- 产品与解决方案
- 行业解决方案
- 服务
- 支持
- 合作伙伴
- 新华三人才研学中心
- 关于我们
IPv6（Internet Protocol Version 6，因特网协议版本6）是网络层协议的第二代标准协议，也被称为IPng（IP Next Generation，下一代因特网），它是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）设计的一套规范，是IPv4的升级版本。IPv6和IPv4之间最显著的区别为：IP地址的长度从32比特增加到128比特。
通过将IPv4报文头中的某些字段裁减或移入到扩展报文头，减小了IPv6基本报文头的长度。IPv6使用固定长度的基本报文头，从而简化了转发设备对IPv6报文的处理，提高了转发效率。尽管IPv6地址长度是IPv4地址长度的四倍，但IPv6基本报文头的长度只有40字节，为IPv4报文头长度（不包括选项字段）的两倍。
图1 IPv4报文头和IPv6基本报文头格式比较
IPv6的源地址与目的地址长度都是128比特（16字节）。它可以提供超过3.4×1038种可能的地址空间，完全可以满足多层次的地址划分需要，以及公有网络和机构内部私有网络的地址分配。
IPv6的地址空间采用了层次化的地址结构，有利于路由快速查找，同时可以借助路由聚合，有效减少IPv6路由表占用的系统资源。
为了简化主机配置，IPv6支持有状态地址配置和无状态地址配置：
l 有状态地址配置是指从服务器（如DHCP服务器）获取IPv6地址及相关信息；
l 无状态地址配置是指主机根据自己的链路层地址及路由器发布的前缀信息自动配置IPv6地址及相关信息。
同时，主机也可根据自己的链路层地址及默认前缀（FE80::/10）形成链路本地地址，实现与本链路上其他主机的通信。
IPv6将IPSec作为它的标准扩展头，可以提供端到端的安全特性。这一特性也为解决网络安全问题提供了标准，并提高了不同IPv6应用之间的互操作性。
IPv6报文头的流标签（Flow Label）字段实现流量的标识，允许设备对某较佳中的报文进行识别并提供特殊处理。
IPv6的邻居发现协议是通过一组ICMPv6（Internet Control Message Protocol for IPv6，IPv6的因特网控制报文协议）消息实现的，管理着邻居节点间（即同一链路上的节点）信息的交互。它代替了ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）、ICMPv4路由器发现和ICMPv4重定向消息，并提供了一系列其他功能。
IPv6取消了IPv4报文头中的选项字段，并引入了多种扩展报文头，在提高处理效率的同时还大大增强了IPv6的灵活性，为IP协议提供了良好的扩展能力。IPv4报文头中的选项字段最多只有40字节，而IPv6扩展报文头的大小只受到IPv6报文大小的限制。
IPv6地址被表示为以冒号（:）分隔的一连串16比特的十六进制数。每个IPv6地址被分为8组，每组的16比特用4个十六进制数来表示，组和组之间用冒号隔开，比如：2001:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B。
为了简化IPv6地址的表示，对于IPv6地址中的“0”可以有下面的处理方式：
l 每组中的前导“0”可以省略，即上述地址可写为2001:0:130F:0:0:9C0:876A:130B。
l 如果地址中包含连续两个或多个均为0的组，则可以用双冒号“::”来代替，即上述地址可写为2001:0:130F::9C0:876A:130B。
注意：
在一个IPv6地址中只能使用一次双冒号“::”，否则当设备将“::”转变为0以恢复128位地址时，将无法确定“::”所代表的0的个数。
IPv6地址由两部分组成：地址前缀与接口标识。其中，地址前缀相当于IPv4地址中的网络号码字段部分，接口标识相当于IPv4地址中的主机号码部分。
地址前缀的表示方式为：IPv6地址/前缀长度。其中，IPv6地址是前面所列出的任一形式，而前缀长度是一个十进制数，表示IPv6地址最左边多少位为地址前缀。
IPv6主要有三种类型的地址：单播地址、组播地址和任播地址。
l 单播地址：用来唯一标识一个接口，类似于IPv4的单播地址。发送到单播地址的数据报文将被传送给此地址所标识的接口。
l 组播地址：用来标识一组接口（通常这组接口属于不同的节点），类似于IPv4的组播地址。发送到组播地址的数据报文被传送给此地址所标识的所有接口。
l 任播地址：用来标识一组接口（通常这组接口属于不同的节点）。发送到任播地址的数据报文被传送给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近（根据使用的路由协议进行度量）的一个接口。
& 说明：
IPv6中没有广播地址，广播地址的功能通过组播地址来实现。
IPv6地址类型是由地址前面几位（称为格式前缀）来指定的，主要地址类型与格式前缀的对应关系如表1所示。
地址类型 | 格式前缀（二进制） | IPv6前缀标识 | |
单播地址 | 未指定地址 | 00...0 (128 bits) | ::/128 |
环回地址 | 00...1 (128 bits) | ::1/128 | |
链路本地地址 | 1111111010 | FE80::/10 | |
站点本地地址 | 1111111011 | FEC0::/10 | |
全球单播地址 | 其他形式 | - | |
组播地址 | 11111111 | FF00::/8 | |
任播地址 | 从单播地址空间中进行分配，使用单播地址的格式 | ||
IPv6单播地址的类型可有多种，包括全球单播地址、链路本地地址和站点本地地址等。
l 全球单播地址等同于IPv4公网地址，提供给网络服务提供商。这种类型的地址允许路由前缀的聚合，从而限制了全球路由表项的数量。
l 链路本地地址用于邻居发现协议和无状态自动配置中链路本地上节点之间的通信。使用链路本地地址作为源或目的地址的数据报文不会被转发到其他链路上。
l 站点本地地址与IPv4中的私有地址类似。使用站点本地地址作为源或目的地址的数据报文不会被转发到本站点（相当于一个私有网络）外的其它站点。
l 环回地址：单播地址0:0:0:0:0:0:0:1（简化表示为::1）称为环回地址，不能分配给任何物理接口。它的作用与在IPv4中的环回地址相同，即节点用来给自己发送IPv6报文。
l 未指定地址：地址“::”称为未指定地址，不能分配给任何节点。在节点获得有效的IPv6地址之前，可在发送的IPv6报文的源地址字段填入该地址，但不能作为IPv6报文中的目的地址。
表2所示的组播地址，是预留的特殊用途的组播地址。
表2 预留的IPv6组播地址列表
地址 | 应用 |
FF01::1 | 节点本地范围所有节点组播地址 |
FF02::1 | 链路本地范围所有节点组播地址 |
FF01::2 | 节点本地范围所有路由器组播地址 |
FF02::2 | 链路本地范围所有路由器组播地址 |
FF05::2 | 站点本地范围所有路由器组播地址 |
另外，还有一类组播地址：被请求节点（Solicited-Node）地址。该地址主要用于获取同一链路上邻居节点的链路层地址及实现重复地址检测。每一个单播或任播IPv6地址都有一个对应的被请求节点地址。其格式为：
FF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX
其中，FF02:0:0:0:0:1:FF为104位固定格式；XX:XXXX为单播或任播IPv6地址的后24位。
IPv6单播地址中的接口标识符用来标识链路上的一个唯一的接口。目前IPv6单播地址基本上都要求接口标识符为64位。IEEE EUI-64格式的接口标识符是从接口的链路层地址（MAC地址）变化而来的。IPv6地址中的接口标识符是64位，而MAC地址是48位，因此需要在MAC地址的中间位置（从高位开始的第24位后）插入十六进制数FFFE（1111111111111110）。为了确保这个从MAC地址得到的接口标识符是唯一的，还要将Universal/Local (U/L)位（从高位开始的第7位）设置为“1”。最后得到的这组数就作为EUI-64格式的接口标识符。
图2 MAC地址到EUI-64格式接口标识符的转换过程
IPv6邻居发现协议使用五种类型的ICMPv6消息，实现下面一些功能：地址解析、验证邻居是否可达、重复地址检测、路由器发现/前缀发现、地址自动配置和重定向等功能。
邻居发现协议使用的ICMPv6消息的类型及作用如表3所示。
表3 邻居发现协议使用的ICMPv6消息类型及作用
ICMPv6消息 | 类型号 | 作用 |
邻居请求消息NS（Neighbor Solicitation） | 135 | 获取邻居的链路层地址 |
验证邻居是否可达 | ||
进行重复地址检测 | ||
邻居通告消息NA（Neighbor Advertisement） | 136 | 对NS消息进行响应 |
节点在链路层变化时主动发送NA消息，向邻居节点通告本节点的变化信息 | ||
路由器请求消息RS（Router Solicitation） | 133 | 节点启动后，通过RS消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，用于节点的自动配置 |
路由器通告消息RA（Router Advertisement） | 134 | 对RS消息进行响应 |
在没有抑制RA消息发布的条件下，路由器会周期性地发布RA消息，其中包括前缀信息选项和一些标志位的信息 | ||
重定向消息（Redirect） | 137 | 当满足一定的条件时，缺省网关通过向源主机发送重定向消息，使主机重新选择正确的下一跳地址进行后续报文的发送 |
邻居发现协议提供的主要功能如下：
获取同一链路上邻居节点的链路层地址（与IPv4的ARP功能相同），通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA实现。如图3所示，节点A要获取节点B的链路层地址。
(1) 节点A以组播方式发送NS消息。NS消息的源地址是节点A的接口IPv6地址，目的地址是节点B的被请求节点组播地址，消息内容中包含了节点A的链路层地址。
(2) 节点B收到NS消息后，判断报文的目的地址是否为自己的IPv6地址对应的被请求节点组播地址。如果是，则节点B可以学习到节点A的链路层地址，并以单播方式返回NA消息，其中包含了自己的链路层地址。
(3) 节点A从收到的NA消息中就可获取到节点B的链路层地址。
在获取到邻居节点的链路层地址后，通过邻居请求消息NS和邻居通告消息NA可以验证邻居节点是否可达。
(1) 节点发送NS消息，其中目的地址是邻居节点的IPv6地址。
(2) 如果收到邻居节点的确认报文，则认为邻居可达；否则，认为邻居不可达。
当节点获取到一个IPv6地址后，需要使用重复地址检测功能确定该地址是否已被其他节点使用（与IPv4的免费ARP功能相似）。通过NS和NA可以实现重复地址检测，如图4所示。
(1) 节点A发送NS消息，NS消息的源地址是未指定地址::，目的地址是待检测的IPv6地址对应的被请求节点组播地址，消息内容中包含了待检测的IPv6地址。
(2) 如果节点B已经使用这个IPv6地址，则会返回NA消息。其中包含了自己的IPv6地址。
(3) 节点A收到节点B发来的NA消息，就知道该IPv6地址已被使用。反之，则说明该地址未被使用，节点A就可使用此IPv6地址。
路由器发现/前缀发现是指节点从收到的RA消息中获取邻居路由器及所在网络的前缀，以及其他配置参数。
地址无状态自动配置是指节点根据路由器发现/前缀发现所获取的信息，自动配置IPv6地址。
路由器发现/前缀发现通过路由器请求消息RS和路由器通告消息RA来实现，具体过程如下：
(1) 节点启动时，通过RS消息向路由器发出请求，请求前缀和其他配置信息，以便用于节点的配置。
(2) 路由器返回RA消息，其中包括前缀信息选项（路由器也会周期性地发布RA消息）。
(3) 节点利用路由器返回的RA消息中的地址前缀及其他配置参数，自动配置接口的IPv6地址及其他信息。
& 说明：
l 前缀信息选项中不仅包括地址前缀的信息，还包括该地址前缀的首选生命期（preferred lifetime）和有效生命期（valid lifetime）。节点收到周期性发送的RA消息后，会根据该消息更新前缀的首选生命期和有效生命期。
l 在有效生命期内，自动生成的地址可以正常使用；有效生命期过期后，自动生成的地址将被删除。
当主机启动时，它的路由表中可能只有一条到缺省网关的缺省路由。当满足一定的条件时，缺省网关会向源主机发送ICMPv6重定向消息，通知主机选择更好的下一跳进行后续报文的发送（与IPv4的ICMP重定向消息的功能相同）。
设备在满足下列条件时会发送对主机重定向的ICMPv6重定向报文：
l 接收和转发数据报文的接口是同一接口；
l 被选择的路由本身没有被ICMPv6重定向报文创建或修改过；
l 被选择的路由不是缺省路由；
l 被转发的IPv6数据报文中不包含路由扩展头。
报文从源端到目的端的传输路径中所经过的链路可能具有不同的MTU。在IPv6中，当报文的长度大于链路的MTU时，报文的分片将在源端进行，从而减轻中间转发设备的处理压力，合理利用网络资源。
PMTU（Path MTU，路径MTU）发现机制的目的就是要找到从源端到目的端的路径上最小的MTU。PMTU的工作过程如图5所示。
图5 PMTU发现工作过程
(1) 源端主机使用自己的MTU对报文进行分片，之后向目的主机发送报文。
(2) 中间转发设备接收到该报文进行转发时，如果发现转发报文的接口支持的MTU值小于报文长度，则会丢弃报文，并给源端返回一个ICMPv6差错报文，其中包含了转发失败的接口的MTU。
(3) 源主机收到该差错报文后，将使用报文中所携带的MTU重新对报文进行分片并发送。
(4) 如此反复，直到目的端主机收到这个报文，从而确定报文从源端到目的端路径中的最小MTU。
在IPv6网络中，通过支持IPv6的DNS（Domain Name System，域名系统）实现域名与IPv6地址的转换。IPv6 DNS与IPv4 DNS的区别只是将域名转换为IPv6地址，而非IPv4地址。
IPv6 DNS与IPv4 DNS相同，也分为静态域名解析和动态域名解析。两种域名解析的作用和实现方式也与IPv4 DNS一样。具体描述请参见“IP业务分册”中的“域名解析配置”。
通常，连接IPv4和IPv6网络的DNS服务器中既包含A记录（IPv4地址）也包含AAAA记录（IPv6地址），可以进行域名与IPv4地址的转换，也可以进行域名与IPv6地址的转换。此时，DNS服务器兼具IPv6 DNS和IPv4 DNS的功能。
售前咨询
售后咨询
人工在线咨询
