计算机网络基础9：IPV6寻址方法

在计算机网络中，寻址模式是指在网络上托管地址的机制。 IPv6提供了几种类型的模式，通过它们可以寻址单个主机。可以立即寻址多个主机，或者可以寻址最近距离处的主机。

寻址方式

单播

在单播寻址模式下，IPv6接口(host)在网段中唯一标识。 IPv6数据包包含源IP地址和目标IP地址。主机接口配备有在该网络段中唯一的IP地址。当网络交换机或路由器接收到注定到单个主机的单播IP分组时，它发出其连接到该特定主机的输出接口之一。

组播

IPv6组播模式与IPv4相同。目的地为多个主机的数据包在特殊的多播地址上发送。所有对该组播信息感兴趣的主机需要首先加入该组播组。加入组的所有接口接收组播数据包并对其进行处理，而对组播数据不感兴趣的其他主机则忽略组播信息。

任播

IPv6引入了一种新型的寻址，称为Anycast寻址。在此寻址模式下，多个接口(host)被分配相同的任播IP地址。当主机希望与配备有任播IP地址的主机通信时，它发送单播消息。在复杂的路由机制的帮助下，在路由成本方面，该单播消息被递送到最接近发送方的主机。

让我们以一个位于所有大陆的TutorialPoints.com Web服务器为例。假设所有Web服务器都分配有单个IPv6 Anycast IP地址。现在，当欧洲的用户希望访问TutorialsPoint.com时，DNS指向物理上位于欧洲的服务器。如果来自印度的用户尝试访问Tutorialspoint.com，则DNS将指向物理位于亚洲的Web服务器。最接近或最接近的术语用于路由成本。
在上面的图片中，当客户端计算机尝试到达服务器时，请求被转发到具有最低路由开销的服务器。

地址类型和格式

地址结构

IPv6地址由被划分为8个16位块的128位组成。然后将每个块转换为由冒号符号分隔的4位十六进制数字。

例如，下面给出的是以二进制格式表示并被划分为八个16位块的128位IPv6地址:

0010000000000001 0000000000000000 0011001000111000 1101111111100001 0000000001100011 0000000000000000 0000000000000000 1111111011111011

每个块被转换为十六进制并由":"符号分隔，即使在转换为十六进制格式后，IPv6地址仍然很长。

2001:0000:3238:DFE1:0063:0000:0000:FEFB

规则

规则1:丢弃前导零:

在块5，0063中，可以省略前导的两个0，例如(第五块):

2001:0000:3238:DFE1:63:0000:0000:FEFB

规则2:如果两个或多个块包含连续零，则省略它们并用双冒号"::"替换：

例如(第6和第7块):

2001:0000:3238:DFE1:63::FEFB

连续的零块只能被::替换一次。如果地址中仍有零块，它们可以缩小到一个零：

例如(第二块):

2001:0:3238:DFE1:63::FEFB

接口ID

IPv6有三种不同类型的单播地址方案。 地址的后半部分(最后64位)始终用于接口ID。系统的MAC地址由48位组成并以十六进制表示。 MAC地址被认为是在世界范围内唯一分配的。接口ID利用MAC地址的这种唯一性。主机可以使用IEEE的扩展唯一标识符(EUI-64)格式自动配置其接口ID。首先，主机将其自己的MAC地址划分为两个24位的半部分。然后16位十六进制值0xFFFE被夹在这两个MAC地址的两半之间，产生EUI-64接口ID。

为了将EUI-64 ID转换为IPv6接口标识符，EUI-64 ID的最高有效的第7位被补充。例如:

全局单播地址

此地址类型等同于IPv4的公共地址。 IPv6中的全球单播地址是全局可识别的和唯一可寻址的。全局路由前缀:最高有效48位指定为全局路由前缀，分配给特定的自治系统。全局路由前缀的三个最高有效位始终设置为001。

链路本地地址

自动配置的IPv6地址称为链路本地地址。此地址始终以FE80开头。链路本地地址的前16位总是设置为1111 1110 1000 0000(FE80)。接下来的48位设置为0，因此，链路本地地址仅用于链路(广播段)上的IPv6主机之间的通信。这些地址不可路由，因此路由器不会将这些地址转发到链路之外。

唯一本地地址

这种类型的IPv6地址是全局唯一的，但它应该用于本地通信。该地址的后半部分包含接口ID，前半部分被分为前缀，本地位，全局ID和子网ID。前缀始终设置为1111 110，L位，如果地址是本地分配，则设置为1。到目前为止，L位到0的含义没有定义，因此，唯一本地IPv6地址始终以“FD"开头。

IPv6单播地址范围:

链路本地地址的范围仅限于段。唯一本地地址是本地全局的，但不通过Internet路由，将其范围限制为组织的边界。全球单播地址是全球唯一和可识别的。他们应该是互联网v2寻址的本质。

特殊地址

特殊保留地址

IPv6具有比IPv4更复杂的IP地址结构。 IPv6已经为特殊目的保留了几个地址和地址符号。参见下表:

（1）如表所示，地址0:0:0:0:0:0:0:0/128不指定任何内容，称为未指定地址。简化后，所有的0被压缩为:: / 128。

（2）在IPv4中，地址0.0.0.0与网络掩码0.0.0.0表示默认路由。相同的概念也适用于IPv6，地址0:0:0:0:0:0:0:0，网络掩码全0表示默认路由。应用IPv6规则后，此地址压缩为:: / 0。

（3）IPv4中的环回地址由127.0.0.1到127.255.255.255系列表示。但在IPv6中，只有0:0:0:0:0:0:0:1/128表示环回地址。环回地址后，可以表示为:: 1/128。

路由协议的保留组播地址

（1）上表显示了内部路由协议使用的保留组播地址。

（2）按照与IPv4相同的规则保留地址。

保留路由器/节点的多播地址

这些地址帮助路由器和主机与段上的可用路由器和主机通信，而无需配置IPv6地址。主机使用基于EUI-64的自动配置来自配置IPv6地址，然后通过这些地址与段上的可用主机/路由器通信。