IPv6地址格式

? ? ? ?IPv6 地址從 IPv4 地址的 32 bits 擴展到 128 bits，IPv6 地址的表示、書寫方式也從 IPv4 的點分十進制，修改16進制的冒號分割

IPv4 點分格式(.)

192.168.11.11

IPv6 冒號分割(:)

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

IPv6 的規(guī)范

IPv6 地址，IETF 在標準中規(guī)定了 IPv6 的規(guī)范文本表示形式：

省略每個字段中的前導零

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

使用雙冒號 “::” 替換連續(xù)全零的字段

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

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)

? ? ? ? 單播地址唯一標識一個 IPv6 節(jié)點的接口。發(fā)送到單播地址的報文將被發(fā)送到由該地址標識的接口。

全球單播地址

? ? ? ?全球單播(Global Unicast)?一般從運營商處申請到的IPv6地址空間為/48，三個最高有效位始終設置為001，再由自己根據(jù)需要進一步規(guī)劃：

? ? ? ?

鏈路本地單播地址?

? ? ? ? 只在本地鏈路的節(jié)點之間使用，不會被路由（不同的鏈路上可以重復），用來自動地址配置、鄰居發(fā)現(xiàn)、路由器發(fā)現(xiàn)等等，每個ipv6接口都必須具備的地址，且默認自動配置。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64bits的接口標識(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備進行通信。必須保證這些地址在鏈路上的唯一性，因為數(shù)據(jù)包不會被路由到該鏈路之外。也就是說，路由器不會轉發(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)絡接口都配置鏈路本地地址，前綴為 fe80::/10 (實際上是 fe80::/64 的子集)。

環(huán)回

? ? ? ?與 IPv4 環(huán)回地址 127.0.0.1 等價。不能將該地址分配給任何物理接口，主機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)絡設備上，通常使用環(huán)回地址來建立路由協(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 IPv6 地址，僅被用做源地址。

本地唯一地址

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

? ? ? ? 本地唯一地址的前綴為：fc00::/7，是對 IPv4 私有地址的替換 (RFC 1918)，僅供在一個站點或一組站點中本地使用。本地唯一地址具有全局唯一性，但無法在全球互聯(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)的一些操作問題，被設計用于企業(yè)站點或有限的網(wǎng)絡集。
ULAs 必須通過在路由器上配置本地前綴 (Router Advertisement) 或通過 DHCPv6 來分配，地址結

?

內嵌IPv4

? ? ? ? 映射 IPv4 地址的 IPv6 地址，用來幫助從 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位全部設置為0, 然后中間16位設置為1, 低32位設置為IPv4地址。如下圖：

組播 (Multicast)

? ? ? ?IPv6 組播（多播）地址是一組接口的標識符(典型在不同節(jié)點上)。一個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)點都能夠成為一個組播成員，源節(jié)點可以發(fā)送數(shù)據(jù)包到組播組，任何一個組播成員都能收到來自這個組播組的數(shù)據(jù)包。

well-known組播

Interface-local scope

Link-local scope

?Site-local scope

節(jié)點請求（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：

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地址請求MAC地址。DAD功能是用來檢測局域網(wǎng)中的所有設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請求消息發(fā)送給整個以太網(wǎng)鏈路上的所有主機，目的主機回應ARP Reply從而使發(fā)送源獲得目的主機的MAC地址。

? ? ? ? 節(jié)點請求則以一種“點對點”的形式將MAC地址請求消息發(fā)送到目標主機(因為主機的請求節(jié)點組播地址如FF02::1:FFAA:4C3E在整個鏈路上是唯一的)，所以源主機可以直接將節(jié)點請求信息發(fā)到目標主機節(jié)點請求組播地址上，節(jié)點請求組播地址是提高MAC地址解析的核心技術，那么這個目標主機的節(jié)點請求組播是如何生成的？

? ? ? ? 節(jié)點請求組播的構成如下: 該組播地址是將一個單播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位填充到一個請求節(jié)點組播地址的124位的固定前綴FF02::1:FF中，生成一個唯一的節(jié)點請求組播地址。

? ? ? ? 如一臺IPv6主機的本地鏈路地址為FECO:0000:0000:0000:0230:18FF:FEAA:4C3E，現(xiàn)在通過對這個地址的實踐分析，來理解該地址所對應的節(jié)點請求組播地址的構成原理，如下圖所示。首先是還原節(jié)點請求組播地址的124位固定前綴的標準格式：“FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FF”然后取出IPv6主機的本地鏈路地址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使用十六進制表達，那么一個十六進制字符是4個二進制位，所以需要將IPv6單播地址中的最后6個字符(二進制為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地址的映射關系

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

? ? ? ? 在IPv4的ARP地址解析協(xié)議中的請求消息報文的目標鏈路層地址為FFFF.FFFF.FFFF，那么在IPv6中節(jié)點請求消息報文的目標鏈路層地址是什么？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中這個概念仍然生效，IPv6的節(jié)點請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，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地址中來生成數(shù)據(jù)鏈路層地址。

Win10系統(tǒng)中通過netsh interface ipv6 show neighbors可查看設備各個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位拷貝過來，作為Solicited-Node多播地址的低24位。

這個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 標準為所有的 NTP servers 定義了組播組 ID：0x101
這個組 ID 可以與不同的范圍值一起使用:

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

任播 (Anycast)? ? ? ??

? ? ? ? ? 任播地址的作用是在多臺主機或多臺路由器提供相同服務的場合下實現(xiàn)冗余性和負載均衡機制。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的試驗性規(guī)范。該規(guī)范為任播定義了專用前綴，使得通過該前綴即可識別任播地址。任播主要應用于DNS和HTTP等服務。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TCP做的可能修改。

? ? ? ? ?但是在實際應用中，任播并沒有得到所期望的實現(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。該方法通過將一個普通單播地址分配給多個接口并在路由表中創(chuàng)建多個路由表項。在這種情況下，網(wǎng)絡層和傳輸層都將其視為全局唯一的IP地址。如果不是，那么應用程序中就必須內嵌處理這種有歧義地址的相關機制。一種例外情況就是應用程序采用了獨立的無狀態(tài)請求/應答處理方式，如DNS over UDP。Internet上的根DNS就是使用共享單播地址設立的，該過程無需網(wǎng)絡層的任何支持，也能用于IPv6。

? ? ? ? IPv6開發(fā)人員在設計之初就考慮如何根據(jù)RFC 1546將任播融合到網(wǎng)絡層中，因而沒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主機都宣告為一條獨立的表項。如果多播接口沒有可定義的區(qū)域，那么就要通過Internet傳播所有的任播表項（這是最壞的一種情況），因而建議不使用或嚴格限制這類全局任播地址。

? ? ? ? 如果網(wǎng)絡中的一組路由器都能提供訪問公共路由域的能力，那么就可以為這組路由器分配單個地址?？蛻舳讼蛟摰刂钒l(fā)送數(shù)據(jù)包時，會被依次轉發(fā)給可用路由器。一個例子就是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，發(fā)送端無法控制將數(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)送多個數(shù)據(jù)包的時候，數(shù)據(jù)包可能會到達不同的目的端。因此，如果是一系列請求和應答消息或者數(shù)據(jù)包被分段了，任播就可能會出現(xiàn)問題。

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

? ? ? ? 基本上，該地址看起來像一個常規(guī)的單播地址，帶有指定子網(wǎng)的前綴和設置為全零的標識符。發(fā)送到這個地址的數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到該子網(wǎng)的一臺路由器上。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)定在每個子網(wǎng)內，最大的 128 個接口標識值將保留為子網(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，應用必須支持任播，而使用任播地址時，應用可以不支持任播，因而需要有相應的使用指南并說明如何對現(xiàn)有的狀態(tài)化傳輸協(xié)議進行修改。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。?

任播與組播的區(qū)別

? ? ? ?任播是將報文轉發(fā)到一組節(jié)點中的一個(僅是一個)，而組播卻是將 報文轉發(fā)給一組節(jié)點中的所有成員。
? ? ? ? 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的報文發(fā)給三者中的一個(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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