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一、IPv6的报头

（一）IPv4的报头内容

（二）IPv6报头

二、IPv6的基本知识点

（一）IPv6的表示

（二）IPv6地址的压缩

（三）EUI-64简述

A.具体转换方式如下：

B.需要注意的是：

C. eui-64的优缺点：

（四）链路本地地址（Link-local-address,LLA）

三、IPv6单播地址

（一）未指定的回环地址

（二）本地链路地址

（三）可聚合全球地址

（四）唯一本地地址

（五）IPv4兼容地址

（六）本地链路地址，唯一本地地址，可聚合全球地址的区别

四、IPv6组播

（一）IPv6 组播基本知识点

A.组播的地址范围

B.组播地址格式

C.ip组播与组播mac地址的映射

（二）被请求节点组播地址

A.特点

B.地址格式

C.作用

五、任播

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一、IPv6的报头

今天我们聊聊IPv6的报头。下图是思科ppt上的一个对比图，个人感觉还是比较直观的，我们就以这张图来梳理IPv6的报头内容。

对比图

（一）IPv4的报头内容

首先，我们先重新回顾一下IPv4的报头内容，对于这个内容比较熟悉的朋友可以直击跳过：

1.Version(4位)用来表明IP协议版本，如果是IPv4协议，为0100（也就是十进制的4）

2.IHL(Internet Header Length)来记录头部的总长度。

3.Type of Service 服务类型。Type of Service最初是用来给IP包分优先级，比如语音通话需要实时性，所以它的IP包应该比Web服务的IP包有更高的优先级。后来，Type of Service被实际分为两部分：Differentiated Service Field (DS, 前6位)和Explicit Congestion Notification (ECN, 后2位)，前者依然用来区分服务类型，而后者用于表明IP包途径路由的交通状况。

4.total length 总长度，包括报头的长度和数据的长度。

5.Identification标识，用于区分不同的数据报。

6.flags，标定是否进行了分段。

7.fragment offset，分段偏移量，在分组太大的时候，提供分段和重组功能。

8.Time to Live最初是表示一个IP包的最大存活时间：如果IP包在传输过程中超过Time to Live，那么IP包就作废。后来，IPv4的这个区域记录一个整数(比如30)，表示在IP包接力过程中最多经过30个路由接力，如果超过30个路由接力，那么这个IP包就作废。IP包每经过一个路由器，路由器就给Time to Live减一。当一个路由器发现Time to Live为0时，就不再发送该IP包。

9.Protocol，用来说明上层协议的端口，也就是IP包之上的协议是什么（tcp为6，udp为17）。

10.Header Checksum区域。这个checksum用于校验IP包的头部信息。

11.Source Adrresss表示源IP地址。

12.Destination Address表示目的地的IP地址。

13.options.用于网络测试，调试，安全。

下图是通过ensp模拟器抓包时的ip报头，大家可以对照的再次回顾一下各报头的含义和作用。

（二）IPv6报头

下面我们来看IPv6报头：
保留的内容：IPv6的报头保留了IPv4报头中的version，Source Adrresss，Destination Address。

变动的的内容：

1.Payload Length用来表示IPv6的数据部分的长度。整个IP包为40 bytes + Payload Length。

2.Hop Limit区域，IPv6用于记录的也是最大路由接力数，与IPv4的Time to Live功能相同。Hop Limit避免了IP包在互联网中无限接力。

3.Next Header，与IPv4的Protocol功能一致，用来说明上层协议的端口。

4.Traffic Class在IPv6中也被如此分成两部分。通过IP包提供不同服务的想法，并针对服务进行不同的优化的想法已经产生很久了，但具体做法并没有形成公认的协议。

新增的区域：

Flow Label是IPv6中新增的区域。它被用来提醒路由器来重复使用之前的接力路径。这样IP包可以自动保持出发时的顺序。这对于流媒体之类的应用有帮助。

删除了6项内容：

1.IHL(Internet Header Length)来记录头部的总长度。因为IPv6的报头总长度是固定的40字节。

2Header Checksum区域。IPv6的校验依赖高层的协议来完成，而且我们都知道，不仅高层协议有校验，在二层的封装上，也有FCS进行校验。因此，IPv6删除了这个区域。

3.options。因为IPv6没有options，它的头部是固定的长度40 bytes，所以IPv6中并不需要IHL区域。

4.Identification标识，用于区分不同的数据报。

5.flags，标定是否进行了分段。

6.fragment offset，分段偏移量，在分组太大的时候，提供分段和重组功能。

下面是IPv6在ensp中的抓包数据。

二、IPv6的基本知识点

（一）IPv6的表示

首先，我们在设备上进行IPv6地址的配置。需要注意的是，在配置IPv6地址的时候，首先要在全局开启IPv6，然后进入接口后，还需要再次开启IPv6的服务。

为了让大家全面的了解IPv6地址的表示，在配置地址的时候是使用的完全表示，当我们使用dis this命令进行查看的时候，显示的地址是压缩表示的方法。

从IPv6的完全表示方式来看，IPv6的地址是由8组4个16进制数来表示的，共128位（ipv4是点分十进制，由4组4个十进制数来表示，共32位），

后面的64表示的是前缀长度，与ipv4的前缀表示方式一样。a,b是十六进制数10,11的表示。

（二）IPv6地址的压缩

地址压缩规则主要有以下四点：

1.每个组前导的0可以省略，比如0101可以省略成101，

2.如果该组所有都为0，则可以写成一个"0"，比如0000可以省略为0

3. 若连续2个或者多个组都为0，则可以使用"：：”代替,

4."::"这只能出现一次

（三）EUI-64简述

EUI-64是一个产生IPV6接口ID的方式。主要实现将接口mac转为接口ipv6的ip，命令为

A.具体转换方式如下：

1.先获取到接口的硬件地址，可以在全局模式下输入dis int g0/0/0

通过查看，该接口的硬件地址为：5489-9828-2a5a

2.将FFFE从硬件地址的正中间插入，变成：5498-98FF-FE28-2A5A

3.将第7位进行置位，

4.加上设定的前缀，组成新的IPv6的地址。

B.需要注意的是：

1.如果给定的前缀不满足64bit，在接口ID部分往前补0.

2.如果前缀超过64bit，华为会报错，思科是进行截取。

C. eui-64的优缺点：

优势：能够尽可能的避免地址的冲突。

缺点：可由链路地址反推网络地址，存在一定的安全隐患

（四）链路本地地址（Link-local-address,LLA）

1.地址空间：FE80:: ~FEBF:FFFF(之后各组都为FFFF)

2.范围：仅在广播域内有效，不能跨越3层网络

3.产生方式：

a.自动产生，由FE80:: /10作为前缀和EUI-64产生接口ID部分，比如下图

b.自己设定，具体命令如下：

通过设定可以看出本机的LLA的变更

Tips:

::为保留地址，类似有ipv4中的 0.0.0.0

:: 1是回环地址类似于ipv4中的127.0.0.1

图一：IPv6地址梳理

三、IPv6单播地址

（一）未指定的回环地址

A :: /128 类似于IPv4中的0.0.0.0，主要是用于ICMPV6的DAD（重复地址检测）中。

B ::1/128 是回环地址，类似于IPv4中的127.0.0.1，用于检测本机IP协议是否安装成功。

（二）本地链路地址

a.本地链路地址的范围是FE80::~FEBF:FFFF....

b.当你在接口开启IPv6的应用时，接口会生成一个本地链路地址，用于本广播域内的通信。所以，即便没有给接口设置IPv6的地址，在本广播域中，仍然能够进行通信。而且不同广播域内的本地链路地址可以相同。

c.本地链路地址的产生方式有自动产生和人工设定两种方式，具体详见（NO.2 IPv6的基本知识点）。

d.本地链路地址是一个二层地址。不能够进行三层的通信，一般在网络中，遇到FE80的地址，路由器会自动进行过滤。

（三）可聚合全球地址

a 类似于IPv4中的公网地址。范围是2000：：~3FFF:FF.....

b 由全局路由前缀，子网ID和接口标识组成

全局路由前缀：由提供商制定给一个组织机构，一般至少48bit，目前已经分配的全局路由前缀的3bit均为001，因此前缀为2000::/3，在实际使用中，个人可以实际需求进行购买，长度不固定。

子网：与IPv4中的子网号作用相似，用于自身内部子网的划分，子网ID通常最多划分到64位。

接口标识：用于表示链路上的接口，主要由三种生成方式，1.手工配置，2.系统通过软件自动生成，3.通常使用的EUI-64方式生成。

PS:以上所说的都是一般情况下，在图中，m，n都是可变的，并不是固定的长度，m+n一般等于64bit，但也可超过64bit。

c 在IPv6地址梳理图中显示的的三个地址分别是2001::/16 2002::/16 3FFE::/16：

2001::/16 是前公网的地址从这个网段开始划分的；

2002::/16 是6to4的兼容隧道，用于IPv6与IPv4之间的通信

3FFE::/16 公共IPv6研究所使用的地址，目前该研究所已经废止了，目前该段地址还有没有进行重新分配需要进行查看。

（四）唯一本地地址

本地站点地址目前已经被唯一本地地址（FC00::/7）所取代，类似于IPv4 的私有地址，唯一本地地址中，“本地”指的就是该地址是一个本地的地址，内部的地址，私有的地址，而“唯一”的意思就是说这个地址是唯一的，即便是在公网上，他也能确保唯一性，不像IPv4的私有地址，任何内网都可以使用。具体格式如下：

prefix：唯一本地地址的固定前缀，FC00::/7，从二进制来看，就是1111 110 是固定的。

L：是表示该地址是本地范围内被使用的，他永远是置位为1的，L=0还没有被定义。换句话讲：就是目前我们所指的唯一本地地址都是FD开头的IPv6地址。

global ID：全球的唯一前缀，指端地址是向提供商进行购买的，提供商分配的global ID是唯一的。他的生成方式是由RFC4193提供的一套算法进行生成。具体如下图，大家可以简单了解一下。

subnet ID：子网ID，根据自身的实际情况进行划分。

interface ID:接口ID，一般根据EUI-64的方式生成。

（五）IPv4兼容地址

目前已经不被使用了。他是在IPv6的格式中内嵌IPv4的地址。具体方法是在ipv4地址前用0补齐，如下图：

（六）本地链路地址，唯一本地地址，可聚合全球地址的区别

关于本地链路地址，唯一本地地址，可聚合全球地址这三者的区别。

对于刚接触IPv6的小伙伴对于这三个地址的作用还不是太清楚，为什么要有这么多地址？

那下图来讲，本地链路地址只能够在广播域内使用，路由器不会去转发本地链路地址，所以，他只能够在各部门内部中进行使用，如果我想访问其他部门，则必须使用路由器可以进行转发的可聚合全球地址，如果说，你只是在内部网络里进行通行，你可以随便设置可聚合全球地址，如果你要接入公网，那必须向提供商申请可聚合全球地址。唯一本地地址一般用于军事机构等特殊集体。

四、IPv6组播

（一）IPv6 组播基本知识点

组播地址是用来标识一组接口，发往组播地址的数据将被转发给侦听该地址的多个设备。

A.组播的地址范围

IPv4组播地址范围是224.0.0.0～239.255.255.255。其中224.0.0.0~224.0.0.255分配给控制协议，比如224.0.0.5，225.0.0.6就是ospf协议中的组播地址。

IPv6组播地址范围是FF00::/8,简单来说就是FF开头的IPv6地址都是组播地址。

B.组播地址格式

IPv6组播地址格式如图：

前8bit为固定的1111 1111。即FF

flags：占位4bit，用于标识永久组播地址还是临时组播地址。

如果flags为0表示永久组播，

其他如图。

scops：占位4bit，表示组播的范围。

0:预留

1.节点本地范围

2.链路本地范围例如：FE02::1

5.站点本地范围

8.组织本地范围

E:全球范围

F：预留

Reserved：还没有定义，目前这80bit必须保持为0。

group ID：组播组ID，共32bit。

常见的预定义组播地址如下：其中node-local的两个常用于研发人员做测试。

C.ip组播与组播mac地址的映射

在以太网传输单播报文的时候，目的MAC地址使用的是接收者的MAC地址。但是在传输组播数据时，其目的地不再是一个具体的接收者，而是一个成员不确定的组，所以要使用组播MAC地址，相应的对应关系如下：

ipv4：组播地址的前4位是固定的1110，对应组播MAC地址的高25位，后28位中只有23位被映射到MAC地址，因此丢失了5位的地址信息，直接结果是有32个IPv4组播地址映射到同一MAC地址上。

例如IP地址为224.0.1.1、224.128.1.1、225.0.1.1、239.128.1.1等组播组的组播MAC地址都为01-00-5e-00-01-01。网络管理员在分配地址时必须考虑这种情况。拿我们熟悉的ospf组播地址举例，组播IP为：224.0.0.5，组播Mac地址为01-00-5e-00-00-05。

IPv6：在IPv6中，组播IPv6地址与组播Mac地址的映射关系如下图：

组播Mac的前四位3333是固定的，后面的32bit是从IPv6地址的最后32bit进行复制。比如组播地址FF02::1，那他对应的组播Mac地址为3333-0000-0001。

（二）被请求节点组播地址

A.特点

1.当一个节点具有了单播或任意播地址，就会对应生成一个被请求节点组播地址，并且加入这个组播组。

2.一个单播地址或任播地址对应一个被请求节点组播地址。

3.该地址主要用于邻居发现机制和地址重复检测功能。

4.被请求节点组播地址的有效范围为本地链路范围。

B.地址格式

被请求节点地址固定前缀为：FF02::1:FF00:0000/104。

生成方式为：前104bit为固定的FF02::1:FF，后面24bit是将IPv6地址的最后24bit直接拷贝。

比如，我们在接口处配置IPv6地址（2001::1/64），其对应的被请求节点组播地址为FF02::1::FF00:1。

C.作用

被请求节点组播地址取代了IPv6中的广播，减少了对其他设备的骚扰，提高了安全性。因为当交换机对于一个被请求节点组播地址进行泛红后，由于每个设备的被请求节点组播地址不同，从而在链路层进行处理或丢弃。

举个例子，在下图中，各PC的IPv6地址和Mac地址如图进行假设。

如果PC1想请求PC2的Mac地址，他会封装一个请求报文，其源IP，目的IP，源Mac地址，目的Mac地址如图所示。

当交换机接收到这个报文后，因为其目的Mac为3333开头，发现这是一个组播报文，然后对此报文进行泛洪。

当PC2接受到这个报文后，由于PC2有一个被请求节点组播地址FF02::1:FF00:2，所以，PC2会侦听相对应的3333-FF00:0002组播Mac地址通过二层拆封，发现其目的Mac是自己的，就会进行回复。而对于PC3来说，他不侦听该组播Mac地址，所以就会直接丢弃，不再进行三层的拆封。从而节省了PC3设备的资源。

五、任播

1.任播地址是IPv6特有的地址类型，用来标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。

2.发往任播的报文只会被发送到最近的一个接口，这里所说的最近是指路由层面上的“最近”。

3.任播地址与单播地址使用相同的地址空间，因此任播与单播的表示无任何区别；

4.配置时须明确表明是任播地址，以此区别单播和任播。

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