了 IPv4 和 RFC 1918 地址中出現(xiàn)的一些操作問(wèn)題，被設(shè)計(jì)用于企業(yè)站點(diǎn)或有限的網(wǎng)絡(luò)集。
ULAs 必須通過(guò)在路由器上配置本地前綴 (Router Advertisement) 或通過(guò) DHCPv6 來(lái)分配，地址結(jié)

?

內(nèi)嵌IPv4

? ? ? ? 映射 IPv4 地址的 IPv6 地址，用來(lái)幫助從 IPv4 遷移到 IPv6，如在 IPv6 套接字上處理 IPv4 連接。使用前綴 ::ffff:0:0/96 (0:0:0:0:0:ffff:0:0/96)，例如 ::ffff:192.0.2.124。注意，這里的文本表示方式略有不同，以便更容易在 IPv6 地址中嵌入 32 位 IPv4 地址。

? ? ? ? 這個(gè)地址就是把IPv4地址包含在IPv6地址中，把IPv6地址的高80位全部設(shè)置為0, 然后中間16位設(shè)置為1, 低32位設(shè)置為IPv4地址。如下圖：

組播 (Multicast)

? ? ? ?IPv6 組播（多播）地址是一組接口的標(biāo)識(shí)符(典型在不同節(jié)點(diǎn)上)。一個(gè)接口可以屬于任何數(shù)目的組播組。組播地址最高位前8位固定為全1，也就是“FFXX::/8”

? ? ? ?IPv6通信的核心大量的使用了組播(鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議NDP)，IPv6不再使用廣播。IPv6的任何節(jié)點(diǎn)都能夠成為一個(gè)組播成員，源節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)包到組播組，任何一個(gè)組播成員都能收到來(lái)自這個(gè)組播組的數(shù)據(jù)包。

well-known組播

Interface-local scope

Link-local scope

?Site-local scope

節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求（Solicited-Node）

? ? ? ?Solicited-Node多播地址前綴是ff02:0:0:0:0:1:ff00::/104，Solicited-Node多播地址用于主要用于NDP(Neighbor Discovery Protocol)協(xié)議，NDP協(xié)議的功能有兩個(gè)：

Address resolution

Duplicate Address Detection (DAD)

? ? ? ?NDP協(xié)議的Address resolution功能就類似IPv4的ARP協(xié)議，名字都一樣，就是根據(jù)IP地址請(qǐng)求MAC地址。DAD功能是用來(lái)檢測(cè)局域網(wǎng)中的所有設(shè)備的單播地址都是不同的。

? ? ? ? 在IPv4環(huán)境中，ARP地址解析協(xié)議利用廣播將MAC請(qǐng)求消息發(fā)送給整個(gè)以太網(wǎng)鏈路上的所有主機(jī)，目的主機(jī)回應(yīng)ARP Reply從而使發(fā)送源獲得目的主機(jī)的MAC地址。

? ? ? ? 節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求則以一種“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的形式將MAC地址請(qǐng)求消息發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)(因?yàn)橹鳈C(jī)的請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址如FF02::1:FFAA:4C3E在整個(gè)鏈路上是唯一的)，所以源主機(jī)可以直接將節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求信息發(fā)到目標(biāo)主機(jī)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播地址上，節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播地址是提高M(jìn)AC地址解析的核心技術(shù)，那么這個(gè)目標(biāo)主機(jī)的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播是如何生成的？

? ? ? ? 節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播的構(gòu)成如下: 該組播地址是將一個(gè)單播IPv6地址(可以是本地鏈路地址也可以是全球單播地址)的后24位填充到一個(gè)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)組播地址的124位的固定前綴FF02::1:FF中，生成一個(gè)唯一的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播地址。

? ? ? ? 如一臺(tái)IPv6主機(jī)的本地鏈路地址為FECO:0000:0000:0000:0230:18FF:FEAA:4C3E，現(xiàn)在通過(guò)對(duì)這個(gè)地址的實(shí)踐分析，來(lái)理解該地址所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播地址的構(gòu)成原理，如下圖所示。首先是還原節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播地址的124位固定前綴的標(biāo)準(zhǔn)格式：“FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF”然后取出IPv6主機(jī)的本地鏈路地址FECO:0000:0000:0000:0230:18FF:FEAA:4C3E中的最后24位，填充到“FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF”前綴中，IPv6使用十六進(jìn)制表達(dá)，那么一個(gè)十六進(jìn)制字符是4個(gè)二進(jìn)制位，所以需要將IPv6單播地址中的最后6個(gè)字符(二進(jìn)制為24位)取下填充到124位固定前綴中形成最后的地址：FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FFAA:4C3E，最后使用“零壓縮”法表示成為：FF02::1：FFAA:4C3E。

?IPv6的組播地址與MAC地址的映射關(guān)系

? ? ? ?IPv6的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求多播地址去替代了ARP地址解析協(xié)議的目標(biāo)廣播地址255.255.255.255，這只能表示IPv6的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求從網(wǎng)絡(luò)層上的優(yōu)化與改進(jìn)，在數(shù)據(jù)鏈路層優(yōu)化則是：

? ? ? ? 在IPv4的ARP地址解析協(xié)議中的請(qǐng)求消息報(bào)文的目標(biāo)鏈路層地址為FFFF.FFFF.FFFF，那么在IPv6中節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求消息報(bào)文的目標(biāo)鏈路層地址是什么？在IPv4中組播的IP地址是可以映射成為數(shù)據(jù)鏈路層的MAC地址，在IPv6中這個(gè)概念仍然生效，IPv6的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組播地址也可以映射成數(shù)據(jù)鏈路層地址，具體方法如下圖所示組播的MAC地址是通地IPv6的組播IP地址映射而來(lái)，映射的原則是：將IPv6組播地址的后32位取出，填充到固定前綴是3333的MAC地址中來(lái)生成數(shù)據(jù)鏈路層地址。

Win10系統(tǒng)中通過(guò)netsh interface ipv6 show neighbors可查看設(shè)備各個(gè)接口下的鄰居建立情況：?

單播地址到Solicited-Node組播地址的映射

? ? ? ?Solicited-Node組播地址前104位是固定的，還剩下的24位則是來(lái)自單播地址，這剩下24位和單播地址是相同的。如下圖，把單播地址的低24位拷貝過(guò)來(lái)，作為Solicited-Node多播地址的低24位。

這個(gè)單播地址可以是全局單播地址，也可以是Link-Local單播地址。

Solicited-Node組播地址到MAC地址的映射

? ? ? ? Solicited-Node組播地址要映射到MAC地址上，就是Mac地址的高12位不變，低32位改為Solicited-Node多播地址的低32位。如圖所示：

?

組播地址示例

? ? ? ?IPv6 標(biāo)準(zhǔn)為所有的 NTP servers 定義了組播組 ID：0x101
這個(gè)組 ID 可以與不同的范圍值一起使用:

注意：
臨時(shí)分配的多播地址只有在定義的范圍內(nèi)才有意義。
組播地址不應(yīng)用作 IPv6 報(bào)文的源地址或出現(xiàn)在任何路由報(bào)頭中。
node-local scope 修改為 interface-local scope

任播 (Anycast)? ? ? ??

? ? ? ? ? 任播地址的作用是在多臺(tái)主機(jī)或多臺(tái)路由器提供相同服務(wù)的場(chǎng)合下實(shí)現(xiàn)冗余性和負(fù)載均衡機(jī)制。任播并不專用于IPv6，早在1993年的RFC 1546中就已經(jīng)將任播定義為用于IPv4的試驗(yàn)性規(guī)范。該規(guī)范為任播定義了專用前綴，使得通過(guò)該前綴即可識(shí)別任播地址。任播主要應(yīng)用于DNS和HTTP等服務(wù)。為了正確處理這些非全局唯一的地址，該RFC還討論了需要對(duì)TCP做的可能修改。

? ? ? ? ?但是在實(shí)際應(yīng)用中，任播并沒(méi)有得到所期望的實(shí)現(xiàn)和使用。通常使用的是一種被稱為共享單播地址（shared unicast address）的方法。該方法通過(guò)將一個(gè)普通單播地址分配給多個(gè)接口并在路由表中創(chuàng)建多個(gè)路由表項(xiàng)。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層都將其視為全局唯一的IP地址。如果不是，那么應(yīng)用程序中就必須內(nèi)嵌處理這種有歧義地址的相關(guān)機(jī)制。一種例外情況就是應(yīng)用程序采用了獨(dú)立的無(wú)狀態(tài)請(qǐng)求/應(yīng)答處理方式，如DNS over UDP。Internet上的根DNS就是使用共享單播地址設(shè)立的，該過(guò)程無(wú)需網(wǎng)絡(luò)層的任何支持，也能用于IPv6。

? ? ? ? IPv6開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)之初就考慮如何根據(jù)RFC 1546將任播融合到網(wǎng)絡(luò)層中，因而沒(méi)有為任播分配特殊前綴。IPv6任播地址空間與全局單播地址完全相同，因而必須為任播參與接口明確說(shuō)明所配置的是任播地址。在接口包含相同任播地址的區(qū)域中，必須在路由表中將每臺(tái)主機(jī)都宣告為一條獨(dú)立的表項(xiàng)。如果多播接口沒(méi)有可定義的區(qū)域，那么就要通過(guò)Internet傳播所有的任播表項(xiàng)（這是最壞的一種情況），因而建議不使用或嚴(yán)格限制這類全局任播地址。

? ? ? ? 如果網(wǎng)絡(luò)中的一組路由器都能提供訪問(wèn)公共路由域的能力，那么就可以為這組路由器分配單個(gè)地址。客戶端向該地址發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)被依次轉(zhuǎn)發(fā)給可用路由器。一個(gè)例子就是RFC 3068中定義的6to4中繼任播地址（將在第10章討論）。移動(dòng)IPv6規(guī)范也使用了任播地址。

? ? ? ?需要注意到是，使用任播地址時(shí)，發(fā)送端無(wú)法控制將數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定接口，該決策是在路由協(xié)議層面確定的。發(fā)送端向任播地址發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)候，數(shù)據(jù)包可能會(huì)到達(dá)不同的目的端。因此，如果是一系列請(qǐng)求和應(yīng)答消息或者數(shù)據(jù)包被分段了，任播就可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

? ? ? ?RFC 4291 規(guī)定的子網(wǎng)路由器的任播地址如下：

? ? ? ? 基本上，該地址看起來(lái)像一個(gè)常規(guī)的單播地址，帶有指定子網(wǎng)的前綴和設(shè)置為全零的標(biāo)識(shí)符。發(fā)送到這個(gè)地址的數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到該子網(wǎng)的一臺(tái)路由器上。所有路由器都需要支持它們有接口的子網(wǎng)的子網(wǎng)路由器任播地址。

? ? ? ?保留子網(wǎng)任播地址可以有兩種格式：? ?

?

?RFC 2526 規(guī)定在每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)，最大的 128 個(gè)接口標(biāo)識(shí)值將保留為子網(wǎng)任播地址分配。
Reserved anycast IDs

? ? ? ? 這種形式的任播地址和共享單播地址之間的主要區(qū)別是，在后者中，應(yīng)用程序需要支持任播，而在前者中，如果可能的話，將避免這種支持。我們需要指導(dǎo)如何使用它和修改現(xiàn)有的有狀態(tài)傳輸協(xié)議。?

? ? ? ? 任播地址與共享單播地址在使用上的主要區(qū)別在于，使用共享單播地址時(shí)，應(yīng)用必須支持任播，而使用任播地址時(shí)，應(yīng)用可以不支持任播，因而需要有相應(yīng)的使用指南并說(shuō)明如何對(duì)現(xiàn)有的狀態(tài)化傳輸協(xié)議進(jìn)行修改。Draft-doi-ipv6-anycast-func-term-05.txt描述了IPv6任播的使用條件以及使用要點(diǎn)。?

任播與組播的區(qū)別

? ? ? ?任播是將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到一組節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)(僅是一個(gè))，而組播卻是將 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給一組節(jié)點(diǎn)中的所有成員。
? ? ? ? Server A, B, C均申明適用任播地址2001:AD02::1, 路由器根據(jù)路由協(xié)議決定將目的為2001:AD02::1的報(bào)文發(fā)給三者中的一個(gè)(如：Cost最小的Server C)

IPv6 vs. IPv4 特殊地址

Prefix	Designation	IPv4 equivalent
::/128	Unspecified This address may only be used as a source address by an initializing host before it has learned its own addresses.	0.0.0.0
::1/128	Loopback This address is used when a host talks to itself over IPv6. This often happens when one program sends data to another.	127.0.0.1
::ffff/96 Example: ::ffff:192.0.2.47	IPv4-mapped Used to embed IPv4 addresses in an IPv6 address. One use for this is in a dual-stack transition scenario where IPv4 addresses can be mapped into an IPv6 address. See?RFC 4038?for more details.	No IPv4 equivalent. However, you can search for the mapped IPv4 address in the relevant Whois Database.
fc00::/7 Example: fdf8:f535:82e4::53	Unique Local Addresses (ULAs) Reserved for local use in home and enterprise environments (not public address space).	Private, or?RFC 1918?address space: 10.0.0.0/8 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16
fe80::/10 Example: fe80::200:5aee:feaa:20a2	Link-Local Addresses Used on a single link or a non-routed common access network, such as an Ethernet?LAN. They do not need to be unique outside of that link. May appear as the source or destination of an IPv6 packet. Routers must not forward IPv6 packets if the source or destination contains a link-local address.	169.254.0.0/16
2001:0000::/32 Example: 2001:0000:4136:e378:8000: 63bf:3fff:fdd2	Teredo This is a mapped address allowing IPv6 tunnelling through IPv4?NATs. The address is formed using the Teredo prefix, the server’s unique IPv4 address, flags describing the type of?NAT, the obscured client port, and the client IPv4 address, which is usually a private address. It is possible to reverse the process and identify the IPv4 address of the relay server, which can then be looked up in the relevant Whois Database.	No IPv4 equivalent
2001:0002::/48 Example: 2001:0002:6c:ab::a	Benchmarking Reserved for use in documentation. They should not be used as source or destination addresses.	198.18.0.0/15
2002::/16 Example: 2002:cb0a:3cdd:1::1	6to4 A 6to4 gateway adds its IPv4 address to this 2002::/16, creating a unique /48 prefix. As the IPv4 address of the gateway router is used to compose the IPv6 prefix, it is possible to reverse the process and identify the IPv4 address, which can then be looked up in the relevant Whois Database. See how it works on?Potaroo.	There is no IPv4 equivalent, but 192.88.99.0/24 has been reserved as the 6to4 relay anycast address prefix by the?IETF.
2001:db8::/32 Example: 2001:db8:8:4::2	Documentation used in examples and documentation. These should never be source or destination addresses.	192.0.2.0/24 198.51.100.0/24 203.0.113.0/24
2000::/3	Global Unicast The operators of networks using these addresses can be found using the?RIR?Whois servers listed in the?IANA registry.	No equivalent single IPv4 block
ff00::/8 Example: ff01:0:0:0:0:0:0:2	Multicast Used to identify multicast groups. They should only be used as destination addresses, never as source addresses.	224.0.0.0/4

?參考鏈接

ipv6地址零壓縮方法_IPv6地址詳解-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_39983554/article/details/112415232IPv6 地址格式及報(bào)文詳解_ipv6格式-CSDN博客https://blog.csdn.net/u013669912/article/details/139904198
華為數(shù)通 IPv6 全球單播地址、組播、任播 | Leoco-Blog (zleoco.com)https://www.zleoco.com/?p=2155

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