2012年网络管理员教程之IPv6简介

　　3.IPv6 的地址表示

　　一般来讲，一个 IPv6 数据包的目的地址可以是以下 3 种基本类型地址之一。

　　(1)单播(Unicast)：单播就是传统的点对点通信。

　　(2) 多播(Multicast)：多播就是一点对多点的通信，数据包交付到一组计算机中的每一个。IPv6 没有采用广播的术语，而是将广播看作多播的一个特例。

　　(3)任播(Anycast)：这是 IPv6 增长率加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据包在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。

　　为了使地址的表示简洁些，IPv6 使用冒号十六进制记法(Colon Hexadecimal Notation，简写为 colon hex)，它把每个 16bit 用相应的十六进制表示，各组之间用冒号分隔，例如：

　　686E:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:96A:FFFF

　　冒号十六进制记法允许零压缩(Zero Compression)，即一连串连续的零可以用一对冒号所取代，例如：

　　FF05:0:0:0:0:0:0:B3

　　可以定成：

　　FF05::B3

　　为了保证零压缩有一个清晰的解释，建议中规定，在任一地址中，只能使用一次零压缩。该技术对已建议的分配策略特别有用，因为会有许多地址包含连续的零串。

　　另外，冒号十六进制记法可结合有点分十进制记法的后缀。这种结合在 IPv4 向 IPv6 的转换阶段特别有用。例如，下面的串是一个合法的冒号十六进制记法：

　　0:0:0:0:0:0:128.10.1.1

　　在这种记法中，虽然为冒号所分隔的每个值是一个 16bit 的量，但每个点分十进制部分的值则指明一个字节的值。使用零压缩即可得出：

　　::128.10.1.1

　　4.IPv6 的变化

　　1)采用了全新的地址管理方式

　　在 IPv4 中，地址是用户拥有的。也就是说，一旦用户从某机构处申请到一段地址空间，他就永远使用该地址空间。ISP 必须在路由表中为每个用户的网络号维护一条记录。随着用户数量的增加，会出现大量无法会聚的特殊路由，导致产生路由表爆炸现象。即使无类别域间路由(CIDR)也不能处理种种情况。IPv6 的地址管理方式是，从用户拥有变成了 ISP 拥有。全局网络号由因特网地址分配机构(IANA)分配给各 ISP，用户的全局网络地址只是 ISP 地址空间的子集。当用户改变接入的 ISP 时，全局网络地址更新为改变后 ISP 提供的地址。这样ISP 能有效地控制路由信息，从而避免路由表爆炸现象的出现。

　　2)提供了地址自动配置机制

　　为了避免了手工配置 IP 地址的繁琐，IPv6 提供了地址自动配置机制，使主机能自动生成地址，实现了主机的即插即用功能。路由器在地址自动配置中发挥巨大的作用，它定时在子网里广播，广播报文中包括主机能使用的地址前缀的所有信息，如前缀值、生命期等。主机收到该报文后，按照一定规则在本地生成主机标识符，把它和地址前缀连接，从而形成主机地址。为了保证主机地址的惟一性，IPv6 定义了重复地址检测过程，每当生成地址时，必须反复执行生成和检测过程，直到得到惟一的地址。

　　3)增加了邻机发现协议(NDP)

　　IPv6 定义了邻机发现协议(NDP)，要进行通用的地址解析和可达性检测。IPv6 中 ARP 是独立的协议，负责 IP 地址到 MAC 地址的转换，对不同的链路层协议要定义不同的 ARP.IPv6把 ARP 纳入 NDP 并运行于 ICMP 上，使 ARP 更具有一般性，包括更多排山倒海 容，而且不用为每种链路层协议定义一种 ARP.可达性检测的目的是确认相应 IP 地址代表的主机或路由器是否还能收发报文，IPv4 没有统一的解决方案。IPv6 是 NDP 中定义了可达性检测过程，保证IP 报文不会发送给“黑洞”。

　　4)简化了数据包的首部

　　IPv6 的另一个变化是对数据包的首部进行了简化，尽量避免那些很少使用的字段占用空间。IPv4 数据包的首部有 13 个字段，而 IPv6 则只包含 7 个字段，其基本首部在源和目的地址采用了 128 位地址的情况下，也才只有 40 个字节，可见效率之高。这使得路由器处理分组的速度加快，大大提高了吞吐率。

　　IPv6 数据包首部中的“下一个首部”域，它指向数据包首部的扩展部分，这样便可以在非常简单的结构里提供灵活的可选特征。同 IPv4 一样，IPv6 允许数据包包含可选的控制信息，但在 IPv4 头中必需的字段现在只是 IPv6 的选项。而且，选项出现在扩展头部中，使路由器可以简单地跳过选项，加速了分组处理的过程。另外还包含了 IPv6 所不具备的选项，可以提供新的设施。

　　5)增强安全性

　　IPv6 利用数据包首部的扩展部分可以提供路由器级的安全性。IPv6 中强制性的安全性包括两方面的内容。一方面，IPv6 数据包的接收者可以要求发送者首先利用 IPv6 认证头(数据包首部的放展部分)进行“登录”，然后才接收数据包，这种登录是算法独立的，可以有效地阻止网络“黑客”的攻击。另一方面，利用 IPv6 的封闭安全头(数据包首部的放展部分)加密数据包，这种加密也是算法独立的，这意味着可以安全地在因特网上传输敏感数据，不用担心被第三方截取。另外，IPv6 还定义了 ISAKMP-OAKLEY 协议，其基础是 Diff-Hellmann 算法。规定首先进行证书交换，用以确认对方的地址真伪，然后进行带验证过程的密钥交换，防止密钥交换被中介拦截。协议中也定义了相应的手段允许协商加密参数，以及 AH 和 ESP 的用法。

　　6)增强了移动性

　　移动 IPv6(MIPv6)在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家地址(Home Address)，这个地址与设备当前接入因特多的位置无关。当设备在“家”以外的地方使用时，通过一个转交地址来提供移动结点当前的位置信息。发送给移动结点的IPv6 包，就透明地路由到该结点的转交地址处。对通信结点和转交地址之间的路由进行优化，就会使网络的利用率更高。

　　基于移到 IPv6 协议集成的 IP 层移动功能具有很重要的优点。尤其是在移动终端数量持续上涨的今天，这些优点更加突出。尽管 IPv4 中也存在一个类似的移动协议，但二者之间存在着本质的区别：移动 IPv4 协议不适用于数量庞大的移动终端。

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