摘要: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
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。
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