2.8 IPv6协议基础IPv6是互联网协议的下一版本，即下一代互联网的协议，提出它的直接原因就是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的IP地址空间已经出现严重不足的现象，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，专家们想要通过IPv6重新定义地址空间，以缓解IP地址的紧张局面。
2.8.1 IPv6地址空间
IPv6 最明显的特征是它所使用的地址空间更大，IPv6 中地址的大小是128 位，而IPv4所使用的地址大小为32位。在IPv4中，地址空间允许使用的地址个数为232个（或4.294.967.296个），而在IPv6中，地址空间允许使用的地址个数为2128个（或340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456，即3.4×1038）。
对于IPv6，更加难以想象IPv6地址空间将会被耗尽，理论上，在地球表面的每一平方米内可以提供6.6×1023个网络地址。与IPv4相同的是，因地址分层的运用，实际可用的总数要小得多，但保守的估计每平方米也有1600个IP地址。采用IPv6地址后，不仅每个人都可以拥有一个IP地址，就连电话和冰箱等各种可以想以的设备都可以拥有自己一个IP地址。
2.8.2 IPv6地址表示方法
对于IPv4地址，是以"."分隔的十进制格式表示，将32位地址每8位划分一部分，每组8位转换成等价的十进制，并用"."分隔。对于IPv6地址，128位地址每16位划分一部分，每个16位块转换成4位十六进制数字，用冒号分隔，最后将表示结果称为冒号十六进制。
IPv6地址的各种具体表示如下：
下面是二进制格式的IPv6地址：
00100001110110100000000011010011000000000000000000
10111100111011000000101010101000000000111111111111
1110001010001001110001011010。
将其每16位划分为一部分：
0010000111011010 0000000011010011 0000000000000000 0010111100111011 0000001010101010 0000000011111111 1111111000101000 1001110001011010。
将每个16位块转换成十六进制，用冒号分隔：
21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A。
删除每个16位块中的前导"0"，可以进一步简化IPv6表示。但是需要注意的是，每个信息块至少要保留一位。最后地址表示为：
21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A。
2.8.3 单播IPv6地址
单播地址标识单播地址的类型作用域内的单个接口，使用适当的单播路由拓扑，可以将数据包发送到单个接口。
1. 可聚集的全局单播地址
可聚合全局单播地址其格式为，有001格式前缀（FP）标识，该种单播地址与IPv4地址相同，可聚合的全局单播地址也称为全局地址。在运行IPv6的网络上，其为全局性的，即是可路由和可达的。
可聚集的全局单播地址的设计目标是聚合或汇总该地址，以便产生有效的路由基础结构。在目前基于IPv4的网络中，IPv4是平滑路由和分层路由的混合结构，而基于IPv6的网络，则设计为支持有效的、分层寻址和路由等结构。如图2-5所示为可聚集的全局单播地址的格式。
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| 图2-5 可聚集的全局单播地址的格式 |
在可聚集全局单播地址中，具体各部分的含义如下：
TLA ID 表示用于该地址的“顶层聚合标识符（TLA ID）”，其长度为13位，TLA标识了路由层次中的最高级别。TLA由IANA管理，并分配给本地网络，它会按次序将单个TLA ID分配Internet服务提供商（ISP）。在该字段中最多允许8192个不同的TLA ID。
Res是保留字段，用以在扩大TLA ID或NLA ID的大小时使用，其大小长度为8位。
NLA ID用于标识特定的客户站点，其大小长度为24位。NLA ID允许Internet服务提供商创建多级别的寻址层次，以便组织地址和路由。
SLA ID由某个组织使用，以便标识其站点中的子网，其大小长度为16位。该组织可以使用这16位，创建65536个子网或多级别的寻址层次和有效的路由结构。指派给组织的可聚合全局单播地址，与在IPv4网络中为该组织分配了类网络地址是相同的，并且组织内的网络对Internet服务提供商来说是不可见的。
接口ID表示指定子网上节点的接口，其大小长度为64位。
2．链路本地地址
链路本地地址与IPv4地址中的“自动专用 IP 寻址（APIPA）”（即169.254.0.0/16）的作用是相同的，链路本地地址总是以FE80::/64开头。链路本地地址只对本地链路起作用，在没有路由器的IPv6网络中，链路本地地址用于在该链路上的主机之间进行通信。链路本地地肥恰傲诰犹剿鳌惫趟匦璧模词姑挥惺褂闷渌ゲサ刂罚沧苁亲远信渲谩?BR>3．站点本地地址
链路本地地址与IPv4地址中的专用地址空间（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16）的作用是相同的。与链路本地地址不同的是，站点本地地址并不会自动配置，必须进行手动指派。对于站点本地地址来说，开始48位总是以FEC0::/48开头，其后是16位子网标识符，它提供了16位空间，即最多可以拥有65536个子网。
4．特殊地址
未指定地址（0:0:0:0:0:0:0:0或::）仅用于指示缺少的地址，它与IPv4未指定地址0.0.0.0的作用是相同的。未指定地址通常被用作尝试验证暂定地址唯一性数据包的源地址，未指定地址永远不会指派给某个接口或用作目标地址。
环回地址（0:0:0:0:0:0:0:1或::1）用于标识环回接口，允许节点将数据包发送给自己，它与IPv4环回地址127.0.0.1的作用是相同的。
2.8.4 多播IPv6地址多播地址将会识别多个接口，使用适当的多播路由拓扑，将向多播地址发送的数据包发送给该地址所识别的所有接口。在IPv6地址中，很容易区分出多播地址，因为它总是以FF开头。多播地址还包括其他结构，以便标识它们的标志、作用域和多播组等，如图2-6所示。
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| 图2-6 多播地址 |
在多播地址中，具体的字段所表示内容如下：
“标志”表示在多播地址上所设置的标志，其大小长度为4位。
“作用域”表示进行多播通信的IPv6网络的作用域，其大小长度为4位。除了多播路由协议提
供的信息之外，路由器使用多播作用域来确定是否可以转发多播通信。
“组ID”主要用来标识多播组，并且在作用域中是唯一的，其大小长度为112位。
2.8.5 泛播IPv6地址
泛播也称任意广播，地址可以识别多个接口，通过合适的路由拓扑，任意广播地址的数据包会发送到单个接口。多播地址用于一对多通信，发送到多个接口。任意广播地址用于一对多通信，发送到单个接口。为了易于发送到最近的任意广播组成员，路由结构必须知道分配任意广播地址的接口以及按照路由度量的距离。
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