IPv4、IPv6地址、组播地址及⼦⽹⼦划分详解四 6、IPv6
IPv4地址总数=2=4,294,967,296
IPv6地址总数=2= 340,282,366,920,938,463,374,607,431,768,211,456
空中
2019 年 11 ⽉ 25 ⽇已分配完公⽹ IPv4 地址，以后就没有多余地址可以分配了。在使⽤IPv4时为了节省带宽和IP地址使⽤了⽆类域间路由选择（CIDR）和⽹络地址转换，还有变长⼦⽹掩码（VLSM），都为了节约使⽤有限的IP资源。全球近75亿⼈⼝，对于连接因特⽹的使⽤量将会从现在的百分之⼗⼏逐步增加，IPv4地址空间远远不⾜。再看⽬前国内的发展，移动⽹络、物联⽹、城域⽹的⾼速增长需要IPv6来实现。前⾯我们讲到对于IPv4节点的配置⽐较复杂；还有就是IPv4地址分配杂乱⽆章，没有层次性，⽹络设备需要维护庞⼤的路由表项；常被诟病的安全性问题， IPv4在⽹络层没有安全性可⾔，安全性⼀直被认为是由⽹络层以上的层负责；IPv4包头复杂性，使得⽹络节点处理的效率不⾼。 有很多⼈觉得IPv6太长难于记忆，那我们下⾯来对IPv6详述来帮助理解，在之前说⼀说IPv6的好处，采⽤新标准IPSec，安全性提⾼；由于报头简单查效率提⾼；允许设备在⽹络之间漫游，不会中断连接；
能⾃动配置，实现即插即⽤；能更好的⽀持QoS；IPv6没有⼴播使⽤的是组播可避免在IPv4中的⼴播风暴。
6.1、国际IP
地址分配⽅式：
IANA ⽹际⽹络号码分配局：ICANN的IANA部门负责将IP地址分配给5个区域性的互联⽹注册机构RIR ，⽐如APNIC，它负责亚太地区的IP分配。
RIR 区域⽹际⽹路注册管理机构：RIR将地址进⼀步分配给区域内⼤的LIR/ISP，⽐如：APNIC区域中国的CNNIC。
LIR/ISP 运营商：LIR/ISP再根据⾃⼰的情况，将IP地址分配给机构或者直接分配给⽤户，⽐如将IPv4 A类地址分配给⼀个超⼤型机构，⽽将IPv4 C类地址分配给⼀个中型企业。
6.2、IPv6
的结构
IPv6使⽤⼗六进制，由8个16⽐特的部分构成，也就是分为8段，使⽤“：”分隔。
IPv4使⽤⼆进制，由4个8⽐特的部分构成，分为4段，使⽤“.”分隔。IPv6地址和Pv4地址⽹络前缀
在IPV6中掩码只能使⽤CIDR表⽰。
6.3、IPv6地址简写⽅式
简写的原则：省略IPv6地址各分段⾥前导0；地址中包含的连续全为0的组，可以⽤双冒号“::”来代替。2001:0410:0000:0001:0000:0000:0000:45ff/64A、省略前前导0
2001:410:0: 1:0:0:0:45ff/64我要看戏
B、地址中包含的连续全为0的组，可以⽤双冒号“::”来代替。⼀个地址中“::”只能出现⼀次。2001:410:0:1::45ff/64
fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009–>fe80::9
6.4、地址类型
现在看很多资料这⼀块⽐较混乱，各个时期的，各个版本的都不太⼀样，为什么会出现这种情况，主要是IANA负责将该段地址范围内的地址分配给多个区域互联⽹注册管理机构（RIR）。RIRIPv6地址空间中还有很多地址尚未分配，还有待发展空间，有很多不确定性。我们主
要记住IPv6地址分为单播地址、任播地址、组播地址三种类型。
32128
6.4.1、单播地址
标识单台设备的地址。
IPv6单播地址分类（根据地址范围）：
A、全球单播地址
带有全球地址的数据包可被转发或者汇总到全球⽹络的任何部分-RFC3587，可路由的公有地址，与IPv4中的单播地址类似。
范围：2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000～3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF
压缩后：2000::/3
由于是16进制2由4位组成0010，前缀是3前三位是固定的001，后⼀位可以变化，后45位是全局路由前缀，由于是可路由的公有地址，要从 ISP 或区域 Internet 注册机构（Regional Internet Registry，RIR）获取。全局路由前缀+⼦⽹ID总计是64位，就构成IPv6的⽹络地址部分。与192.168.1相似。
后16是⼦⽹ID，与C类IP⾥节点地址中１⽹络位相似，与IPv4不同地⽅是IPv6单独使⽤了16位来作为⼦⽹位，⽽不似IPv4采⽤在节点地址
16
占⽤主机地址来划分⼦⽹。这样就有2= 65535 个⼦⽹，需要记住的是在IPv6地址⾃动分配时，⼦⽹地址优先在⽹络地址上进⾏分配。
关于接⼝ID：之所以叫做接⼝ID，是因为⼀个设备可以拥有不⽌⼀个IPv6接⼝，所以标识接⼝⽐标识⼀个设备更准确。但是⼀个接⼝⼜可以
有多个IPv6地址，所以并不是唯⼀的，接⼝ID可以⼿动指定也可以⾃动⽣成。
在2000::/3全球单播地址地址范围中还为⽂档⽰例预留了地址空间，例如2001:0DB8::/32。
链路本地地址只能在连接到同⼀本地链路的节点之间使⽤。
可以在⾃动地址分配、邻居发现和链路上没有路由器的情况下使⽤链路本地地址。以链路本地地址为源地址或⽬的地址的IPv6报⽂不会被路
由器转发到其他链路。只能在连接到同⼀本地链路的节点之间使⽤。
链路本地地址的前缀是FE80::/10。
当⼀个节点启⽤ IPv6 时⾃动⽣成，其固定的前缀+EUI-64规则形成的接⼝标识。这种机制使得两个连接到同⼀链路的IPv6节点不需要做任何配置就可以通信。所以链路本地地址⼴泛应⽤于邻居发现，⽆状态地址配置等应⽤。
注意：在本链路上，路由表中看到的下⼀跳都是对端的Link Local地址，不是公⽹IP地址。只能在连接到同⼀本地链路的节点之间使⽤，不能跨越路由。
C、唯⼀本地地址前缀为 fc00::/7。
类似于IPv4中的私⽹地址，任何没有申请到提供商分配的全球单播地址的组织机构都可以使⽤唯⼀本地地址，唯⼀本地地址只能在本地⽹络
内部被路由转发⽽不会在全球⽹络中被路由转发。
该地址包含⼀个 40 位的伪随机数，以减少当⽹站合并或数据包误传到⽹络时碰撞的风险。
D、未指定地址。
形式：::/128，即 0:0:0:0:0:0:0:0。表⽰地址未指定，或者在写默认路由时代表所有路由。
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E、环回地址
::1/128，即 0:0:0:0:0:0:0:1。相当于 IPv4 中的回环地址 lo 127.0.0.1，表⽰节点⾃已。
F、内嵌IPV4地址的IPV6地址
映射IPV4的IPV6地址–仅⽤于拥有IPV4和IPV6双协议栈节点的本地范围。
其中⾼80bit设为0，后16bit设为1，再跟IPV4地址。
0000:0000:0000:0000:0000:ffff:206.123.31.2
0000:0000:0000:0000:0000:ffff:ce7b:1f01
6.4.2、组播地址
在 IPv6 中没有⼴播的概念，⽽是使⽤⽤组播来代替，因此 IPv6 中存在⼤量的组播使⽤。
FF00::/8—FFFF::/8，所有IPv6组播地址都以FF开始。
IPv6组播地址是由前缀、标志（Flag）字段、范围（Scope）字段以及组播组ID（Group ID）4个部分组成：
前缀固定1111 1111
标志（Flag）字段：前3位设为0，最后⼀位定义地址类型：值为0时，表⽰当前的组播地址是由IANA所分配的⼀个永久分配地址；值为1时，表⽰当前的组播地址是⼀个临时组播地址（⾮永久分配地址）。
为⽅便记忆 ０＝永久分配 １＝本地临时
范围字段（Scope）：
⼆进制⼗六进制范围类型
00011本地接⼝范围
00102本地链路范围
00113本地⼦⽹范围
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01004本地管理范围
01015本地站点范围 类似组播的私⽹地址
10008组织机构范围
1110E全球范围 类似组播的公⽹地址
青岛开发区人事局组播组ID（Group ID）：⽬前，RFC2373并没有将所有的112位都定义成组标识，⽽是建议仅使⽤该112位的最低32位作为组播组ID，将剩余的80位都置0，这样，每个组播组ID都可以映射到⼀个唯⼀的以太⽹组播MAC地址（RFC2464）。
FF０2=固定前缀 永久分配 本地链路范围
地址范围描述
FF02::1链路本地范围所有节点
FF02::2链路本地范围所有路由器
鲁友社区FF02::3链路本地⼦⽹范围
FF02::5链路本地范围所有OSPF路由器
FF02::6链路本地范围所有OSPF的DR路由器
FF02::9链路本地范围所有运⾏RIP的路由器
FF02::A链路本地范围所有运⾏eigrp的路由器
被请求节点的组播地址:
⼀种特殊的组播地址，对于节点或路由器的接⼝上配置的每个单播和任意播地址，都会⾃动⽣成⼀个对应的被请求节点组播地址。注意链路本地单播地址也会⽣成⼀个被请求节点的组播地址。
⼯作范围：只在本地链路上有效
特点：
A、在本地链路上，被请求节点的组播地址组中通常只包含⼀个⽤户
B、只要知道⼀个节点的IPV6地址，就能计算出它的被请求节点的组播地址
作⽤：
A、在IPV6中，没有ARP。ICMP代替了ARP的功能，被请求节点的组播地址被节点⽤来获得相同本地链路上邻居节点的链路层地址。
B、⽤于重复地址检测DAD，在使⽤⽆状态⾃动配置将某个地址配置为⾃已的IPV6地址之前，节点利⽤DAD验证在其本地链路上该地址是否已经被使⽤。
前缀：FF02:0000:0000:0000:0000:0001:FFxx:xxxx/104
FF02::1:FFxx:xxxx/104
如何产⽣：被请求节点组播地址的前104位固定，将IP地址的后24位移下来填充到后⾯就可以了。
例如：IPv6—2001::2234:5678/64
被请求节点组播地址—FF02::1:FF34:5678/104，其中FF02::1:FF为固定部分，共104位。
6.4.3、任意播地址
就是⼀个单播地址分配给多台路由器来使⽤；发往任播地址的数据包被路由转发给分配了任播地址的；同单播地址相同，不能做为源地址使⽤。
同⼀单播地址被分配给多个接⼝，仅⽤于路由器。⽐如我将5台路由器都分配⼀个2001::3的单播地址，当其中⼀台主机请求某⼀服务或者特定数据包时，另⼀台主机将数据包将发送给其中最近⼀台路由器接⼝。利⽤这⼀特性，可以提供冗余服务，连接多台服务器，路由器都设置成为相同的地址，当其中⼀条线路中断时，接收⽅可以从其它最近的路由器接⼝获取资源。
6.5、IPv6接⼝ID的⽣成⽅法
⼿⼯配置：建议在服务器和重要⽹络设备上配置。
系统通过软件⾃动⽣成：保护主机的私密性。
IEEE EUI-64规范⾃动⽣成：最常⽤的⽅法。
通过EUI-64规范根据MAC地址⽣成接⼝ID：
将FFFE插⼊MAC地址的前24位与后24位之间，并将第7位的0改为1即可⽣成接⼝ID。
FFFE：1111|1111 1111|1110
在单播MAC地址中，第1个Byte的第7bit是U/L（Universal/Local，也称为G/L，其中G表⽰Global）位，⽤于表⽰MAC地址的唯⼀性。如果U/L=0，则该MAC地址是全局管理地址，是由拥有OUI的⼚商所分配的MAC地址；如果U/L=1，则是本地管理地址，是⽹络管理员基于业务⽬的⾃定义的MAC地址。
在EUI-64接⼝ID中，第7bit的含义与MAC地址正好相反，0表⽰本地管理，1表⽰全球管理，所以使⽤EUI-64格式的接⼝ID，U/L位为1，则地址是全球唯⼀的，如果为0，则为本地唯⼀。这就是反转该位的原因。
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