深信服技术认证之IPV6地址表示及常见分类

根据最新数据显示我国IPV6活跃用户数已达4.35亿，约占中国网民的46.27%，IPV6地址资源位居全球第二，未来IPV6市场规模将超10亿。在巨大的资源背景推动下，了解IPV6已经成为当代IT从业者不可或缺的技能之一了，今天小编带大家秒懂IPV6的诞生背景以及地址的常见分类。

IPV6的背景及介绍

众所周知，IPV4是目前最广泛使用的互联网协议，得到了很多厂商和设备的支持。IPV4地址是由32位二进制组成的，整个地址空间约42.9亿，但是随着网络大规模的发展，在2011年由互联网号码分配局（IANA）管理的IPv4即时可用分配地址耗尽，IPV4地址资源已经严重短缺，在这样的情况下，出现了一些如VLSM子网技术，NAT网络地址翻译等技术，试图来缓和地址空间的快速消耗，但是这些都是治标不治本的，在这种情况下，人们也开发出了一个地址空间更为庞大的IP协议，这个协议拥有比IP V4多出数倍的地址空间，来解决网络地址匮乏的问题，这个IP协议就是IP版本6，即IPv6。

那什么是IPV6呢？IPV6地址是由128位二进制组成，它具有比IPV4大得多的编码地址空间，彻底解决了IPV4地址不足的问题。但也正是因为IPV6是由128位二进制组成的，导致其在表示和书写上具有相当的困难。

IPV6的地址表示方法

在IPV6里，我们把16位二进制分为一个块，则一共可以分为8个块，每个块用“：”隔开，例如：2000:0ef3:0001:2c00:0000:0000:0001:0ab1,这就是一个标准的IPV6表示方法，很明显这样的表示方法很难被大家所记忆，所以我们可以尽可能的去简化它，那么有以下两种简化方法：

简化一：每一个地址块的起始部分的0可以去掉；

简化二：有一个或者连续多个0组成的地址块可以用“：：”表示，但是在整个地址表示过程中，“：：”只能出现一次，否则会引起歧义。

故我们可以将上述地址简化表示为：2000:ef3:1:2c00::1:ab1。

IPV6的地址结构

IPV6地址由网络前缀和接口ID共同组成，其网络常用大小为64位前缀长度的网络，其接口ID可以由EUI64的方式获得，EUI6464获得接口ID可以分为以下两个步骤：

步骤一：先将FFFE插入48位MAC地址的前24位与后24位之间。

步骤二：第7位由0反转为1

例如：MAC地址为F4-A6-58-1F-A1-08，经过步骤一之后就成为了F4A658 FFFE 1FA108；经过第二步之后就计算出了接口ID为F6A6：58FF：FE1F：A108。

IPV6地址类型

IPv6也像IPv4一样对地址分了许多类型，在这里我们暂时只介绍4种类型，分别为Unicast（单播），Anycast（任意播）、Multicast（组播）和特殊地址。

Ø 单播地址分为好几种，分别为Link-Local Address（链路本地地址），Unique Local Address （本地站点地址），Aggregatable Global Address（可聚合全球单播地址）。

l 链路本地地址：在IPv6网络中，两个IPv6的节点通过链路相连，必须在这条链路之间为各自确立一个链路本地地址来互相通信，且地址只在同一链路的节点之间有效，不能被路由，所以可以重复使用。当一个节点上正常启动了IPv6之后，链路本地地址就自动生成了，使用了特定的前缀FE80::/10,接口ID采用EUI-64自动生产，但也可以自己手工配置。

l 本地站点地址：本地站点地址是单播中可以随意使用的私有网络地址，只在一个站点内使用，不会默认启用，这个地址不能在公网上路由，只能在一个指定的范围内路由，需要手工配置。IPv6中的本地站点地址类似IPv4中私有地址。如：192.168.10.0/24。

l 可聚合全球单播地址：可聚合全球单播地址相当于IPv4的公网地址，可以在全网中被路由。

Ø 组播地址：在IPV6中，不存在广播报文，部分使用到广播的应用可以使用组播来实现，组播地址标示一组接口，目标为组播地址的数据包将会被属于这个地址的多个接口收到。接下来将会为大家介绍一些常见的IPV6固定的组播地址：

l 所有节点的组播地址：FF02::1(相当于IPV4中的广播)

l 所有路由器的组播地址：FF02::2(相当于224.0.0.2)

l 所有OSPFV3路由器组播地址：FF02::5（相当于224.0.0.5）

l 所有OSPFV3 DR和BDR组播地址：FF02::6（相当于224.0.0.6）

l 所有RIP路由器组播地址：FF02::9（相当于224.0.0.9）

l 所有PIM路由器：FF02::D (相当于224.0.0.13)

Ø 任播地址：任播主要是为DNS和HTTP提供服务，IPV6中没有为任播地址规定单独的地址空间，任播地址和单播地址使用相同的地址空间，也就是说任意播地址就是用普通的单播地址来表示的，任意播地址只能出现在路由器上，并且不能作为数据包的源地址来使用。

Ø 特殊地址

l 0:0:0:0:0:0:0:0未指定地址：它不能分配给任何节点，表示当前状态下没有地址，如果设备刚刚接入IPV6网络，则发送数据包的原地址使用该地址。

l 0:0:0:0:0:0:0:1环回地址：节点可以使用该地址作为发送后返回给自己的IPV6报文，不能分配给任何物理接口；环回地址不能作为报文的源IP；以环回接口为目的的报文不能转发出单一节点，不能被路由器转发，收到该报文后必须将其丢弃。

接下来我们自己可以通过Vmware虚拟化软件和本地物理主机来实现IPV6访问网页的一个效果，重要操作步骤如下：

Ø 第一步：在VMware软件上创建一个Windows主机，并且通过IIS搭建一个WEB服务器。

Ø 第二步：在Vmware软件上将Windows主机网络设置为NAT模式，并开启IPV6的功能。

Ø 第三步：在虚拟主机上关闭IPV4，开启IPV6并手动配置IPV6地址。

Ø 第四步：在虚拟主机中使用ipconfig命令查看IP地址

Ø 第五步：在本地主机的Vmnet8上关闭IPV4，启用IPV6并配置IPV6地址。

Ø 第六步：在本地主机上通过浏览器使用IPV6地址打开虚拟机的WEB网页

看到这里，我们不仅熟悉了IPV6地址的基本常识，对其地址结构以及常用的分类都有了一些了解，并且也通过一个小案例动手操作了IPV6地址互联的基本应用，为后面我们继续了解IPV6的报文结构、应用场景、相关技术做了一个基础的铺垫。

文章作者：熊亮，深信服云计算认证专家，产业教育中心资深讲师，云计算/路由交换认证专家，擅长企业级云网络架构、云架构设计、云容灾等技术；曾负责并参与金融、医疗及政企行业企业级云网络架构设计、私有云架构设计、企业级云迁移、云容灾等方案设计与实施；作为特聘讲师为多家央企、大中型企业、高校进行分布式存储架构实践、云计算架构深度解析、私有云架构设计、MPLS VPN骨干网络架构设计等技术方向授课，具有丰富的云计算一线实战经验以及技术转化和输出能力。（转载需标明出处）

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