IPv6的地址表达形式

前面一个小节以描述IPv6报文的结构主题，分析了IPv6与IPv4报文的区别，IPv6数据报文封装与过程，并通过实验取证了各部分关键技术的理论。本小节主要以理解IPv6的地址结构与寻址方式为主题展开分析。IPv6有强大的地址空间，具体点讲就是地球上的每一个水分子都可以得到一个合法的IPv6的地址。为什么IPv6会存在如此巨大的地址空间，首先理解IPv6的寻址方式：IPv6的寻址方法与IPv4的寻址方法是很不相同的，首先IPv6的地址长度为128位，而IPv4只有32位。地址空间增大了2的96次方倍。其次IPv6地址是以十六进制表示，而IPv4是以十进制表示。所以本节将讲述IPv6地址的表示法、语法、压缩格式以及IPv4地址类型和作用。

IPV6的地址空间与输写方法

为了能更科学、从浅入深的去认识IPv6与IPv4的输写区别，首先可以从一个简单的输写实例如下图12.18所示，描述的关于IPv6与IPv4地址的写法。

根据图12.18所示，可看出IPv6地址是通过符号“:”进行IP地址分段（如20DA:00D3），而IPv4则是通过符号“.”进行IP地址分段（如202.202.1.1）；IPv6地址每段地址的长度以4个十六进制字符组成（如2F3B，其中十六进制字符的范围为0-F），而IPv4则是由十进制字符组成（如202，其中每一字段的范围为0-255）；IPv6地址被分成了8段、共计128位。而IPv4则被分成了4段，共计32位。根据以上的分析结果以及结合RFC 2373对IPv6的地址表示规则如下图12.19IPv6地址表示。

理解IPv6的输写格式：IPv6的格式分为首选格式、零压缩格法。

首选格式也可称为全格式或者标准格式，指由32个十六进制的字符所组成的一个IPv6地址（总共8个字段，每个字段由完整的4个十六进制字符组成，且不能省略任何一个字符）。如下图12.20 IPv6首选格式所示，IPv6地址首选格式表示方法。如果每个IPv6地址都通过完全格式进行输写，明显可看出这比IPv4的书写要繁锁。显然需要一种方法来简化这个繁锁的书写过程，所以就产生了各种IPv6的缩写格式。

“0”压缩格式：

目的在于简化IPv6地址输入的复杂性，当IPv6地址中有“0”时，在特定的情况下，可以将该“0”进行压缩。与IPv4比较而言，这是IPv6独有的特性。

省“0”压缩法：

指示从IPv6地址中以每一个字段为单位，按照从左向右的方向进行判断，如果每个字段出现连续的“0” （可以是1个，也可以是多个，但是必须是连续的），且该“0”是从左向右的方向，从每个字段的第一位开始计算，就可以省略连续“0”，当出现了非“0”的位就停止省略，且保留其后的所有位的值（也是从第一位开始计算）。如“0001”省略为“1”，“0010”省略为“10”，“0100”省略为“100”。而如“1000”就只能输写为“1000”。而在省略“0”压缩方式中，如果出现了4个连续的“0”，那么至少需要保留1个“0”，如“0000”省略为“0”，如下图12.21省“0”压缩所示，通过图像化的方式理解省略“0”压缩方式以及如图12.22省“0”压缩实例所示，典型的省略“0”压缩实例。

“::”压缩法：

从IPv6地址中以每一个字段为单位，按照从左向右的方向进行判断，如果一个字段全部为“0000”或者连续的几个字段全部为“0000”，如“0000:0000”，就可以使用“：：”进行压缩。但是如果IPv6地址出现了多个“0000”的字段，但是不连续（如0000：DF23:0000）这样的情况，就只能选择其中的一个字段使用“：：”压缩。如下图12.23 “：：”压缩和图12.24“：：”压缩实例所示。

省“0”压缩结合“：：”压缩

省“0”压缩只能将字段“0000”压缩为“0”，而“：：”压缩只能将字段为“0000”压缩为“：：”，不能压缩如“0001”类似的字段，并且“：：”压缩在一个IPv6地址中只能使用一次。面对上述问题，可以让这两种压缩方式相结合或者根据具体情况选择压缩方式。如下图12.25省“0”压缩结合“：：”压缩所示。