本模塊介紹IPv6的引入、IPv6的特點、IPv6數據報格式及IPv6的地址體系結構。

一、IPv6的引入

IPv6協議是IP協議第6版本，是為了改進IPv4協議存在的問題而設計的新版本的IP協議。

當前IPv4主要面臨的是地址即將耗盡的危機。IPv4地址緊缺的主要原因在于IPv4地址的兩個致命的弱點：地址空間的浪費和過度的路由負擔。IPv4存在的問題具體表現為：

IPv4的地址空間太小

IPv4的地址長度為32位，理論上最多可以支持 232臺終端設備的互聯（實際要少）。而隨著接入Internet的用戶爆炸式地增長，導致IPv4的地址資源不夠用。

IPv4分類的地址利用率低

由于A、B、C等地址類型的劃分，浪費了上千萬的地址。

IPv4地址分配不均

由于歷史的原因，美國一些大學和公司占用了大量的IP地址，有大量的IP地址被浪費，而在互聯網快速發展的如歐洲、日本和中國得不到足夠的IP地址。由此導致互聯網地址即將耗盡。到目前為止，A類和B類地址已經用完，只有C類地址還有余量。

IPv4數據報的首部不夠靈活

IPv4所規定的首部選項是固定不變的，限制了它的使用。

為了解決IPv4存在的問題，誕生了IPv6.它從根本上消除了IPv4網絡潛伏著地址枯竭和路由表急劇膨脹的兩大危機。IPv6取代IPv4是必然發展趨勢，其主要原因歸功于IPv6幾乎無限的地址空間。

二、IPv6的特點

IPv6與IPv4相比具有以下較為顯著的優勢（即IPv6的特點）：

更大的地址空間

IPv6將原來的32位地址空間增大到128位地址空間。

靈活的報頭格式

IPv6使用一種全新的、不兼容的數據報格式。在IPv4中，使用固定格式的數據報報頭，在報頭中，除選項外，所有的字段都在一個固定的偏移位置上占用固定數量的字節，而IPv6使用一組可選的報頭。

增強的選項

IPv6允許數據報包含可選的控制信息，包含了IPv4不具備的選項，提供新的功能。

允許對網絡資源的預分配

IPv6提供了一種新的機制，允許對網絡資源預分配，取代了IPv4的服務類型說明。這些新的機制支持實時語音和視頻圖像等應用，保證一定的帶寬和時延。

支持協議擴展

IPv6允許新增特性，不需描述所有細節。這種擴展能力使IPv6能適應底層網絡硬件的改變和各種新的應用需求。

三、IPv6數據報格式

IPv6數據報的一般格式如圖1所示。

圖1 IPv6數據報的一般格式

IPv6數據報也包括首部和數據兩部分，而首部又包括基本首部（也叫基本報頭，40Byte）和擴展首部，擴展首部是選項（有0到多個）。擴展首部和數據合起來稱為有效載荷。

四、IPv6地址體系結構

IPv6的地址結構如圖2所示。

　　圖2 IPv6的地址結構

IPv6將128bit地址空間分為兩大部分：

第一部分是可變長度的類型前綴，它定義了地址的目的，如是單播、多播地址，還是保留地址、未指派地址等。

IPv6的地址可分為3種類型：

單點通信地址

即單播通信地址，目的地址指明一臺計算機或路由器，數據報選擇一條最短的路徑到達目的站。

任意點通信方式地址

目的站是共享一個網絡地址的計算機的集合，數據報選擇一條最短路徑到達該組，然后傳遞給該組最近的一個成員。

組播地址

目的站是一組計算機，它們可以在不同的地方，數據報通過硬件組播或廣播傳遞給該組的每一成員。

第二部分是地址的其余部分，其長度也是可變的。

返回目錄：中級通信專業綜合能力現代電信網重點匯總